专利名称：一种腐殖酸尿素肥及其无水制造方法
技术领域：
本发明涉及有机肥，特别是涉及一种腐殖酸尿素肥及其无水制造方法。
背景技术：
我国是个农业大国，也是一个人口大国，更是一个用肥大国。腐植酸和无机氮素肥料都广泛地用于农业生产中，都发挥了巨大的作用，但是在实际的农业应用中都存在着严重的不足。首先，无机氮素肥料中的尿素是我国农业需求量最大、使用范围最广的氮素肥料。但施入土壤后，由于脲酶、硝化菌或者高温、高湿的作用使尿素很快分解流失，在我国的利用率一般只有30-35%左右(在发达国家已达到50-60%)。据统计，1996年我国施用氮肥折纯氮约2000万吨，若以平均损失45%计算，则损失氮肥的肥料量达900万吨，相当于1900多万吨尿素白白损失掉，按同期价格，折合损失260多亿元人民币，2007年直接经济损失高达680亿元，不仅经济损失巨大，而且尿素分解转化形成的硝酸盐、亚硝酸盐、氮氧化合物严重污染环境，导致水体污染，导致酸雨，恶化人类生存环境，造成的间接损失多达1000亿元，解决氮肥利用率和肥效问题已成为关系国计民生的重大课题。同时，腐植酸类肥料随着我国产业化政策的推动、平衡施肥技术的推广也得到了广泛的应用，很多有机肥类企业将草炭、风化煤、褐煤等作为有机质原料，没有经过物理或者化学的前期处理、活化，直接进入了加工程序，这种做法没有充分发挥腐植酸的作用，严重浪费了人力、财力和自然资源。由于没有腐植酸的前期处理、活化，施入土壤后就不能迅速发挥腐植酸的巨大功能，使肥效大打折扣，也给有机肥的推广应用带来了严重影响。因此，如何提高氮肥的利用率，提升腐植酸在农业生产中的重要作用，成为国内外肥料界的重大研究课题。我国的腐植酸产业经过近五十多年，特别经过近几年的飞速发展已经进入了实际应用的攻坚阶段。 研究表明，活化后的腐植酸，在土壤中发生絮凝，成为一种胶结剂，能把分散的土粒胶合起来，形成水稳定性好的团粒机构，从而有效降低容量，改善土壤结构性能。同时由于空气量大，能提供充足的C、N元素供给土壤微生物，加上含有的酚羟基、醌基等活性基因之间可相互转化，从而促进微生物代谢和生长发育，增强微生物活性，对土壤中的各种微生物和酶具有激活作用。另外，腐植酸还具有对化学肥料的增效作用，对作物生长发育的刺激作用，提高作物的抗逆性能，改善作物果实质量，缩小叶片气孔开张度，减少水分蒸腾的抗旱节水性能、对农药的缓释作用等。腐植酸的优良品性，决定了它的广泛利用空间和效能，随着研究的进一步深入，必将在控制温室气体的排放，沙漠化治理，土壤退化(或土壤的有害化)修复等方面发挥出巨大的作用。目前我国尿素的消耗量占氮肥总量的一半左右，下世纪初将增加到60%以上，因此，提高氮肥利用率的重点肥种是尿素。尿素的长效化、缓效化是提高其利用率和肥效的基本措施。六十年代以来，国内外农业化学家一直从事尿素的增效研究，其途径大致有三种；第一种是添加法，即在尿素熔融液中加脲酶活性抑制或硝化细菌活性抑制剂。至今已有70多种脲酶抑制剂和100多种硝化细菌抑制剂经过试用；第二种是包裹(涂层法)，其包涂材料有硫、树脂、塑料、浙青、磷酸盐等；第三种是缩聚法，主要是脲醛所合成大分子难溶物，如异丁叉二脲等。我国添加法长效尿素和涂层尿素已取得不少成果，氮的挥发相应减少，正大力推广应用。但以上三种增效法都存在生产工艺复杂、成本高或有的添加剂有毒性等问题，未能大规模生产和应用。国内外有关学者已把研究目标转向寻找廉价而有效的尿素增效剂及增效方法上来，其中对煤炭腐植酸(HA)的兴趣可谓与日俱增。早在六、七十年代，日本就公布过有关HA与尿素经络合反应制成UHA的专利，但操作条件十分苛刻。例如反应温度高达150°C，使用液氮(加压)及甲醛、乙醇、丙醇等有机溶剂做介质，或将HA—尿素一甲醛结和缩合成难溶性缓效肥，但均因生产成本和技术原因至今未进行工业化试验和大规模农业应用。近期，美国Agrosiong公司试制了类似UHA的“复合尿素”，研究开发和农田试验已有很大进展，但由于缺乏HA原料和专门技术而使研发生产受阻。我国七十年代中期开始在农业上大规模推广应用HA，80年代农业部组织全国30多个研究单位就HA对化肥特别是尿素的增效功能进行评价，得出肯定结论。到90年代，仍有一些单位进行HA对尿素增效机理的研究，大多数人认为其增效的原因来自HA对土壤脲酶的抑制作用。但到目前为止，我国所有的HA类肥料几乎都是HA与化肥经机械混合而成，工艺较落后，反应效果差，使用效果受到限制，至今未见UHA工艺开发、生产及农业方面的报道。
发明内容
为提高腐植酸和氮肥的利用效率，并解决目前HA类肥料制造工艺落后，使用效果受限的问题，本发明旨在提供一种腐殖酸尿素肥及其无水制造方法。本发明提供的一种腐殖酸尿素肥，由以下重量份的原料混合制成活性腐植酸
5-60份、尿素30 90份、粘结剂I 10份。其中，活性腐殖酸为风化煤腐植酸或草炭腐殖酸活化处理后得到，所述活化处理为低温等离子体处理1-3分钟。其中，粘结剂为钠基膨润土。活性腐殖酸、尿素、粘结剂均可市购。本发明还提供制备所述腐殖酸尿素肥的方法，包括如下步骤I)将按比例将尿素和活性腐殖酸混合，加热至融化为熔融液；2)按比例在步骤I)所述的熔融液中加入粘结剂，搅拌3-5分钟制成混合料浆；3)将步骤2)中的混合料浆造粒、过筛，得到腐殖酸尿素肥。其中，所述过筛是指保留粒径为2-3. 5毫米的颗粒，去除其他大小颗粒。本发明还提供一套生产所述腐殖酸尿素肥的设备，由搅拌机、加热容器、高塔造粒机、低温等离子体组成。
本发明还提供所述腐殖酸尿素肥作为有机肥的应用。腐殖酸尿素(HAN)长效有机氮素肥的开发，为我国生产廉价、无毒、无污染的长效尿素开辟了一条新路，也为腐植酸的大规模、广泛、高效应用提供了新的方向。本发明的有益效果在于( I)成本低，反应介质廉价易得，不需要进行预处理，不用有机溶剂。(2)能耗少。(3)无污染，在活性添加剂参与条件下，腐植酸直接与尿素发生反应。(4)产品为颗粒状，便于包装运输，便于施用。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中所用原料为草炭腐殖酸(山东临沂元丰腐殖酸厂，120目)，风化煤腐殖酸(山东临沂元丰腐殖酸厂，100目)，尿素(山东郯城化肥厂，含氮46%)，粘结剂(山东临沂宏伟膨润土厂，120目)。实施例1本发明腐殖酸尿素肥的制造本实施例的原料为草炭腐殖酸60kg、尿素30kg、粘结剂10kg。以低温等离子体(D300，长春市北源节能环保设备有限公司)将草炭腐殖酸活化处理3分钟。
将固体尿素和活化处理后的草炭腐殖酸原材料上料到加热容器中，以搅拌机混料，加热熔融后成为熔融液，在熔融液中加入粘结剂，搅拌进行络合反应，搅拌5分钟制成混合料浆。混合料浆送入高塔造粒机(型号105-16，山东临沂化工机械厂)进行喷洒造粒。造粒过程中物料在从高塔下降过程中，与从塔底上升的气体阻力相互作用，与其进行热交换后降落到塔底，落入塔底的颗粒物料，经筛分处理，合格品粒径为2-3. 5毫米，得到腐殖酸尿素肥。实施例2本发明腐殖酸尿素肥的制造本实施例的原料为风化煤腐殖酸5kg、尿素90kg、粘结剂5kg。以低温等离子体(D300，长春市北源节能环保设备有限公司)将风化煤腐殖酸活化处理3分钟。将固体尿素和活化处理后的风化煤腐殖酸原材料上料到加热容器中，以搅拌机混料，加热熔融后成为熔融液，在熔融液中加入粘结剂，搅拌进行络合反应，搅拌3分钟制成混合料浆。混合料浆送入高塔造粒机(型号105-16，山东临沂化工机械厂)进行喷洒造粒。造粒过程中物料在从高塔下降过程中，与从塔底上升的气体阻力相互作用，与其进行热交换后降落到塔底，落入塔底的颗粒物料，经筛分处理，合格品粒径为2-3. 5毫米，得到腐殖酸尿素肥。实施例3本发明腐殖酸尿素肥的性质腐植酸与尿素在制备所过程中发生了极其复杂的化学变化，各种活性含氧官能团都参加了反应，其中羟基对反应深度影响最大，它不仅与尿素分子形成大量氢键或络合配位键，而且有一定量的CO2-NH4离子键，酚基有类似的作用，但离子化倾向较弱，醌(醛)基主要与尿素-NH4+发生加成反应，形成C=N键；醌基有可能以自由基断片形式参与反应。这些键都有较高的稳定性，这可能是HAN氮素利用率高、肥效长的主要原因之一。按GB17767. 1-2010有机-无机复混肥料的测定方法，对实施例1和2制备的腐殖酸尿素肥进行检测，结果表明实施例1和2制备的腐殖酸尿素肥由四个部分组成
I)参与反应的腐殖酸和尿素部分,此部分约占尿素总量的15%左右，占腐殖酸总量的20% ；2)游离尿素占总量的85% ；3)活性腐殖酸，约占腐殖酸总量的60% ；4)原生状腐殖酸约占腐殖酸总量的20%。实施例4本发明腐殖酸尿素肥在番茄生产上的应用效果按照农业部《肥料登记管理办法》和农业行业标准《肥料效应鉴定田间示范试验技术规范》，为验证本发明腐殖酸尿素肥在番茄生产上的应用效果，进行本实施例。试验地点山东省潍坊昌邑市围子镇马家围子村。肥料本发明腐殖酸尿素肥参见实施例1，施用量为每亩70kg，对照为使用与本发明腐殖酸尿素肥等氮量的尿素，施用方法为撒施。种植的作物番茄。试验地块基本情况土壤为棕壤，质地轻壤，中等肥力水平，地力均匀，有机质13. 2%,碱解氮41. 3mg/kg,速效磷44. 5mg/kg,速效钾106. 3g/kg,本发明腐殖酸尿素肥处理地块8. O亩(平均分为4户)，对照区面积4. O亩(平均分给同样的4户)。田间管理除了肥料不同外，处理和对照的田间管理，包括磷钾肥、品种、浇水、除草、病虫害防治等措施均一致。表I腐殖酸尿素肥在番茄生`产上的应用效果
权利要求
1.一种腐殖酸尿素肥，由以下重量份的原料混合制成活性腐植酸5-60份、尿素30 90份、粘结剂I 10份。
2.根据权利要求1所述的腐殖酸尿素肥，其特征在于，所述活性腐殖酸为风化煤腐植酸或草炭腐殖酸活化处理后得到，所述活化处理为以低温等离子体处理1-3分钟。
3.根据权利要求1所述的腐殖酸尿素肥，其特征在于，粘结剂为钠基膨润土。
4.制备权利要求1-3任一项所述腐殖酸尿素肥的方法，包括如下步骤 1)将按比例将尿素和活性腐殖酸混合，加热至融化为熔融液； 2)按比例在步骤I)所述的熔融液中加入粘结剂，搅拌3-5分钟制成混合料浆； 3)将步骤2)中的混合料浆造粒、过筛，得到腐殖酸尿素肥。
5.根据权利要求4所述制备腐殖酸尿素肥的方法，其特征在于，所述过筛是指保留粒径为2-3. 5毫米的颗粒，去除其他大小颗粒。
6.应用于权利要求4或5所述制备腐殖酸尿素肥的方法的设备，由搅拌机、加热容器、高塔造粒机、低温等离子体组成。
7.权利要求1-3任一项所述腐殖酸尿素肥作为有机肥的应用。
全文摘要
一种腐殖酸尿素肥及其无水制造方法。本发明提供了一种腐殖酸尿素肥，由以下重量份的原料混合制成活性腐植酸5-60份、尿素30～90份、粘结剂1～10份。本发明还提供所述腐殖酸尿素肥的制备方法，具体为按比例将尿素和活性腐殖酸混合，加热至融化为熔融液，加入粘结剂，混匀制成混合料浆后，造粒、过筛得到腐殖酸尿素肥。本发明还提供生产所述腐殖酸尿素肥的设备。本发明具有以下优点本发明的腐殖酸尿素肥产品为颗粒状，便于包装运输和施用，肥效好，成本低，且其生产过程无污染，值得大力推广。
文档编号C05G1/00GK103058735SQ20121056873
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者靳鹭 申请人:德邦华源(北京)有机农业荒漠化治理技术发展有限公司