脲甲醛复合肥料关键技术研究及产业化

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脲甲醛复合肥料关键技术研究及产业化

一、国内外现状、研究基础

脲甲醛(uF)是比较成熟的缓释肥料,早在30年代后期国外便提出了比较完整的实验室流程,1955年开始德国BASF公司进行商品化生产,同年美国农业化学工作者协会颁布了检测方法。

随着缓释肥料技术的不断发展,国外已有越来越多的新产品问世,目前日本已经研制了超缓效脲甲醛氮肥,;美国则开发了具有贮存稳定性的脲醛弥散肥料,通过大田实验表明这种高分子化肥的增产率为53.29%,显著高于常规施肥。由于脲甲醛肥料养分利用率高及其环保的重要性,其需求量和生产量在逐年增加。美国、亚欧以及日本的专业公司都已实现脲甲醛肥料的工业化生产并销售至国际市场,目前美国ScottS、芬兰凯米拉、德国BASF、日本住友等公司均有脲甲醛肥料销售。

我国在1971年研制出脲甲醛缓释肥料,之后在较长时期内未取得较快发展。近二十年国内有关脲甲醛缓释肥料研究的文献甚少,各科研机构所作的研究主要是考察影响产品性能的各个因素,寻求最佳的生产工艺条件,在加料方式、反应添加剂以及最后的过滤、烘干、造粒工艺上也有初步探讨。

目前山东临沂天瑞肥业有限公司、武汉绿茵化工有限公司、江苏纵横科技实业有限公司等多家公司都致力于脲甲醛缓释肥料的推广。但由于脲甲醛缓释肥价格高的缘故,其应用目前仅限于高尔夫草坪和高档景观花卉上。成立于2004年6月15日的住商肥料(青岛)有限公司,是与日本住友商事株式会社合资设立的复合肥生产企业,公司通过引进日本具有世界先进水平的复合肥生产工艺,占据了我国高端复合肥的领先地位。2009年6月25日在京召开的中国脲甲醛肥料技术(住商)高层论坛上,来自国内外缓释肥行业的科研院校、知名企业的

专家、学者近百人齐聚一堂,就脲甲醛肥料的发展现状、产业化道路探索以及市场竞争能力分析等问题进行深入探讨与技术交流,并决定在全国11个农业大省推广缓控释肥料。可见,脲甲醛缓释肥在我国将大有可为。

二、应用前景及方向

脲醛肥料属化学合成的缓释氮肥,是尿素与醛类反应制得,主要有脲甲醛(UF/MU)、丁烯叉二脲(CDU)、异丁烯叉二脲(IBDU)。1924 年脲醛肥料取得世界上第一个缓释肥料专利,1955 年作为最早的缓释肥料开始商业化生产,是世界缓释肥料中产量最大的品种,占整个缓释肥料总产量 50%以上。近年来,脲醛缓释肥料作为缓释肥料中的一个重要的产品在中国发展非常迅速,有不少厂家开始小规模的生产和销售,但早期无统一的标准来规范市场、引导研究方向,一定程度上制约了这类肥料在国内的发展。近期国家化肥质量监督检验中心联合部分生产企业制定了脲醛缓释肥料的行业标准,该标准实施后将会促进脲醛缓释肥料的发展,规范市场秩序。近阶段国家连续出台多项政策,鼓励发展易于大田作物推广的缓控释肥料,由于脲醛缓释复混肥料生产成本低,与其他缓控释肥料相比产品价格优势明显,而养分主要是氮肥缓释效果好,在解决了脲甲醛制备和复混肥造粒工艺衔接技术以及游离醛去除的产品安全环保难题后,产业化发展水到渠成,因此大力发展脲醛缓控释肥料,符合国家的鼓励政策,有利于我国农业持续健康的发展。

三、主要研究内容及相关技术指标

1、主要研究内容

通过对尿素和甲醛反应条件、时间、温度等指标的研究，选择最佳脲甲醛合成条件，结合脲甲醛缓释机理的研究，研制出与作物生长规律及需肥规律相吻合的脲甲醛缓释复合肥料配方。通过对现有复合

肥生产工艺技术改进，利用喷浆造粒工艺生产脲甲醛缓释系列复合肥，并进行试验示范推广。

2、主要技术指标

1、营养同步、按需供养

脲甲醛肥料利用脲甲醛树脂在不同温度下分解速度的不同，满足作物不同生长时期的养分需求，达到养分释放量和作物不同时期养分需求量的基本吻合，实现按需供养。

2、速效、中效加长效，肥效期长

肥料中的酰氨态氮和氨态氮，提供速效养分满足作物苗期需求；脲甲醛经生物分解产生的一亚甲基二脲和二亚甲基三脲提供中效和长效养分，肥效期可达120 天，能满足作物全部生长期的养分需求。

3、养分齐全，肥效利用率高

采用化学合成原理且在生产过程中加入了多种微量元素，提高了养分利用率（脲甲醛肥料养分利用率可达到51%，普通肥料仅为30%，活性指数AI≥40%），同时满足了作物对微量元素的需求，且克服了其他缓释肥的所有缺点。

4、肥效稳定，吸附作用好

产品质量稳定，而且颗粒均匀，产品颗粒强度较高(可达30 牛顿以上)，颗粒光滑园整，在储运、流通过程中不易破碎，不易结块，外观质量较好。脲甲醛缓释肥中的亚甲基氮具有吸附作用，可以使养分良好地和土壤微粒结合，并牢牢地吸附在作物根部，形成胶状螯合物，减少养分流失，达到养分被作物充分吸收，提高肥料利用率的目的。

5、简单、省时省力、生产成本低

脲甲醛缓释新型肥料可沟施、穴施、撒施、冲施，适用于各种土质，水田、旱田皆可。一次施肥一季有效，且施用量少于普通肥，减少劳动量，降低了生产成本。

6、提高作物产量及品质

施用后作物前期不徒长，中期不缺肥，后期不脱肥，植株生长健壮；根系发达，植株健壮，增强了抗旱、抗倒伏能力；可明显改善作物品质，提高产量，增产、增收、效果明显。

四、预期经济、社会效益

脲甲醛缓释复合肥料能有效提高农民收入，今年在全国10个省市开展中试产品试验示范，涉及品种10多个，试验示范面积达1000多亩。脲甲醛可经土壤微生物分解提供中效和长效氮养分，肥效期长达120天，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。

预计未来三年，累计实现销售收入96000万元，利润7950万元，税金1987.5万元，新增就业人数230人。累计推广面积可达500多万亩，随着推广面积进一步扩大，将会产生更大的经济收益。由此可见，其经济效益极其显著，推广应用前景广阔。

总之，脲甲醛缓释肥生产工艺流程简单、投资省、上马快、操作方便、生产成本低，在现有喷浆造粒复合肥生产装置直接嫁接脲甲醛合成和输送设备，经简单改造即可改产脲甲醛缓释肥，尤其在生产高氮肥品种时生产能力和产品质量都有明显提高，目前在国内已经新建或改建了多套生产装置，形成产能约 1 Mt/a。脲甲醛缓释肥具有养分释放均匀、周期长、不易流失、释放完全、利用率高的特点，而且能被微生物完全分解、无残留、对环境友好，符合发展绿色生态农业的要求。因此，施用脲甲醛缓释肥可降低农业的生产成本，提高农业效益，在一定的时期内，脲甲醛复合肥及其生产技术必将得到进一步的推广应用。