腐殖酸尿素實(shí)驗(yàn)室工藝研究與尿素殘留量的測定

漢秀英，張一馳

（1. 錦西天然氣化工有限責(zé)任公司， 遼寧 葫蘆島 125001； 2. 營口理工學(xué)院，遼寧 營口 115014）

腐植酸是一種天然高分子有機(jī)物，廣泛存在于風(fēng)化煤、褐煤等低燃燒值的劣質(zhì)煤炭中。據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道，腐植酸或硝基腐植酸是良好的硝化抑制劑，在尿素中加入此物質(zhì)可以明顯提高肥效，改善土壤質(zhì)地，延長尿素氮在土壤中的停留時間，因此是一種有效的尿素緩釋劑和增效劑。腐植酸尿素產(chǎn)品具有含氮量高、成本低、提高氮利用率、培肥土壤、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。

1 國內(nèi)外腐植酸尿素生產(chǎn)工藝

國內(nèi)外生產(chǎn)腐植酸尿素的工藝大致有：溶劑法、熱融法、包裹法等三種方法，最常用的方法是包裹法。目前被稱為腐植酸尿素的產(chǎn)品大多為包涂一層腐植酸的顆粒尿素。

1.1 溶劑法

是用液氨、甲醇、乙醇或丙醇等作溶劑，但生產(chǎn)成本較高。

1.2 熱融法

將尿素熔融后加入腐植酸，混合后得到腐植酸尿素。還可以在熱融物中加入甲醛，形成腐植酸-尿素-甲醛縮合物。熱融法氨損失較多，且由于溫度很高容易形成縮二脲。

1.3 包裹法

將精制的腐植酸粉末、尿素、水、粘結(jié)劑等混合，加熱制成漿狀物作為粘結(jié)基質(zhì)，在轉(zhuǎn)動的包裹機(jī)內(nèi)加入，使腐植酸均勻地包裹在尿素顆粒周圍，然后再快速干燥。

2 本實(shí)驗(yàn)的工藝路線設(shè)想

2.1 本實(shí)驗(yàn)是改進(jìn)的熱融法

70 ℃下，70%濃度的尿液溶解，加入腐植酸，充分?jǐn)嚢?，制成腐植酸增效劑。這樣較傳統(tǒng)的熱融法降低了溫度，可以避免氨的過量損失。

2.2 本實(shí)驗(yàn)的工藝路線

在不改變尿素本身的生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，通過添加簡單設(shè)備，先制備腐植酸增效液，隨后在尿素生產(chǎn)過程中向一、二段蒸發(fā)系統(tǒng)中添加腐植酸增效液，進(jìn)行高塔冷卻造粒獲得腐植酸尿素。該生產(chǎn)工藝簡單、無需增加過多設(shè)備、增加成本低且對環(huán)境友好。

2.3 腐植酸尿素氮含量

所制得的腐植酸尿素中氮含量高，其含量為45.0%～46.3%。

2.4 配制復(fù)合型增效劑

在配制腐植酸增效劑時，可以再向其加入新型脲酶抑制劑NT。

3 實(shí)驗(yàn)室制備腐植酸尿素

3.1 配制腐植酸增效劑

稱取普通尿素280 g、水120 g放入燒杯中，用水浴鍋加熱至 70 ℃，充分?jǐn)嚢柚寥芙?，即為含?0%的尿液。

按腐植酸與70%尿液的比為1∶10加入配制增效劑，即稱取腐植酸40 g，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙?。具體量如下：

此增效劑中含腐植酸10%。

3.2 溫度的控制

將普通尿素加熱至熔融狀態(tài)，其間一定要控制溫度不超過140 ℃。

3.3 制備腐植酸尿素

稱取配制好的含腐植酸的增效劑4.42 g（此增效劑中含腐植酸10%），倒入300 mL熔融尿素（熔融尿素密度為1225 kg/cm3，重量約為368 g)，再加入1.4 mL 甲醛（甲醛密度1.08 g/mL，即為甲醛含量0.15%），充分?jǐn)嚢杈鶆?，倒入表面皿中，作好?biāo)記，分析尿素殘留量，計(jì)算尿素殘留差異率。即為腐植酸含量為 0.12%、甲醛 0.15%的尿素，為灰褐色產(chǎn)品。

帶入成品中的水份為0.33%

本實(shí)驗(yàn)共作二組。為樣品1、2。

4 實(shí)驗(yàn)室制備加NT的腐植酸尿素

本實(shí)驗(yàn)制備的腐植酸尿素中含腐植酸≥0.12%、NT≥0.05%、甲醛≥0.15%。

4.1 配制腐植酸增效劑

稱取普通尿素280 g、水120 g放入燒杯中，用水浴鍋加熱至 70 ℃，充分?jǐn)嚢柚寥芙?，即為含?0%的尿液。

按（NT+腐植酸）與70%尿液的比為1∶5加入配制增效劑，即稱取NT 23.5 g、腐植酸56.5 g，充分?jǐn)嚢柚镣耆芙狻＞唧w量如下：

表2 增效劑各組份（2）

此增效劑中含腐植酸11.77%，含NT 4.90%。

4.2 溫度的控制

將普通尿素加熱至熔融狀態(tài)，其間一定要控制溫度不超過140 ℃。

4.3 制備腐植酸尿素

稱取配制好的含 NT和腐植酸的增效劑 3.75g（此增效劑中含NT4.90%，腐植酸11.77%），倒入300 mL熔融尿素（熔融尿素密度為1225 kg/cm3，重量約為368 g)，再加入1.4 mL 甲醛（甲醛密度1.08 g/mL，即為甲醛含量0.15%），充分?jǐn)嚢杈鶆?，倒入表面皿中，作好?biāo)記，分析尿素殘留量，計(jì)算尿素殘留差異率。即為腐植酸含量為0.12%、NT 0.05%、甲醛0.15%的尿素，為灰褐色產(chǎn)品。

帶入成品中的水份為0.25%。

本實(shí)驗(yàn)共作2組。為樣品3、4。

5 不配制增效劑，直接向熔融尿液中加腐植酸、NT、甲醛

將稱好的0.184 g NT和0.44 g腐植酸分別加入到熔融尿素中，再加入1.4 mL 甲醛（甲醛密度1.08 g/mL，即為甲醛含量0.15%），充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，倒入表面皿中，作好?biāo)記，分析尿素殘留量，計(jì)算尿素殘留差異率，與上述二組數(shù)據(jù)作對比。

本實(shí)驗(yàn)共作二組。為樣品5、6。

6 尿素殘留差異率的測定

表3數(shù)據(jù)為多次試驗(yàn)中一組數(shù)據(jù)。

表3 分析數(shù)據(jù)

樣品1、2為增效劑中只加腐殖酸的尿素；樣品3、4為增效劑中加腐殖酸和NT的尿素；樣品5、6為沒有配制增效劑，直接向熔融尿液中加腐殖酸和NT的尿素。從分析結(jié)果上看，樣品 1、2，即只加腐殖酸的尿素，尿素殘留差異率小于10%，沒有達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)（≥10%）的檢測要求。3、4、5、6四組樣品數(shù)據(jù)的分析對尿素殘留差異率的檢測均超過40%，且數(shù)據(jù)差異不大。

7 結(jié)束語

在實(shí)驗(yàn)室中配制腐植酸增效劑，加入到熔融尿液中制備的腐植酸尿素，如不加NT，尿素殘留差異率達(dá)不到檢測要求；而增效劑中含有腐殖酸和 NT與直接往熔融尿液中加腐植酸和NT，尿素殘留差異率的檢測均超過40%，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差異不大，在正常測量誤差之內(nèi)，說明配制增效劑的方法是可行的。因此，可以用尿液溶解腐殖酸和NT，制成增效劑。如在實(shí)際生產(chǎn)中，將配制好的增效劑加入到蒸發(fā)系統(tǒng)中，可以生產(chǎn)高氮且混合均勻的腐植酸尿素，因在加工尿素過程中直接加入的，與尿素充分熔融，比起現(xiàn)有技術(shù)中使用腐植酸包裹尿素來說，其不存在外層腐植酸容易脫落的缺點(diǎn)，其使用方便；比起熱融法生產(chǎn)的腐植酸尿素，因其溫度控制低，故氨的揮發(fā)損失小，縮二脲的增加量少。

［1］汪家銘.長效緩釋氮肥腐植酸尿素生產(chǎn)應(yīng)用及發(fā)展建議.甘肅石油和化工，2011（6）：6-7.