腐殖酸尿素实验室工艺研究与尿素残留量的测定

汉秀英，张一驰

（1. 锦西天然气化工有限责任公司， 辽宁 葫芦岛 125001； 2. 营口理工学院，辽宁 营口 115014）

腐植酸是一种天然高分子有机物，广泛存在于风化煤、褐煤等低燃烧值的劣质煤炭中。据国内外文献报道，腐植酸或硝基腐植酸是良好的硝化抑制剂，在尿素中加入此物质可以明显提高肥效，改善土壤质地，延长尿素氮在土壤中的停留时间，因此是一种有效的尿素缓释剂和增效剂。腐植酸尿素产品具有含氮量高、成本低、提高氮利用率、培肥土壤、保护生态环境等优点。

1 国内外腐植酸尿素生产工艺

国内外生产腐植酸尿素的工艺大致有：溶剂法、热融法、包裹法等三种方法，最常用的方法是包裹法。目前被称为腐植酸尿素的产品大多为包涂一层腐植酸的颗粒尿素。

1.1 溶剂法

是用液氨、甲醇、乙醇或丙醇等作溶剂，但生产成本较高。

1.2 热融法

将尿素熔融后加入腐植酸，混合后得到腐植酸尿素。还可以在热融物中加入甲醛，形成腐植酸-尿素-甲醛缩合物。热融法氨损失较多，且由于温度很高容易形成缩二脲。

1.3 包裹法

将精制的腐植酸粉末、尿素、水、粘结剂等混合，加热制成浆状物作为粘结基质，在转动的包裹机内加入，使腐植酸均匀地包裹在尿素颗粒周围，然后再快速干燥。

2 本实验的工艺路线设想

2.1 本实验是改进的热融法

70 ℃下，70%浓度的尿液溶解，加入腐植酸，充分搅拌，制成腐植酸增效剂。这样较传统的热融法降低了温度，可以避免氨的过量损失。

2.2 本实验的工艺路线

在不改变尿素本身的生产工艺的基础上，通过添加简单设备，先制备腐植酸增效液，随后在尿素生产过程中向一、二段蒸发系统中添加腐植酸增效液，进行高塔冷却造粒获得腐植酸尿素。该生产工艺简单、无需增加过多设备、增加成本低且对环境友好。

2.3 腐植酸尿素氮含量

所制得的腐植酸尿素中氮含量高，其含量为45.0%～46.3%。

2.4 配制复合型增效剂

在配制腐植酸增效剂时，可以再向其加入新型脲酶抑制剂NT。

3 实验室制备腐植酸尿素

3.1 配制腐植酸增效剂

称取普通尿素280 g、水120 g放入烧杯中，用水浴锅加热至 70 ℃，充分搅拌至溶解，即为含量70%的尿液。

按腐植酸与70%尿液的比为1∶10加入配制增效剂，即称取腐植酸40 g，充分搅拌至完全溶解。具体量如下：

此增效剂中含腐植酸10%。

3.2 温度的控制

将普通尿素加热至熔融状态，其间一定要控制温度不超过140 ℃。

3.3 制备腐植酸尿素

称取配制好的含腐植酸的增效剂4.42 g（此增效剂中含腐植酸10%），倒入300 mL熔融尿素（熔融尿素密度为1225 kg/cm3，重量约为368 g)，再加入1.4 mL 甲醛（甲醛密度1.08 g/mL，即为甲醛含量0.15%），充分搅拌均匀，倒入表面皿中，作好标记，分析尿素残留量，计算尿素残留差异率。即为腐植酸含量为 0.12%、甲醛 0.15%的尿素，为灰褐色产品。

带入成品中的水份为0.33%

本实验共作二组。为样品1、2。

4 实验室制备加NT的腐植酸尿素

本实验制备的腐植酸尿素中含腐植酸≥0.12%、NT≥0.05%、甲醛≥0.15%。

4.1 配制腐植酸增效剂

称取普通尿素280 g、水120 g放入烧杯中，用水浴锅加热至 70 ℃，充分搅拌至溶解，即为含量70%的尿液。

按（NT+腐植酸）与70%尿液的比为1∶5加入配制增效剂，即称取NT 23.5 g、腐植酸56.5 g，充分搅拌至完全溶解。具体量如下：

表2 增效剂各组份（2）

此增效剂中含腐植酸11.77%，含NT 4.90%。

4.2 温度的控制

将普通尿素加热至熔融状态，其间一定要控制温度不超过140 ℃。

4.3 制备腐植酸尿素

称取配制好的含 NT和腐植酸的增效剂 3.75g（此增效剂中含NT4.90%，腐植酸11.77%），倒入300 mL熔融尿素（熔融尿素密度为1225 kg/cm3，重量约为368 g)，再加入1.4 mL 甲醛（甲醛密度1.08 g/mL，即为甲醛含量0.15%），充分搅拌均匀，倒入表面皿中，作好标记，分析尿素残留量，计算尿素残留差异率。即为腐植酸含量为0.12%、NT 0.05%、甲醛0.15%的尿素，为灰褐色产品。

带入成品中的水份为0.25%。

本实验共作2组。为样品3、4。

5 不配制增效剂，直接向熔融尿液中加腐植酸、NT、甲醛

将称好的0.184 g NT和0.44 g腐植酸分别加入到熔融尿素中，再加入1.4 mL 甲醛（甲醛密度1.08 g/mL，即为甲醛含量0.15%），充分搅拌均匀后，倒入表面皿中，作好标记，分析尿素残留量，计算尿素残留差异率，与上述二组数据作对比。

本实验共作二组。为样品5、6。

6 尿素残留差异率的测定

表3数据为多次试验中一组数据。

表3 分析数据

样品1、2为增效剂中只加腐殖酸的尿素；样品3、4为增效剂中加腐殖酸和NT的尿素；样品5、6为没有配制增效剂，直接向熔融尿液中加腐殖酸和NT的尿素。从分析结果上看，样品 1、2，即只加腐殖酸的尿素，尿素残留差异率小于10%，没有达到国家标准（≥10%）的检测要求。3、4、5、6四组样品数据的分析对尿素残留差异率的检测均超过40%，且数据差异不大。

7 结束语

在实验室中配制腐植酸增效剂，加入到熔融尿液中制备的腐植酸尿素，如不加NT，尿素残留差异率达不到检测要求；而增效剂中含有腐殖酸和 NT与直接往熔融尿液中加腐植酸和NT，尿素残留差异率的检测均超过40%，实验数据差异不大，在正常测量误差之内，说明配制增效剂的方法是可行的。因此，可以用尿液溶解腐殖酸和NT，制成增效剂。如在实际生产中，将配制好的增效剂加入到蒸发系统中，可以生产高氮且混合均匀的腐植酸尿素，因在加工尿素过程中直接加入的，与尿素充分熔融，比起现有技术中使用腐植酸包裹尿素来说，其不存在外层腐植酸容易脱落的缺点，其使用方便；比起热融法生产的腐植酸尿素，因其温度控制低，故氨的挥发损失小，缩二脲的增加量少。

［1］汪家铭.长效缓释氮肥腐植酸尿素生产应用及发展建议.甘肃石油和化工，2011（6）：6-7.