CN102557814A - 缓释大颗粒尿素肥料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氮素肥料，具体地说是一种缓释大颗粒尿素肥料及制备方法。肥料包括尿素、缓释剂和增效剂，通过高塔造粒即得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，按重量份数比计，尿素：缓释剂：增效剂=1：0.001-0.1：0-0.5; 缓释剂为尿酶抑制剂、硝化抑制剂（铵稳定剂），脲酶抑制剂与硝化抑制剂按重量份数计=0.5－2:0-2；增效剂为聚天门冬氨酸或其盐。本发明的缓释大颗粒尿素肥料适用于各类植物和土壤。对作物有显著的抗病、抗旱和抗倒伏作用，有效地提高土壤储存养分的能力，对后茬作物效果强。可使粮食增产8－15%，蔬菜增产14－40%，经济作物增产10-20%。
Description
技术领域
本发明涉及氮素肥料，具体地说是一种缓释大颗粒尿素肥料及制备方法。
背景技术
目前农业生产中所用氮素肥料60％以上是尿素氮肥。普通尿素肥料肥效期短，肥料氮素利用率低，对农产品品质没有改善，尿素氮的总体利用率只有30～35％，氮素的淋失、挥发、地表径流等损失较多，肥料施入的经济效益较低，造成资源的巨大浪费和农业生产成本的增加，同时产生地下水和土壤面源的污染，引起温室气体效应和水体的富营养化，生态环境恶化。尿素的大量施用使农产品品质下降。为减轻和解决这些问题，在提高农业生产经营技术管理的同时，需通过改进尿素肥料的自身性能，延长肥料的有效作用时间，减缓其在土壤中的转化强度，增加肥料的有效作用时间，促进作物对肥料的有效吸收利用，从而提高肥料利用率，特别是尿素氮肥的利用率。
目前工业所生产和农业施用的普通尿素是速溶肥料，在水和土壤中溶解转化很快。尿素施入土壤后在土壤中的脲酶作用下很快转化为铵态氮，大量的铵态氮使土壤pH值迅速升高，氨挥发增加；在通气状况良好的土壤中，在土壤硝化细菌的作用下发生硝化作用，铵态氮在很短的时间内就转化为亚硝态氮和硝态氮，硝态氮在土壤中极易淋失，亚硝态氮也会以氮的氧化物的形式呈气态损失，造成肥料氮的大量损失，从而降低了肥料氮的利用率。
现有技术显示，在常温下，尿素(酰胺态氮)在脲酶的作用下首先转化为铵态氮，进而转化为硝态氮，硝态氮很快被淋失或呈气态损失，而缓释剂即脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以有效调控尿素氮转化，延长尿素肥效期。脲酶抑制剂可以有效抑制尿素向铵态氮的转化速度，延长酰胺态氮在土壤中的存留时间，增加尿素的有效作用时间；硝化抑制剂可以有效抑制铵态氮转化为亚硝态氮和硝态氮，延长铵态氮在土壤中的存留时间，增加氮肥的有效期，增效剂聚天门冬氨酸(多肽，Polyaspartic acid PASP)是一种肥料高效增效剂和新型植物营养吸收促进剂和调节剂。对植物所需营养成分具有极强的鳌合功能，能有效富集土壤中氮、磷、钾及微量元素供植物吸收利用，尤其是对锌、铁、锰三种元素的吸收和富集植物根部周围土壤中有用的元素，效果最为明显，具有长链蛋白和阴离子表面活性剂等优点，促进植物对营养元素的吸收，促进根系的生长，健壮植株，增强抗逆性，改善品质，可作为良好的植物养分促进剂、助长剂、浸种剂、叶面肥、水分保持剂，且有不含激素、无毒、用过无残留等特点；PASP不同于植物激素，具有用量小、高抗病毒等特点。
目前将脲酶抑制剂、硝化抑制剂中的一种或几种或与PASP通过高科技结合或融合后，在尿素生产流程中添加到尿浆(熔融尿素，尿素熔融液，液态尿素，合成完脱水后的尿素溶液)中生产普通缓释尿素虽然克服了普通尿素肥效期短的缺点，但因普通颗粒的缓释尿素因颗粒较小，一般粒度在0.85～2.80mm≥93％，在土壤中溶解较快，缓释作用效果相对较低。另外因其颗粒较小，在生产掺混肥料(BB肥料)时作为氮素原料受到限制，混合不均匀，极易分层，限制了BB肥料功能的发挥，影响了BB肥料的性能，更不能制备新型高效缓释BB肥料。因此在制作BB肥料时都选择普通大颗粒尿素肥料为氮源，粒径与磷，钾颗粒肥料粒径基本一致，自然生产出来的只能是普通BB肥料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种缓释大颗粒尿素肥料及制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种缓释大颗粒尿素肥料：肥料包括尿素、缓释剂和增效剂，通过高塔造粒即得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，按重量份数比计，尿素∶缓释剂∶增效剂＝1∶0.001-0.1∶0-0.5；缓释剂为尿酶抑制剂和硝化抑制剂，脲酶抑制剂与硝化抑制剂按重量份数计＝0.5-2∶0-2；增效剂为聚天门冬氨酸或其盐。
所述脲酶抑制剂为：N-丁基硫代磷酰三胺、硫代磷酸三酰胺、苯基磷酰二胺、硫代磷酰三胺、对苯二酚、磷酰三胺、硫代硫酸铵或N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)；硝化抑制剂为：双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、3，5-二甲基吡唑磷酸盐、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑、1-甲基吡唑-1羧酰胺、3-甲基吡唑、氮-吡啶(2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶或4-氯-3-甲基吡唑；所述增效剂为：分子量6001～100000如式1的聚天门冬氨酸或其盐，
式1
或为分子量：2000～6000、结构式如式2的聚天门冬氨酸或其盐，
式2
所述式1或式2的聚天门冬氨酸盐为其钾盐、钠盐、铵盐、钙盐、镁盐、锌盐中的一种或几种。所得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上。
缓释大颗粒尿素肥料的制备方法：按上述计量将缓释剂和增效剂溶于溶剂中，通过搅拌泵机械混拌均匀或人工搅拌均匀后，直接在尿素生产工艺装置的蒸发系统中，通过生产普通大颗粒尿素装置的熔融尿素输送泵前端注入，与熔融尿素尿浆均匀混合，而后以普通缓释尿素肥料作为“晶种”，通过普通大颗粒尿素生产造粒的高塔造粒装置按照普通大颗粒尿素生产工艺进行造粒，即得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料。
另外，缓释剂和增效剂可以分别溶于不同溶剂，分别利用不同的输送泵和计量泵同时输送到熔融尿素尿浆中，与熔融尿素尿浆均匀混合。
所得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，且所得缓释大颗粒尿素肥料中尿素氮素含量在35-46.2％。所述“晶种”为含氮量为35-46.2％的缓释普通颗粒尿素。
本发明专利具有如下优点：
1.本发明的缓释大颗粒尿素肥料可以进行工业化生产，在尿素肥料合成工业化生产的操作流程中，在肥料熔融状态的流程装置前增设添加生化抑制剂和增效剂混合物的加入装置，通过此装置注入将生化抑制剂和增效剂混合物加入尿浆中进行工业化大规模生产。
2.本发明的缓释大颗粒尿素肥料是将生化抑制剂或PASP及其盐与尿素结合后添加到熔融尿浆中制成，生化抑制剂或PASP及其盐与尿素混合均匀，能最大限度地发挥生化抑制剂或PASP及其盐的作用。其粒径较大，在土壤中可以延长尿素颗粒的溶解时间，溶解时间的延长本身就可以延长尿素有效作用时间，可有效延长尿素(酰胺)态氮肥肥效期，使肥效期从50天延长到120天，肥料总有效期达到120～135天。
3.本发明的缓释大颗粒尿素肥料，粒径为1.5-4.5mm，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，这一粒径与现有的颗粒磷、钾肥料粒径相匹配，起具有普通颗粒缓释尿素和普通大颗粒尿素的双重特性与功效，同时可以作为新型高效缓释BB肥料的氮素原料，可以作为BB肥料缓释氮源生产新型高效缓释BB肥料，经过配方的调节，可生产用于不同作物或植物上的专用缓释(长效)BB肥料，克服了其他BB肥料由于氮肥颗粒较小而导致分层而影响产品质量与性能的缺点。
4.本发明的缓释大颗粒尿素肥料，可显著改善作物对氮素的吸收利用效果，增加植株对氮素的吸收量，提高肥料的利用率，提高肥料利用率达30-40％，减少肥料用量25％-30％。
5.本发明的缓释大颗粒尿素肥料，在添加PASP或其盐的情况下，能增加农产品中蛋白质、氨基酸和脂肪等营养物质的含量，同时对土壤中其他肥料具有很强的鳌合富集功能，增加作物所需的其他大量、以及中微量元素在土壤中的有效富集量，促进作物对其它营养元素的吸收。吸收促进率可达4-5倍。可使氮吸收率提高65％以上，磷吸收率可提高8％以上，钾吸收率可提高20％以上，中、微量元素吸收率可提高25％-30％。
6.本发明的缓释大颗粒尿素肥料，使生化抑制剂充分发挥抑制剂的互补作用提高尿素肥效，及与PASP增效剂作用互补，尿素肥效期明显延长，充分发挥了生化抑制剂和PASP增效剂结合对肥料增效的协同或促进吸收利用作用。
7.采用本发明的缓释大颗粒尿素肥料一次基施氮肥可满足作物整个生长季对氮素的需要，农业生产中省工、省时，大大降低农民劳动强度和生产成本。
8.本发明的的缓释大颗粒尿素肥料生产成本低，对原生产普通大颗粒尿素生产设备进行简单的改造就可以生产的缓释大颗粒尿素，制备操作简单，环境友好，绿色环保。本发明采用的原料脲酶抑制剂和增效剂PASP或其盐都是廉价、高效，无污染，增效剂PASP或其盐是高分子氨基酸的聚合物即多肽或其盐，在土壤中无任何残留。实现了环境友好的缓释大颗粒尿素生产。
9.本发明的缓释大颗粒尿素肥料施用效果好。添加增效剂PASP或其盐的缓释大颗粒尿素肥料具有天然、广谱、安全、高效的优点，适用于各类植物和土壤。施入土壤中对作物有显著的抗病、抗旱和抗倒伏作用，可有效地提高土壤储存养分的能力，并且对后茬作物具有一定效果。同时可以用于喷施、根施或浸种。使用本发明的肥料可使粮食增产8-30％，蔬菜增产14-60％，经济作物增产30％以上。明显改善作物品质，提高商品等级。
10.本发明的缓释大颗粒尿素肥料克服了直接包膜肥料生产成本高的缺点，其氮素和普通尿素素氮素进入土壤后转化快、养分易流失的缺点，普通缓释尿素在土壤中溶解快，不能与颗粒磷、钾均匀混合生产BB肥料的缺陷。并且生产成本低。在有效时间内完全可以代替肥效期相对较短的各种包膜肥料。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
缓释大颗粒尿素肥料，以100份熔融尿素尿浆计，0.25份N-丁基硫代磷酰三胺、0.25份双氰胺、0.05份PASP及能使N-丁基硫代磷酰三胺、双氰胺和PASP溶解的甲醛溶液，通过高塔造粒即得到粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上。
制备方法：
以100份熔融尿素尿浆计，将0.25份N-丁基硫代磷酰三胺、0.25份双氰胺、0.05份PASP溶解于37％的甲醛溶液(作为缓释剂的载体或溶剂)中均匀混合；而后在生产普通大颗粒尿素生产装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端注入上述混合溶液，与熔融尿素尿浆均匀混合，以缓释普通颗粒尿素作为“晶种”，通过生产普通大颗粒尿素生产装置与工艺的高塔进行造粒，即生产出粒径为1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，生产的缓释大颗粒尿素含氮量为46％；其中的“晶种”即缓释普通颗粒尿素含氮量为46.2％，本实施例是通过普通尿素生产装置在尿素生产装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端增加缓释剂输入系统的技术改造，并添加上述缓释剂和增效剂生产的，“晶种”为粒径0.85～2.80mm的颗粒占93％以上的缓释普通颗粒尿素(市场采购)，PASP所述分子量为：40000、结构式如式1的聚天门冬氨酸。
式1
实施例2：
缓释大颗粒尿素肥料，以100份熔融尿素尿浆计，0.1份硫代磷酸三酰胺、0.05份3，4-二甲基吡唑磷酸盐、1份PASP及能使硫代磷酸三酰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐和PASP溶解的甲醛溶液，通过高塔造粒即得到粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上。其中甲醛溶液可用本领域制备肥料过程中采用的有机(无机)溶剂所替换。
制备方法：
以100份熔融尿素尿浆计，将0.1份硫代磷酸三酰胺、0.05份3，4-二甲基吡唑磷酸盐、1份PASP溶解于37％的甲醛溶液中(作为缓释剂的载体或溶剂)均匀混合；而后在生产普通大颗粒尿素装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端加入上述混合溶液，与熔融尿素尿浆均匀混合，以缓释普通颗粒尿素作为“晶种”，通过高塔造粒，即生产出粒径为1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，生产的大颗粒尿素含氮量为45.75％；其中的“晶种”即缓释普通颗粒尿素含氮量为46.2％，“晶种”为粒径0.85～2.80mm的颗粒占93％以上的缓释普通颗粒尿素，所述PASP分子量为：5000、结构式如式2的聚天门冬氨酸。
其中增效剂PASP或其盐也可以单独溶于其他溶剂中，单独输入尿浆中。所述PASP盐可为聚天门冬氨酸钠。
式2
实施例3：
缓释大颗粒尿素肥料，以100份熔融尿素尿浆计，5份N-丁基硫代磷酰三胺、5份3，5-二甲基吡唑及能使N-丁基硫代磷酰三胺和3，5-二甲基吡唑溶解的甲醛溶液，通过高塔造粒即得到粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上。其中甲醛溶液可用本领域制备肥料过程中采用的有机(无机)溶剂所替换。
制备方法：
以100份熔融尿素尿浆计，将5份N-丁基硫代磷酰三胺、5份3，5-二甲基吡唑溶解于37％的甲醛溶液中(作为缓释剂的载体或溶剂)均匀混合；而后在生产普通大颗粒尿素装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端加入上述混合溶液，与熔融尿素尿浆均匀混合，以缓释普通颗粒尿素作为“晶种”，通过高塔喷淋造粒，即生产出粒径为1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，生产的大颗粒尿素含氮量为44％；其中的“晶种”即缓释普通颗粒尿素含氮量为46.2％，粒径0.85～2.80mm的颗粒占93％以上的缓释普通颗粒尿素。
实施例4：
缓释大颗粒尿素肥料，以100份熔融尿素尿浆计，5份N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)，0.05份3，4二甲基吡唑磷酸盐溶解的甲醛溶液，2份PASP溶解于水中，通过高塔造粒即得到粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上。其中甲醛溶液可用本领域制备肥料过程中采用的有机(无机)溶剂所替换。
制备方法：
以100份熔融尿素尿浆计，将5份N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)，0.05份3，4-二甲基吡唑磷酸盐溶解于37％的甲醛溶液中(作为缓释剂的载体或溶剂)均匀混合，2份PASP溶解于水中；而后在生产普通大颗粒尿素装置的蒸发系统内，熔融尿素输送泵前端加入分别利用不同的输送泵和计量泵同时输送上述混合溶液，与熔融尿素尿浆均匀混合，以缓释普通颗粒尿素作为“晶种”，通过高塔喷淋造粒，即生产出粒径为1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，其中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，生产的大颗粒尿素含氮量为43％；其中的“晶种”即缓释普通颗粒尿素含氮量为46.2％，粒径0.85～2.80mm的颗粒占93％以上的缓释普通颗粒尿素(自行制备，或在市场采购现有商品)。
生产工艺：
将按比例混配好的上述缓释剂溶液、增效剂溶液，可以混合在一起统一计量泵或利用不同计量泵计量，同意或各自输送管线同时输送，在原生产普通大颗粒尿素装置的蒸发系统，熔融尿素输送泵前端加入尿浆中，与熔融状态尿浆混匀后，利用熔融尿素输送泵输送到造粒高塔进行高塔造粒。
应用例1
按实施例4生产的多功能缓释大颗粒尿素，在玉米、水稻、大豆上的施用结果如下：
单位：亩
注：磷肥均施P2O5 8kg，钾肥均施K2O 8kg。
应用例2
按实施例4生产的多功能缓释大颗粒尿素，在玉米、水稻、大豆上的施用结果如下：
单位：亩
注：磷肥均施P2O5 8kg，钾肥均施K2O 8kg。
Claims (6)
1.一种缓释大颗粒尿素肥料，其特征在于：肥料包括尿素、缓释剂和增效剂，通过高塔造粒即得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料，按重量份数比计，尿素∶缓释剂∶增效剂＝1∶0.001-0.1∶0-0.5；缓释剂为尿酶抑制剂和硝化抑制剂，脲酶抑制剂与硝化抑制剂按重量份数计＝0.5-2∶0-2；增效剂为聚天门冬氨酸或其盐。
2.按权利要求1所述的缓释大颗粒尿素肥料，其特征在于：所述脲酶抑制剂为：N-丁基硫代磷酰三胺、硫代磷酸三酰胺、苯基磷酰二胺、硫代磷酰三胺、对苯二酚、磷酰三胺、硫代硫酸铵或N-甲基-2-吡咯烷酮(LNS)；硝化抑制剂为：双氰胺、3，4-二甲基吡唑磷酸盐、3，5-二甲基吡唑、3，5-二甲基吡唑磷酸盐、1-甲胺酰基-3-甲基吡唑、1-甲基吡唑-1羧酰胺、3-甲基吡唑、氮-吡啶(2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶或4-氯-3-甲基吡唑；所述增效剂为：分子量6001～100000如式1的聚天门冬氨酸或其盐，
式1
或为分子量：2000～6000、结构式如式2的聚天门冬氨酸或其盐，
式2
3.按权利要求2所述的缓释大颗粒尿素肥料，其特征在于：所述式1或式2的聚天门冬氨酸盐为其钾盐、钠盐、铵盐、钙盐、镁盐、锌盐中的一种或几种。
4.按权利要求2所述的缓释大颗粒尿素肥料，其特征在于：所得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上。
5.一种权利要求1所述的缓释大颗粒尿素肥料的制备方法，其特征在于：按上述计量将缓释剂和增效剂溶于溶剂中，通过搅拌泵机械混拌均匀或人工搅拌均匀后，直接在尿素生产工艺装置的蒸发系统中，通过生产普通大颗粒尿素装置的熔融尿素输送泵前端注入，与熔融尿素尿浆均匀混合，而后以普通缓释尿素肥料作为晶种，通过普通大颗粒尿素生产造粒的高塔造粒装置按照普通大颗粒尿素生产工艺进行造粒，即得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料。
缓释剂和增效剂可以分别溶于不同溶剂，分别利用不同的输送泵和计量泵同时输送到熔融尿素尿浆中，与熔融尿素尿浆均匀混合。
6.按权利要求5所述的缓释大颗粒尿素肥料的制备方法，其特征在于：所得粒径1.5-4.5mm的缓释大颗粒尿素肥料中粒径2.5-3.5mm的颗粒占85％以上，且所得缓释大颗粒尿素肥料中尿素氮素含量在35-46.2％。
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