硫酸脲制備酸性復合肥

劉 陽，徐勤政，王 州，王曉龍，解學仕

（1. 史丹利農(nóng)業(yè)集團股份有限公司，山東 臨沭 276700；2. 山東省綠色肥料技術(shù)創(chuàng)新中心，山東 臨沭 276700）

我國鹽堿荒地和影響耕地的鹽堿地總面積超過3 333 hm2，嚴重影響農(nóng)作物的正常生長。主要表現(xiàn)在：土壤養(yǎng)分有效性低，肥料施入堿性土壤，銨氮易揮發(fā)，磷易被固定；土壤結(jié)構(gòu)被破壞，活性差，pH 高，有機質(zhì)不足，保水保肥能力差；有益微生物體內(nèi)酶活性降低，難生存［1］。堿性土壤中可溶鹽達到一定數(shù)量后，會直接影響農(nóng)作物的發(fā)芽和正常生長。酸性肥料的施用可實現(xiàn)補充養(yǎng)分的同時有效降低堿性土壤pH，改善土壤環(huán)境［2］，實現(xiàn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收。

本研究以自制硫酸脲溶液為原料制備酸性復合肥［3］，與其他有機酸型或石膏型堿性土壤調(diào)理劑相比，該復合肥養(yǎng)分高，降堿迅速，使用方便。

1 肥料的制備

1.1 原料及設備

原料：尿素，w（N）46.2%，山東華魯恒升化工股份有限公司；磷酸一銨（MAP），w（P2O5+N）55%，四川新洋豐肥業(yè)有限公司；硫酸鉀，自產(chǎn)；黏土，臨沭縣天發(fā)粘土經(jīng)營部；硫酸，臨沭縣宏達化工貿(mào)易有限公司。

設備：磁力加熱攪拌器，79-1，金壇市杰瑞爾電器有限公司；pH 計，上海儀電科學儀器股份有限公司；烘箱，XMTD-822，上海精宏實驗設備有限公司；荸薺式包衣機，BY-600，泰州金誠制藥機械有限公司。

1.2 硫酸脲的制備

硫酸脲常溫下為固態(tài)，其化學穩(wěn)定性較好，溶于水后顯酸性，可用于改良堿性土壤。當尿素、硫酸和水以物質(zhì)的量之比為1.3 ∶1.0∶1.0 和3.6 ∶1.0∶1.0混合時，會形成低共熔物［2］，常溫下流動性較好，可用于制備酸性肥料。將濃硫酸和一次水計量后加入反應槽預反應，維持攪拌轉(zhuǎn)速30 r/min，尿素經(jīng)計量后緩慢加入反應槽，過程中維持反應溫度60 ℃，待尿素全部溶化即可。

1.3 酸性肥料制備及pH測定

固體粉狀原料按照表1進行配料，混合均勻后置于轉(zhuǎn)鼓造粒機中，液體硫酸脲按量噴涂添加，造粒后用標準篩對樣品篩分（粒度要求2.8 ～ 4.0 mm），篩分后的樣品置于80 ℃的烘箱中烘干。

表1 原料配料表

取烘干后產(chǎn)品1 g置于250 mL水中，攪拌10 min，靜置30 min后測定pH。

2 結(jié)果與討論

2.1 液體硫酸脲添加量對產(chǎn)品pH的影響

保持固體原料配比不變，通過調(diào)整液體硫酸脲的添加量，考察其對產(chǎn)品pH的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 不同液體硫酸脲添加量對產(chǎn)品pH的影響

由圖1可知，隨著液體硫酸脲添加量增加，產(chǎn)品pH不斷降低，當pH降低到3左右時，降低幅度變小。結(jié)合實際需求，液體硫酸脲的質(zhì)量分數(shù)為4% ～ 5%較為合理。

2.2 液體硫酸脲的添加對成粒率的影響

液體硫酸脲添加量對產(chǎn)品成粒率的影響見圖2。由圖2可知，隨著液體硫酸脲添加量增加，產(chǎn)品成粒率先升高后降低。原因在于液體硫酸脲有一定的黏性，少量添加有利于造粒，過量添加則導致成塊不成粒。所以液體硫酸脲的質(zhì)量分數(shù)應小于6%。

圖2 不同硫酸脲添加量對產(chǎn)品成粒率的影響

2.3 液體硫酸脲的添加對產(chǎn)品強度的影響

液體硫酸脲添加量對產(chǎn)品顆粒強度的影響見圖3。由圖3可知，隨著液體硫酸脲添加量增加，產(chǎn)品顆粒強度先略有升高后快速降低。液體硫酸脲有一定的黏性，少量添加可增強顆粒強度，過量添加由于硫酸脲的酸性及吸潮特性，導致產(chǎn)品顆粒強度迅速降低。綜合液體硫酸脲添加對產(chǎn)品pH、成粒率以及顆粒強度的影響，硫酸脲的質(zhì)量分數(shù)應為4%。

圖3 不同硫酸脲添加量對產(chǎn)品顆粒強度的影響

3 產(chǎn)業(yè)化實施例

根據(jù)實驗確定的液體硫酸脲添加量對史丹利化肥（平原）有限公司滾筒生產(chǎn)線改造，并進行產(chǎn)業(yè)化試產(chǎn)。本次試產(chǎn)共生產(chǎn)18-22-8酸性復合肥300 t，具體指標見表2。

表2 試產(chǎn)產(chǎn)品檢測結(jié)果

由表2可知，添加液體硫酸脲制備的酸性肥料不影響產(chǎn)品質(zhì)量，并可實現(xiàn)生產(chǎn)酸性復合肥的目標。

4 結(jié)論

以硫酸脲為酸性原料可生產(chǎn)合格的酸性復合肥，結(jié)合試產(chǎn)測算，相比于生產(chǎn)同養(yǎng)分的普通肥料僅增加15 元/t 的生產(chǎn)成本；此工藝簡單，技術(shù)穩(wěn)定，改造及生產(chǎn)費用遠低于其他方法。