脲甲醛缓释肥料的介绍、生产工艺及应用

摘 要：本文主要介绍脲甲醛缓释肥料的发展历史、作用机理和生产工艺，分析脲甲醛缓释肥料的主要应用场所和应用效果，同时也为现有复合肥料转鼓造粒或塔式造粒装置改装脲甲醛缓释肥料技术改造提供思路。

关键词：复合肥；脲甲醛缓释肥料；缓释肥；

概述：

近年来，中国的农业发展也在奋起直追。肥料生产也是不断更新，其中脲甲醛緩释肥收到认可，农民对于农业投入的要求也越来越高，尤其是化肥方面。，但由于过度使用化肥，造成的环境污染也成为了农业污染的最大方面，同时也给农民朋友带来了一笔不小的资金浪费。如何降低农业化肥投入成本，减少浪费，避免农业污染，进一步促进农民增收，成为中国农业面临的一个急需解决的问题。

一般脲甲醛肥料都是可以当四季肥用的，脲甲醛缓控释肥有以下优点：一、速效，中效，长效，作物生长全需要。由于释放的温度不同，释放时间也会自行改变，实现了农作物生长所需的对应时间。二、利用率高，不浪费。三、智能控释高科技，按需供养。四、肥效稳定更持久，养分吸附好吸收。五、使用简单范围广，省时省力又省钱。

一、脲甲醛缓释肥

脲甲醛复合肥是尿素与甲醛在高温下反应生成1亚甲基2尿素和2亚甲基尿素两种胶体，再与磷酸一铵以及钾肥合成造粒，形成的复合肥料，属于肥料中高端产品，高效长效集合缓释和控释于一体，主要在高尔夫球场草坪用，也是是现在唯一一种可以用于滴灌复合肥料。可主要分为以下两类：1、内置脲甲醛复合肥就是说将粉状脲甲醛树脂加入到生产复合肥的原料中，生产出的复合肥也可以起到缓控释作用。2、脲甲醛树脂包衣复合肥，就是将复合肥外面包一层脲甲醛树脂，而起到缓控释作用。复合肥是尿素和甲醛在一定的温度下的聚合物，是控释肥中的一种。

二、反应原理

脲醛复合肥施入土地后，快速融化为胶体被土壤紧密吸附融合，从而保证养分长期毫不流失。尿素短期内在微生物分解下即可转化为，作物直接吸收的无机氮，快速的释放养分，形成脲醛肥料中的速效成分（10到40天）；1亚甲基2尿素必须在微生物的一段时间内分解下，转化为作物可直接吸收的无机氮，因此形成了脲醛肥料中的中效成分（40到80天）；2亚甲基3尿素必须经过微生物的长期、多次分解才能转化为作物可吸收的无机氮，于是就形成了脲醛肥料中的长效成分（80到120天）。

三、脲甲醛的生产原理

脲甲醛是尿素与甲醛在一定条件下经过两步反应制得，即第1步在碱性介质中进行加成反应，第2步在酸性介质中进行缩合反应。

（1）加成反应

过量的尿素与甲醛在碱性条件下加热，使其发生加成反应，生成一羟甲基脲或二羟甲基脲溶液。其反应式如下：

NH2CONH2+HCHO→NH2CONHCH2OH

NH2CONHCH2OH+HCHO→HOCH2NHCONHCH2OH

（2）缩合反应

在一定温度和酸性条件下，该羟甲基脲溶液会发生缩合反应，形成部分或大部分不溶于水的甲基脲和聚甲基脲，总称脲甲醛。其反应式如下：

-NHCONH2+HOCH2NHCONH→

-NHCONHCH2NHCONH-

甲叉脲的特定结构形式有：甲叉二脲（NH2CONHCH2NHCONH2），简称MDU；二甲叉三脲（NH2CONHCH2NHCONHCH2NHCONH2），简称DMTU；聚甲叉脲[NH2CONH（CH2NHCONH）nH，其中n=1→（8～10）]。

（3）反应条件

尿素与甲醛的反应速率取决于pH和温度，脲醛只有在不加热和无酸性条件下才是稳定的，温度和酸性将加快尿素与甲醛的进一步缩合反应，但其反应产物又取决于反应条件，随着尿素与甲醛的摩尔比、pH、温度以及反应时间的不同，形成的脲甲醛的分子量及由此产生的溶解度和氮素释放速率等性质均不同。当尿素与甲醛的摩尔比>2时，将得到全水溶的甲叉二脲和二甲叉三脲产品；当尿素与甲醛的摩尔比<1时，将得到全不溶于水的塑料或黏合剂等产品；当尿素与甲醛的摩尔比为1.3～1.4时，将得到大部分不溶解的脲甲醛缓释肥料。即尿素与甲醛水溶液在不同的摩尔比、pH、温度和反应时间的条件下，可生成不同链长的甲基脲混合物。因此，脲甲醛缓释复合肥料的生产关键技术和过程是通过对不同反应条件的控制及关键过程工艺指标的调节，使其生产出既能满足该肥料固体物料黏结造粒的要求，又能使该肥料达到缓控释目的的脲甲醛溶液。

四、生产工艺过程

尿素、甲醛、水、硝酸等原料按一定比例配备（根据市场需求和各地土壤检测结果）。在脲甲醛配制罐中加入定量的尿素、水和氢氧化钠，使其形成碱性溶液并加热，再将定量的甲醛加入配制罐，同时进行混合搅拌。在一定时间内，尿素与甲醛溶液经过反应大部分生成羟甲基脲溶液。在一定温度下经过一段时间的充分反应生成脲甲醛溶液，反应终点为酸性，停止加热，通过脲甲醛输送泵输送至缓冲槽中，缓冲槽中的脲甲醛溶液经计量后送至造粒机与各物料混合后造粒。原料全部破碎，计算机自动配料，混合后，采用滚筒造粒，流化床干燥机，筛分后产品包装，非成品破碎后返回造粒。

工艺流程分为3个部分，即原料预处理，原料反应、产品干燥后处理及包装和尾气的净化。将尿素溶解于水，加入氢氧化钠使其形成碱性溶液（pH=7.5）并加热，再加入定量甲醛，在40℃下混合搅拌反应1小时（羟甲基化反应），然后用硝酸调pH为1.0左右，在40℃下混合搅拌反应1小时（亚甲基化反应），过滤得到滤饼，滤饼含水50%，干燥滤饼的产品。干燥热源和反应加热热源为天然气。从干燥机卸出干物料经旋转卸料器，送入自动定量包装机中，经自动定量包装机包装为成品。

五、市场前景

在市场方面，因该地区生产的肥料品种单一，脲甲醛缓释肥的销售竞争力度较小，因此，项目的环境条件比较优越。

我国是一个农业大国，且人口众多，粮油、蔬菜消费量极其巨大，因土地面积少，只能靠提高其单产量，才能满足市场的需求。提高单产量的主要途径就是使用化肥，而缓释肥料能有效地控制养分释放速度，延长肥效期，最大限度地提高肥料利用率，减少养分流失，降低环境污染、减少社会资源消耗，对农业可持续发展具有重要意义。因此，可以断定这些因素的存在为脲甲醛缓释肥提供了良好的市场需求。

脲甲醛缓释肥是一种新型肥种，我国是化肥生产大国，产量和用量均居世界前列。但化肥利用率确远低于世界水平。这既浪费了大量的财力和资源，又造成了不应有的环境污染。肥料增效剂正是应长效肥料市场的需求，研制开发的高新技术，应用这一技术产品生产的长效氮肥、复（混）合肥具有肥效期长，利用率高，作物增长幅度大等优点。缓释肥料将是未来发展方向！目前，我国市场占有份额很低，脲甲醛缓释肥的需求也会逐年增长，因而该项目有广阔的市场前景和可观的效益。

参考文献：

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【2】曹广峰. 脲甲醛缓释复合肥料生产技术[J]. 化肥工业， 2011， 38（4）：6-8.

【3】潘贝贝， 王晓莉， 张文辉，等. 多聚甲醛合成脲甲醛缓释肥工艺初探[J]. 磷肥与复肥， 2014， 29（1）.

作者简介：

何乐秋；1995年10月9日；女；满族；辽宁省北镇市人；职称：学生；单位：郑州大学；研究方向：化学工程与工艺。