專利名稱：一種緩釋尿素及其制備方法
技術領域：
本發明涉及緩釋尿素領域，確切地說是一種緩釋尿素及其制備方法。
背景技術：
化肥是現代農業的重要生產資料，對于保障糧食安全和促進農民增收具有十分重要的作用，是關系國計民生的重要基礎產業。氮是作物生長的最重要的營養元素，在氮肥中由于尿素含氮量較高、生產成本較低、運輸、儲藏方便，所以尿素是氮肥的最主要的品種。尿素在氮肥中的比例逐步增加“十一五”期間，尿素產量占氮肥的比例從55. 8%上升到60%以上，“十二五”末預計尿素產量占氮肥的比例上升的70%。但是，尿素在轉化前是分子態的，不能被土壤吸附，尿素容易溶解損失的基礎隨水流失，轉化后形成的氨也易揮發，氮在土壤中的損失太高，利用率僅有30% 40%，肥效期僅 有50天左右，在造成浪費的同時也對大氣環境、水環境帶來了巨大的壓力，是嚴重的面源污染源。長期以來，為了提高尿素的利用率，人們進行了大量的研究工作，緩/控釋尿素按照其緩控釋方法可分為尿素改性及類似物緩釋肥料(脲甲醛、丁烯叉二脲、異丁烯叉二脲、烷基化尿素等)、化學合成緩釋肥料草酰氨、包膜尿素(醇酸樹脂包膜、聚氨酯類包膜、硫包膜等)。上述工藝通過合成溶解度較低的尿素類似物或在尿素顆粒表面噴涂隔水材料來實現緩釋，均存在成本較高、工藝復雜和可能造成環境的二次污染等問題，限制了推廣應用。

發明內容
本發明的目的在于針對現有缺陷提供一種涉及的原料來源豐富、價格低廉、適于規模化生產、緩釋效果好的緩釋尿素及其制備方法。上述目的通過以下方案實現一種緩釋尿素，其特征在于其有效組分按重量份計為尿素85 98. 8膨潤土I 14聚丙烯酰胺 O. 01 O. 5鈉鹽或其溶液，以鈉含量計O. 01 O. 5。所述的一種緩釋尿素、其特征在于所述的膨潤土為納米級天然膨潤土或其人工改性物。所述的緩釋尿素的制備方法，其特征在于包括以下步驟(I)將膨潤土、聚丙烯酰胺、鈉鹽或其溶液按照重量份加入尿素融漿管道中，經過管道混合器與尿素熔融后而得的尿素料漿按重量份混合均勻，得混合后的料漿；(2)混合的料漿通過噴頭進入流化床，完成造粒工藝，生產大顆粒緩釋尿素；或者混合后的料漿通過尿素造粒塔，噴漿造粒成形，生產小顆粒緩釋尿素。本發明的原理為本發明提出了一種降低尿素溶解速率的新方法，其特征是在熔融料漿中加入復配材料，經過一定的物理、化學過程，改變尿素的結晶狀態，降低了其孔隙率與比表面積，同時在高溫熔融料漿溶劑中實現膨潤土的鈉化改性與插層，新生成的改性膨潤土具備更好的吸水膨脹特性，能夠填補溶蝕尿素結構中的空隙，由外而內逐層形成防水屏障，降低了尿素的釋放速率。按照該原理制備的尿素緩釋效果可以通過改變添加材料的比例進行調節。所述的復配材料主要組分是膨潤土、聚丙烯酰胺和鈉鹽或其水溶液。所述的復配材料，在高溫的熔融料漿中快速實現鈉鹽對膨潤土的局部鈉化改性與聚丙烯酰胺在膨潤土中的交聯插層，形成一種新型的高粘、高膨潤性的復合材料。所述的復配材料，在熔融料漿中影響了尿素分子的結晶過程，改變了尿素的結晶形態，降低了其孔隙率與比表面積，減緩尿素的釋放速率。所述的復配材料的添加方法，其特征在于復配材料經由串罐旋轉給料泵連續穩 定的添加至料漿溶液中，該裝置由上罐預備料倉、下罐噴吹料倉與連接二者的平衡閥組成，裝置運行時噴吹料倉始終保持略高于料漿管道的穩定壓力并將物料定量噴吹至管道內。復配材料添加至熔融料漿后，經管道混合器充分混合均勻。尿素晶體中加入吸水膨脹性能強的復合材料，該尿素遇水后，由外而內逐層吸水膨脹，形成隔水層，延長水分的擴散路徑，減緩尿素的釋放速度，提高尿素的利用率。同時通過改變添加材料的比例，可以控制尿素緩釋速率的快慢。所述的新型緩釋尿素也可以應用在復合肥產品，其特征在于加入步驟(I)獲得的混合后的料漿直接進入復合肥生產的噴漿造粒機與復合肥其它物料混合后造粒；或者直接加入聞塔造粒物料混合后進入聞塔冷卻成粒。該新方法通過吸漲材料吸水膨脹降低了晶體內的孔徑分布與孔隙率，同時在粘結物的連接作用下保持這種防水層結構的穩定，從而大大減緩了水分-養分的擴散速度，減少了尿素隨水份的流失，既提高了氮素的利用率和肥效期，還減少了對水體的面源污染。同時，隨著水份的擴散，粘結劑組成將與尿素顆粒附近的土壤膠體作用，增加土壤的持水保肥能力。本發明的有益效果為I.本發明提供了一條降低尿素釋放速率的新思路，其對尿素的緩釋作用不同于包膜尿素和穩定型尿素，緩釋作用貫穿于水分在尿素晶體內的擴散過程，隨著水分滲透由外而內逐層形成防水層，達到緩釋的目的，同時該方法的原理獨特，設計巧妙，其中膨潤土吸水膨脹形成防水層的原理在防水工程材料和防水油漆中有廣泛應用。此外方法中涉及的原料來源豐富，價格低廉，適于規模化生產。2.本發明所提供的緩釋方法能有效的減緩尿素在水中的溶解釋放速率，實現尿素緩慢釋放，氮素高效利用，在熔融料漿中添加聚丙烯酰胺和膨潤土為主的復配高分子材料，其中膨潤土具有高吸水膨脹的特性，聚丙烯酰胺起著粘結、固定膨潤土作用，納米膨潤土與料漿能夠更好的融合，使得緩釋性能更加的好。3.本發明所提供的緩釋尿素生產方法簡便，只需在原尿素生產過程中增加少量的物料輸送，計量添加及攪拌設備，即可生產出合格的穩定尿素。4.本發明所提供的緩釋材料價格低廉、安全可靠、來源廣泛，適用于規模化生產。


圖I為本發明生產大顆粒緩釋尿素的工藝流程圖，圖中1為NH3和CO2的合成器，2為分離器，3為閃蒸槽,4為一蒸槽,5為二蒸槽,6為管道混合器,7為粉體加樣器,8為計量器，9為流化床；圖2為本發明生產小顆粒緩釋尿素的工藝流程圖，圖中1為NH3和CO2的合成器，2為分離器，3為閃蒸槽,4為一蒸槽,5為二蒸槽,6為管道混合器,7為粉體或流體加樣器,8為計量器，10為多級熔融罐，11為尿素造粒塔；圖3為本發明生產大顆粒緩釋復合肥的工藝流程圖，圖中1為NH3和CO2的合成器，2為分離器,3為閃蒸槽,4為一蒸槽,5為二蒸槽,6為管道混合器,7為粉體或流體加樣器，8為計量器，12為復合肥滾筒造粒筒，13為復合肥造粒塔；圖4為本發明生產小顆粒緩釋復合肥的工藝流程圖；圖中1為見13和CO2的合成器,2為分離器,3為閃蒸槽,4為一蒸槽,5為二蒸槽,6為管道混合器，7為粉體加樣器，8為計量器，13為復合肥造粒塔。圖5為實施例2新型尿素表面SEM照片X 20000 ；圖6為本發明實施例2緩釋尿素照片；圖7為本發明實施例2緩釋尿素顆粒吸水后照片。
具體實施例方式實施例I參閱說明書附圖2，采用工業化尿素生產工藝，根據生產I t/h穩定尿素計算，其氮含量為O. 42噸，通過粉體輸送泵分別將5%的膨潤土、O. 5%的聚丙烯酰胺、O. 5%的硫酸鈉勻速泵入二蒸后尿素融漿管道中，并通過管道混合器使其混合均勻，分別將所得的緩釋料漿與原尿素料漿溶液倒入一端封閉的內徑I cm長10 cm的玻璃管中，待其冷卻結晶后，橫置于I L水中室溫下靜置溶出，測定溶液中的尿素含量，純尿素與緩釋尿素的累積溶出率-時間關系如表一所示。表一實施例I新型緩釋尿素靜置水溶出實驗結果
權利要求
1.一種緩釋尿素，其特征在于其有效組分按重量份計為 尿素85 98. 8 膨潤土 I 14 聚丙烯酰胺O. Ol O. 5 鈉鹽或其溶液，以鈉含量計O. 01 O. 5。
2.根據權利要求I所述的一種緩釋尿素、其特征在于所述的膨潤土為納米級天然膨潤土或其人工改性物。
3.—種如權利要求I或2所述的緩釋尿素的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將膨潤土、聚丙烯酰胺、鈉鹽或其溶液按照重量份加入尿素融漿管道中，經過管道混合器與尿素熔融后而得的尿素料漿按重量份混合均勻，得混合后的料漿； (2)混合的料漿通過噴頭進入流化床，完成造粒工藝，生產大顆粒緩釋尿素；或者混合后的料漿通過尿素造粒塔，噴漿造粒成形，生產小顆粒緩釋尿素。
全文摘要
本發明公開了一種緩釋尿素，其有效組分按重量份計為尿素85～98.8，膨潤土1～14，聚丙烯酰胺0.01～0.5，鈉鹽或其溶液，以鈉含量計0.01～0.5。本發明提供了一條降低尿素釋放速率的新思路，其對尿素的緩釋作用不同于包膜尿素和穩定型尿素，緩釋作用貫穿于水分在尿素晶體內的擴散過程，隨著水分滲透由外而內逐層形成防水層，達到緩釋的目的。
文檔編號C05C9/00GK102898234SQ20121039272
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月15日 優先權日2012年10月15日
發明者倪曉宇, 吳躍進, 余立祥, 張紅, 李玉順, 趙連紫, 邱冠男, 劉斌美, 吳林 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院