用于使尿素或基于尿素的化合物普遍可摻合的尿素鈍化技術(shù)和鈍化尿素新制品的制作方法
【專利說明】用于使尿素或基于尿素的化合物普遍可摻合的尿素鈍化技術(shù)和純化尿素新制品發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及尿素和基于尿素的化合物，以及它們在氮肥中的用途。
[0002]背景
尿素是現(xiàn)今世界上使用的主要氮肥?；瘜W純的尿素具有46.6%N的氮(表示為N)含量。通常可得和用作肥料的尿素通常非常純并通常具有46%N的氮含量。因此尿素是具有最高濃度的氮的肥料，這是其普及的原因之一。
[0003]尿素可原樣應用于單質(zhì)氮施肥或與其它元素組合應用(例如其中將氮源和硫源組合的NS種類(grade)、其中將氮源和磷源組合的NP種類、其中將氮源和鉀堿源組合的NK種類、將農(nóng)作物所需的三種主要營養(yǎng)素組合的NPK等)。
[0004]這些不同元素可與尿素組合作為不同制品的物理摻合物或通過例如制粒、壓實等一起混合/加工成均一的顆粒的制品。
[0005]基于尿素的制品的一些實例如下:
-NS制品例如UAS，其為尿素和硫酸銨的混合物，例如具有N含量40% N，
-以Ν/Ρ205/Κ20表示的NPK triple 19，其為尿素、DAP (磷酸二銨)和鉀堿的氯化物(MOP)的組合物，
-等等。
[0006]常常將尿素和基于尿素的化合物與其它肥料摻合以調(diào)整配方從而提供帶有植物生長所需的不同元素的均衡營養(yǎng)。摻合的主要優(yōu)點當然是有可能用有限量的可得制品以非常靈活的方式產(chǎn)生針對需求調(diào)節(jié)的幾乎無限量的種類。
[0007]然而，尿素和基于尿素的化合物的摻合有時因制品化學不相容所致是困難的或甚至是不可能的。參考由EFMA在2006年6月發(fā)表的詳細記載和清楚的"肥料摻合材料的相容性指南(Guidance for the compatibility of fertilizer blending materials) 〃。
[0008]具體而言，周知在肥料中使用的尿素和基于尿素的化合物與硝酸銨和基于硝酸銨的制品(CAN、NPK等)不可摻合，也與過磷酸鹽(單過磷酸鹽(SSP)、三過磷酸鹽(TSP)等)不可摻合。還已知尿素和基于尿素的化合物難以與硝酸鈣摻合。
[0009]這些摻合不相容性或局限性具有不同原因。
[0010]當將基于尿素的制品與基于硝酸銨的化合物一起摻合時，該混合物會很快變濕并從周圍吸收水分，使得自由流動的顆粒變?yōu)闈衲?。即使避免了從環(huán)境空氣吸收水分，該摻合物也會因從開始時存在的它自身的含水量而變濕。原因是尿素和硝酸銨形成特別吸濕的復鹽。尿素和硝酸銨一接觸，此復鹽就形成并開始變成液體。在比最初的組分更吸濕的情況下，它會吸引來自其余摻合物的水分。形成的液相會溶解接觸的制品，從而形成更多UAN復鹽并增強該現(xiàn)象，其會進一步蔓延。
[0011]與例如過磷酸鹽和硝酸鈣的不相容作用是不相同的。許多鹽例如過磷酸鹽和硝酸鈣含有一些結(jié)晶水。在這些鹽存在的情況下，尿素具有形成復鹽的普遍趨勢，從而釋放結(jié)晶水。因此，尿素和基于尿素的化合物與SSP/TSP和與硝酸鈣的混合物也會具有變?yōu)槟酀{狀的趨勢，不依賴于從周圍獲取水分。
[0012]如果這些制品非常干燥，那么它們有可能結(jié)合一些從與尿素形成的復鹽中釋放的水，使得該摻合物仍然可行。這是為什么在前面提及的EFMA的摻和指南中作出了關(guān)于硝酸鈣和尿素的以下評論:相容性有限，必須完全避免水分獲取，因此引用:〃在摻合期間考慮相對濕度〃的原因。
[0013]重要的是，注意到將UAS與硝酸鈣摻和因UAN (尿素硝酸銨)的形成和隨后的液相形成所致更加成問題。事實上，來自UAS的硫酸銨可與硝酸鈣反應形成硝酸銨和硫酸鈣，而硝酸銨如上所述與尿素形成非常吸濕的UAN復鹽。
[0014](NH4)2SO4+ Ca (NO3) 2=>CaS04+ 2 NH4NO3
過去，已經(jīng)開發(fā)了允許將尿素與例如TSP摻合的技術(shù)。它基于對組分兩者或之一硫磺涂層。通常將尿素用約20%熔化的硫磺涂層，以生成將尿素與過磷酸鹽隔離的堅實的屏障。相對的方法(即制備硫磺涂層的TSP以使其與尿素可摻合)為可行的。
[0015]這樣的方法遭受明顯的缺點，其在本發(fā)明中得到了克服。首先，這樣的硫磺層如果十分緊密的話產(chǎn)生延遲釋放效果，因為硫磺是不溶解于水的。這意指一種化合物一一尿素或TSP (取決于哪一種被硫磺涂層)會具有一定的延遲釋放效果，其不一定為目的。此外，硫磺殼會在田地中保留很長時間，對施肥幾乎不具有積極效果。為獲得合適的硫磺涂層，通常需要施用20%的硫磺。如果較少，該涂層不夠厚，會是有缺陷的，導致?lián)胶衔镫S時間降解。此涂層隨后充當肥料的稀釋劑，不帶來另外的施肥價值。此外，硫磺與硝酸銨為不可相容的，因此這樣的硫磺涂層技術(shù)無論如何都不可適用于含硝酸銨的摻合物。
[0016]基于不可溶解性涂層的相同原理，可提到將一些聚合物涂層的尿素與例如硝酸銨摻合的可能性。這樣的聚合物涂層的尿素制品在例如北美市場上是可得的，參見例如在國際專利申請W02012/064730中描述的涂層。其被制備以獲得對氮尿素的緩釋效果。由于此緩釋涂層，它可與多數(shù)其它制品摻合，但它的氮與其它營養(yǎng)素相比自然會延緩釋放。此外，這樣的聚合物涂層在其自身中不含施肥價值并將尿素的氮含量稀釋幾個百分點。
[0017]FR 2 686 861描述了涂層方法，其用通過固體封殼(capsule)密封顆粒化的肥料代替?zhèn)鹘y(tǒng)涂層。與傳統(tǒng)涂層相比，它給肥料提供了更好的保護，更有效地保護肥料免于結(jié)團。所述涂層方法按如下實施:用呈無機堿形式的第一試劑例如氧化鎂、氧化鈣或氧化鋇噴灑顆?；姆柿?，隨后用第二試劑例如磷酸、硫酸、硝酸或檸檬酸的水性溶液噴灑顆?；姆柿希龅诙噭┡c第一試劑反應以形成金屬鹽的固體封殼。堿和酸的應用必須重復兩次以形成固體封殼。根據(jù)此專利，避免酸和顆粒之間的接觸以防止酸和顆粒形成淤漿。這樣的涂層不可充分地附著于肥料核上并且會不適合摻合。
[0018]Goodale等人(美國專利號3，419，379)展示了用于硝酸銨(NH4N03)顆粒的涂層，其中首先將該顆粒用酸性過磷酸(H3P04)或發(fā)煙硫酸涂覆。隨后將所述濕的顆粒與堿性材料例如NH3、MgO或CaO接觸。酸與堿性材料的反應產(chǎn)物產(chǎn)生包繞顆粒的涂層，其防止它們結(jié)團并延緩它們與潮濕的土壤接觸時的溶解。
[0019]W099/15480涉及用于對顆粒化的肥料如復合氮_、磷-和鉀肥(NPK)、氮和鉀類肥料(NK)、硝酸銨肥(AN)、硝酸鈣肥(CN)或尿素涂層以減少在操作和儲藏期間的粉塵形成和結(jié)團的方法。未提及任何物理摻合物。該方法包括應用無機酸例如磷酸、硫酸、硝酸或檸檬酸的水性溶液和無機堿例如氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、白云石或兩種或更多種的混合物。所述組合處理只進行一次以在顆粒肥料上形成含營養(yǎng)素的一種金屬鹽或多種金屬鹽混合物的殼。施用于顆粒化肥料上的所述酸和所述堿之間的比率(重量/重量)介于1.0-1.5之間。這種方法不會產(chǎn)生適合于制備肥料摻合物的涂層。
[0020]本發(fā)明克服了這些不同缺點例如延遲釋放或在不引入施肥性質(zhì)的情況下對營養(yǎng)素含量的稀釋。此外，它的實施低廉，特別適合于摻合器。
[0021]發(fā)明目的
本發(fā)明的目的在于克服尿素和基于尿素的化合物的化學摻合不相容性并使尿素普遍可摻合。本發(fā)明的另一目的在于找出制備鈍化的尿素和基于尿素的化合物的方法。第三個目的在于獲得鈍化尿素和硝酸銨的摻合物。另外的目的在于獲得安全的硝酸銨肥料摻合物。
發(fā)明概要
[0022]本發(fā)明的目的通過下面描述的以及被隨附權(quán)利要求限定的制品和方法達到。
[0023]發(fā)明詳述
本發(fā)明涉及制備用于肥料摻合物的鈍化尿素或基于尿素的化合物的方法，其中將所述尿素顆粒用無機酸處理，無機酸與尿素反應并生成抓持層(grasping layer)。隨后將呈粉末形式的固體堿過量加入至顆粒以涂層酸化的顆粒表面。術(shù)語“鈍化”用于表示尿素與不同化合物的摻合不相容性是在接觸點上于顆粒表面發(fā)生的現(xiàn)象。尿素的表面通常是活潑的，因為可與其它化合物發(fā)生表面反應。我們的處理使得尿素表面不活潑(即鈍化的)因而術(shù)語鈍化。不必要的反應由于此鈍化而被阻止。也選擇術(shù)語鈍化以堅持這樣的事實:本發(fā)明并不僅僅是“涂層”或僅僅構(gòu)筑第三種化合物的層，例如應用例如硫磺或聚合物的厚涂層。它真正地是關(guān)于進行表面反應；首先酸與尿素的表面反應為抓持層和隨后酸與堿的表面反應。
[0024]顆粒優(yōu)選用0.1-2.0重量％的酸和2-6重量％的堿處理。進一步的酸處理為優(yōu)選的。無機酸可選自硫酸、磷酸或硝酸，固體堿選自MgO、白云石、菱鎂礦、石灰石、方解石、白堊、氧化鈣或氫氧化鈣。其它優(yōu)選的處理包括基于尿素顆粒的重量的0.2重量％的酸和3-5.5重量％的堿以及0.9-1.0重量％的酸和2.5-4.0重量％的固體堿。基于尿素的化合物選自尿素、UAS、NPK、NK、NP和帶有微量營養(yǎng)素的尿素?？赏ㄟ^干燥或預熱預處理尿素。通過涂層的后處理也是有可能的。
[0025]本發(fā)明也涉及包含鈍化的尿素或基于尿素的化合物以及AN或基于AN的化合物、NS制品、過磷酸鹽的一種或多種的肥料摻合物，并更通常包含鈍化的尿素或基于尿素的化合物以及當直接接觸時尿素易與其發(fā)生反應的先驗(pr1ri)的大多數(shù)化合物的肥料摻合物。優(yōu)選地，該摻合物包含尿素或基于尿素的化合物和基于硝酸銨的化合物。在必要時，所述硝酸銨化合物可包含能結(jié)合