复混肥生产装置改产脲甲醛缓释复合肥料的技术

［收稿日期］2011－03－07［作者简介］曹广峰（1957－），男，山东临沭人，研究员，临沂市环保复合肥研究所所长，享受国务院政府特殊津贴。

E－mail ：cgf465＠126．com
复混肥生产装置改产脲甲醛缓释复合肥料的技术
曹广峰
（临沂市环保复合肥研究所，山东临沂276700）
［摘要］利用转鼓蒸汽造粒或圆盘造粒复混肥生产装置改造并开发生产脲甲醛缓释复合肥。

介绍脲甲醛的生
产原理、反应条件控制和脲甲醛缓释复合肥的生产过程。

尿素熔融喷浆工艺的转鼓蒸汽造粒复混肥装置改产脲甲醛缓释复合肥具有投资少、工期短、生产成本低于包膜控释肥等优点。

该肥料中包含了速效、中效、长效的氮素养分，其氮素利用率可达50％，减少30％的肥料用量不会减产。

［关键词］脲甲醛生产原理；脲甲醛缓释复合肥；生产技术［中图分类号］TQ444
［文献标志码］B
［文章编号］1007－6220（2011）05－0051－02
Technology for production of urea－formaldehyde slow release compound
fertilizer by retrofitted compound fertilizer plant
CAO Guang－feng
（Institute of Environmental Compound Fertilizer ，Linyi ，Shandong 276700，China ）
Abstract ：Based on the transformation of compound fertilizer plant by steam －drum granulation or disk granulation,the urea－formaldehyde slow release compound fertilizer is prepared．The production principle,the reaction controlling condition,production process of urea－formaldehyde,the advantages of steam－drum granulation plant for production of urea－formaldehyde including less investment,short construction period and low production cost etc are introduced．The fertilizer contains quick －available nitrogen,median －available nitrogen,long－available nitrogen,the utilization rate of nitrogen element is over 50％,there is no loss in the yield by reducing 30％fertilizer dosage．
Key words ：production principle of urea－formaldehyde ；urea－formaldehyde slow release compound fertilizer ；
production technology
脲甲醛缓释复合肥料是农业开发应用较早的缓控释肥料品种之一。

它属于合成有机微溶性缓释肥料，由尿素和甲醛在一定条件下经加成和缩合两次反应而成。

其有效养分脲甲醛难溶于水，但可慢慢地被植物吸收利用。

脲甲醛缓释复合肥料的成分主要包含亚甲基二脲、二亚甲三脲和聚甲基脲等一系列长链缩合物，它在土壤中可被土壤微生物慢慢分解释放氮素，肥效的长短取决于该肥料的脲甲醛组分分子链的长短，分子链越长，其缩合物氮的肥效期也就越长。

脲甲醛缓释复合肥料可改善肥料的物理性状，改良土壤环境，增强土壤微生物活性，促进农业增收节支。

该肥的研发和推广符合我们化肥工业的发展方向，能优化提升我国复合肥产业水平，缓解能源、环境压力，是促进和发展我国高效农业的有效途径。

因此，脲甲醛缓释复合肥料的开发与应用具有深远的现实意义。

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脲甲醛缓释复合肥料的生产原理
脲甲醛缓释复合肥料是尿素和甲醛在一定条件下经两步反应制得。

第一步采用过量的尿素与甲醛在碱性介质中加热使其发生加成反应，生成羟甲基脲；第二步羟甲基脲溶液又在酸性条件下继续发生缩合反应，形成部分或大部分不溶于水的甲基脲和聚甲基脲溶液；这些不同分子量的溶液混合在一起总称为脲甲醛溶液。

脲甲醛溶液的分子量以及受其影响的溶解度和氮素释放速率等性质均取决于尿素与甲醛相互作用时的许多条件，如尿素和甲醛的摩尔比、pH 值、温度和反应时间等。

尿素和甲醛的摩尔比是决定脲甲醛缓释复合肥溶解度和氮素释放速率最重要的条件之一。

当尿素
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2011年9月第26卷第5期
磷肥与复肥
Phosphate ＆Compound Fertilizer
和甲醛的摩尔比大于2时，得到的是全水溶性产品甲叉二脲和二甲叉三脲；当尿素和甲醛的摩尔比小于1时，得到的是不溶于水的高分子树脂或黏合剂等一类的物质；当尿素和甲醛的摩尔比为1．3～1．4时，得到大部分是不溶解的脲甲醛缓释复合肥。

尿素和甲醛的反应速率和产物除与其摩尔比有关外，还与反应物介质溶液的pH值和温度有关。

在不同的摩尔比、pH值、温度和时间条件下，可生成不同链长的聚甲基脲混合物。

因此，脲甲醛缓释复合肥料生产技术和生产过程的关键是对尿素和甲醛反应条件的控制及对其关键过程工艺指标的调节，生产出既能满足该肥固体物料粘结造粒的要求，又能使该肥达到缓控释目的的脲甲醛溶液。

2脲甲醛缓释复合肥料的生产过程
在脲甲醛反应槽中加入尿素和水，并进行搅拌使尿素溶解，再加入氢氧化钠溶液，调节pH值至7．5，加热至60°C，然后再将定量的甲醛加入到反应槽中，恒温60°C。

在一定的时间内尿素和甲醛溶液经过反应大部分生成羟甲基脲溶液后，再加入工业硫酸或磷酸，调节pH值至3．5左右，保持温度50°C，并充分反应一定时间生成脲甲醛溶液。

然后调节阀门，溶液进入缓冲槽，然后再经泵、电磁流量计、造粒喷头喷淋到转鼓造粒机内的固体料床上，再加入配料岗位输送来的尿素、磷酸一铵、氯化钾等粉状固体物料，并使其在转鼓或圆盘造粒机中滚动团聚粘结成粒。

从造粒机出来的物料以及排放尾气的处理同一般复混肥生产。

3转鼓蒸汽造粒装置改造生产脲甲醛缓释复合肥在转鼓蒸汽造粒或圆盘造粒复混肥生产装置上，开发生产脲甲醛缓释复合肥料新产品时，对原生产线的设备基本不需改动，仅需新增甲醛罐区和脲甲醛反应工序。

即在造粒工序前增加尿素提升机、尿素料仓、脲甲醛反应槽、脲甲醛缓冲槽、液泵、电磁流量计、脲甲醛造粒喷头和蒸汽夹套管道和甲醛储罐等设施即可。

尿素和甲醛传统反应器一般采用带搅拌的不锈钢夹套反应釜。

该设备属于压力容器，只有具有压力容器资质的企业才能制造安装，还需办理相应的压力容器使用登记手续。

临沂市环保复合肥研究所针对脲甲醛反应介质温度在80℃以下，自行设计了不锈钢盘管加热反应槽，可代替传统尿素和甲醛反应釜。

实践表明，使用该反应槽时其蒸汽的热利用效率以及该反应槽的使用效果均优于夹套反应釜，具有条件的企业可自己制作安装，降低设备投资。

若原复混肥生产装置是尿素熔融喷浆工艺的转鼓蒸汽造粒复混肥生产装置时，可直接利用尿素熔融槽稍微进行改造即可成为尿素与甲醛的反应槽。

其中蒸汽加热盘管不需改动，原加热介质按加热温度140℃设计配置，当改造成为脲甲醛反应槽时加热温度仅需80℃以下，只需控制蒸汽阀门，减少蒸汽使用量即可满足工艺要求。

4转鼓蒸汽造粒装置生产脲甲醛缓释复合肥料技术的创新点
一是将传统的转鼓蒸汽造粒复混肥的生产工艺与脲甲醛的生产工艺结合，开发出具有缓控释功能的脲甲醛复合肥料。

二是确立了尿素与甲醛反应的工艺条件和操作指标。

使脲甲醛的反应过程在形成一羟甲基脲和二羟甲基脲及部分聚甲基脲溶液，而尚未形成脲甲醛热固性树脂时，利用该脲甲醛溶液中的水分增加造粒工序中的液相，起到粘结固体物料的成粒作用，还能起到提高物料成球率、减少物料液相、减轻烘干负荷、提高装置产能、降低能源消耗和环境污染的多重作用。

产品与普通的复混（合）肥相比，还具有水分低、颗粒强度高、结块轻等优点。

5结语
将现有的转鼓蒸汽造粒或圆盘造粒复混肥生产装置改造并开发生产脲甲醛缓释复合肥料项目简单易行，且具有流程简单、投资省、施工周期短、配置方便、生产成本低于缓释长效或包膜控释肥料等优点。

该肥料中包含了尚未形成脲甲醛的酰胺态氮，可被土壤中的微生物快速转化后提供速效氮养分。

该肥料中的脲甲醛（一亚甲基二脲、二亚甲基三脲和聚甲基脲）可经土壤微生物分解提供中效和长效氮养分，做到一次施足底肥，无需追肥。

该肥与同等养分含量的其他复肥相比可增产7％～15％，可做到减少30％的肥料用量不减产，其氮素利用率可达50％。

该肥的使用将降低农业生产成本，提高农业效益。

该肥料还适用于各种土壤的水田、旱田，其养分被土壤吸附后不易流失，释放完全，无残留。

因此，该项目具有较好的推广应用价值。

［参考文献］
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第26卷第5期磷肥与复肥。