一种缓释尿素及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种缓释尿素，其有效组分按重量份计为：尿素：85～98.8，膨润土：1～14，聚丙烯酰胺：0.01～0.5，钠盐或其溶液，以钠含量计：0.01～0.5。本发明专利技术提供了一条降低尿素释放速率的新思路，其对尿素的缓释作用不同于包膜尿素和稳定型尿素，缓释作用贯穿于水分在尿素晶体内的扩散过程，随着水分渗透由外而内逐层形成防水层，达到缓释的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及缓释尿素领域，确切地说是。
技术介绍
化肥是现代农业的重要生产资料，对于保障粮食安全和促进农民增收具有十分重要的作用，是关系国计民生的重要基础产业。氮是作物生长的最重要的营养元素，在氮肥中由于尿素含氮量较高、生产成本较低、运输、储藏方便，所以尿素是氮肥的最主要的品种。尿素在氮肥中的比例逐步增加“十一五”期间，尿素产量占氮肥的比例从55. 8%上升到60%以上，“十二五”末预计尿素产量占氮肥的比例上升的70%。但是，尿素在转化前是分子态的，不能被土壤吸附，尿素容易溶解损失的基础随水流失，转化后形成的氨也易挥发，氮在土壤中的损失太高，利用率仅有30% 40%，肥效期仅 有50天左右，在造成浪费的同时也对大气环境、水环境带来了巨大的压力，是严重的面源污染源。长期以来，为了提高尿素的利用率，人们进行了大量的研究工作，缓/控释尿素按照其缓控释方法可分为尿素改性及类似物缓释肥料(脲甲醛、丁烯叉二脲、异丁烯叉二脲、烷基化尿素等)、化学合成缓释肥料草酰氨、包膜尿素(醇酸树脂包膜、聚氨酯类包膜、硫包膜等)。上述工艺通过合成溶解度较低的尿素类似物或在尿素颗粒表面喷涂隔水材料来实现缓释，均存在成本较高、工艺复杂和可能造成环境的二次污染等问题，限制了推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有缺陷提供一种涉及的原料来源丰富、价格低廉、适于规模化生产、缓释效果好的缓释尿素及其制备方法。上述目的通过以下方案实现一种缓释尿素，其特征在于其有效组分按重量份计为尿素85 98. 8膨润土I 14聚丙烯酰胺 O. 01 O. 5钠盐或其溶液，以钠含量计O. 01 O. 5。所述的一种缓释尿素、其特征在于所述的膨润土为纳米级天然膨润土或其人工改性物。所述的缓释尿素的制备方法，其特征在于包括以下步骤(I)将膨润土、聚丙烯酰胺、钠盐或其溶液按照重量份加入尿素融浆管道中，经过管道混合器与尿素熔融后而得的尿素料浆按重量份混合均匀，得混合后的料浆；(2)混合的料浆通过喷头进入流化床，完成造粒工艺，生产大颗粒缓释尿素；或者混合后的料浆通过尿素造粒塔，喷浆造粒成形，生产小颗粒缓释尿素。本专利技术的原理为本专利技术提出了一种降低尿素溶解速率的新方法，其特征是在熔融料浆中加入复配材料，经过一定的物理、化学过程，改变尿素的结晶状态，降低了其孔隙率与比表面积，同时在高温熔融料浆溶剂中实现膨润土的钠化改性与插层，新生成的改性膨润土具备更好的吸水膨胀特性，能够填补溶蚀尿素结构中的空隙，由外而内逐层形成防水屏障，降低了尿素的释放速率。按照该原理制备的尿素缓释效果可以通过改变添加材料的比例进行调节。所述的复配材料主要组分是膨润土、聚丙烯酰胺和钠盐或其水溶液。所述的复配材料，在高温的熔融料浆中快速实现钠盐对膨润土的局部钠化改性与聚丙烯酰胺在膨润土中的交联插层，形成一种新型的高粘、高膨润性的复合材料。所述的复配材料，在熔融料浆中影响了尿素分子的结晶过程，改变了尿素的结晶形态，降低了其孔隙率与比表面积，减缓尿素的释放速率。所述的复配材料的添加方法，其特征在于复配材料经由串罐旋转给料泵连续稳 定的添加至料浆溶液中，该装置由上罐预备料仓、下罐喷吹料仓与连接二者的平衡阀组成，装置运行时喷吹料仓始终保持略高于料浆管道的稳定压力并将物料定量喷吹至管道内。复配材料添加至熔融料浆后，经管道混合器充分混合均匀。尿素晶体中加入吸水膨胀性能强的复合材料，该尿素遇水后，由外而内逐层吸水膨胀，形成隔水层，延长水分的扩散路径，减缓尿素的释放速度，提高尿素的利用率。同时通过改变添加材料的比例，可以控制尿素缓释速率的快慢。所述的新型缓释尿素也可以应用在复合肥产品，其特征在于加入步骤(I)获得的混合后的料浆直接进入复合肥生产的喷浆造粒机与复合肥其它物料混合后造粒；或者直接加入闻塔造粒物料混合后进入闻塔冷却成粒。该新方法通过吸涨材料吸水膨胀降低了晶体内的孔径分布与孔隙率，同时在粘结物的连接作用下保持这种防水层结构的稳定，从而大大减缓了水分-养分的扩散速度，减少了尿素随水份的流失，既提高了氮素的利用率和肥效期，还减少了对水体的面源污染。同时，随着水份的扩散，粘结剂组成将与尿素颗粒附近的土壤胶体作用，增加土壤的持水保肥能力。本专利技术的有益效果为I.本专利技术提供了一条降低尿素释放速率的新思路，其对尿素的缓释作用不同于包膜尿素和稳定型尿素，缓释作用贯穿于水分在尿素晶体内的扩散过程，随着水分渗透由外而内逐层形成防水层，达到缓释的目的，同时该方法的原理独特，设计巧妙，其中膨润土吸水膨胀形成防水层的原理在防水工程材料和防水油漆中有广泛应用。此外方法中涉及的原料来源丰富，价格低廉，适于规模化生产。2.本专利技术所提供的缓释方法能有效的减缓尿素在水中的溶解释放速率，实现尿素缓慢释放，氮素高效利用，在熔融料浆中添加聚丙烯酰胺和膨润土为主的复配高分子材料，其中膨润土具有高吸水膨胀的特性，聚丙烯酰胺起着粘结、固定膨润土作用，纳米膨润土与料浆能够更好的融合，使得缓释性能更加的好。3.本专利技术所提供的缓释尿素生产方法简便，只需在原尿素生产过程中增加少量的物料输送，计量添加及搅拌设备，即可生产出合格的稳定尿素。4.本专利技术所提供的缓释材料价格低廉、安全可靠、来源广泛，适用于规模化生产。附图说明图I为本专利技术生产大颗粒缓释尿素的工艺流程图，图中1为NH3和CO2的合成器，2为分离器，3为闪蒸槽,4为一蒸槽,5为二蒸槽,6为管道混合器,7为粉体加样器,8为计量器，9为流化床；图2为本专利技术生产小颗粒缓释尿素的工艺流程图，图中1为NH3和CO2的合成器，2为分离器，3为闪蒸槽,4为一蒸槽,5为二蒸槽,6为管道混合器,7为粉体或流体加样器,8为计量器，10为多级熔融罐，11为尿素造粒塔；图3为本专利技术生产大颗粒缓释复合肥的工艺流程图，图中1为NH3和CO2的合成器，2为分离器,3为闪蒸槽,4为一蒸槽,5为二蒸槽,6为管道混合器,7为粉体或流体加样器，8为计量器，12为复合肥滚筒造粒筒，13为复合肥造粒塔；图4为本专利技术生产小颗粒缓释复合肥的工艺流程图；图中1为见13和CO2的合成器,2为分离器,3为闪蒸槽,4为一蒸槽,5为二蒸槽,6为管道混合器，7为粉体加样器，8为计量器，13为复合肥造粒塔。图5为实施例2新型尿素表面SEM照片X 20000 ；图6为本专利技术实施例2缓释尿素照片；图7为本专利技术实施例2缓释尿素颗粒吸水后照片。具体实施例方式实施例I参阅说明书附图2，采用工业化尿素生产工艺，根据生产I t/h稳定尿素计算，其氮含量为O. 42吨，通过粉体输送泵分别将5%的膨润土、O. 5%的聚丙烯酰胺、O. 5%的硫酸钠匀速泵入二蒸后尿素融浆管道中，并通过管道混合器使其混合均匀，分别将所得的缓释料浆与原尿素料浆溶液倒入一端封闭的内径I cm长10 cm的玻璃管中，待其冷却结晶后，横置于I L水中室温下静置溶出，测定溶液中的尿素含量，纯尿素与缓释尿素的累积溶出率-时间关系如表一所示。表一实施例I新型缓释尿素静置水溶出实验结果权利要求1.一种缓释尿素，其特征在于其有效组分按重量份计为 尿素85 98. 8 膨润土 I 14 聚丙烯酰胺O. Ol O. 5 钠盐或其溶液，以钠含量计O. 01 O. 5。2.根据权利要求I所述的一种缓释尿素、其特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓释尿素，其特征在于：其有效组分按重量份计为：尿素：？？？？？？？？？？85～98.8膨润土：？？？？？？？？1～14聚丙烯酰胺：？？？0.01～0.5钠盐或其溶液，以钠含量计：？0.01～0.5。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪晓宇，吴跃进，余立祥，张红，李玉顺，赵连紫，邱冠男，刘斌美，吴林，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：