硫酸脲制备酸性复合肥

刘 阳，徐勤政，王 州，王晓龙，解学仕

（1. 史丹利农业集团股份有限公司，山东 临沭 276700；2. 山东省绿色肥料技术创新中心，山东 临沭 276700）

我国盐碱荒地和影响耕地的盐碱地总面积超过3 333 hm2，严重影响农作物的正常生长。主要表现在：土壤养分有效性低，肥料施入碱性土壤，铵氮易挥发，磷易被固定；土壤结构被破坏，活性差，pH 高，有机质不足，保水保肥能力差；有益微生物体内酶活性降低，难生存［1］。碱性土壤中可溶盐达到一定数量后，会直接影响农作物的发芽和正常生长。酸性肥料的施用可实现补充养分的同时有效降低碱性土壤pH，改善土壤环境［2］，实现农作物增产增收。

本研究以自制硫酸脲溶液为原料制备酸性复合肥［3］，与其他有机酸型或石膏型碱性土壤调理剂相比，该复合肥养分高，降碱迅速，使用方便。

1 肥料的制备

1.1 原料及设备

原料：尿素，w（N）46.2%，山东华鲁恒升化工股份有限公司；磷酸一铵（MAP），w（P2O5+N）55%，四川新洋丰肥业有限公司；硫酸钾，自产；黏土，临沭县天发粘土经营部；硫酸，临沭县宏达化工贸易有限公司。

设备：磁力加热搅拌器，79-1，金坛市杰瑞尔电器有限公司；pH 计，上海仪电科学仪器股份有限公司；烘箱，XMTD-822，上海精宏实验设备有限公司；荸荠式包衣机，BY-600，泰州金诚制药机械有限公司。

1.2 硫酸脲的制备

硫酸脲常温下为固态，其化学稳定性较好，溶于水后显酸性，可用于改良碱性土壤。当尿素、硫酸和水以物质的量之比为1.3 ∶1.0∶1.0 和3.6 ∶1.0∶1.0混合时，会形成低共熔物［2］，常温下流动性较好，可用于制备酸性肥料。将浓硫酸和一次水计量后加入反应槽预反应，维持搅拌转速30 r/min，尿素经计量后缓慢加入反应槽，过程中维持反应温度60 ℃，待尿素全部溶化即可。

1.3 酸性肥料制备及pH测定

固体粉状原料按照表1进行配料，混合均匀后置于转鼓造粒机中，液体硫酸脲按量喷涂添加，造粒后用标准筛对样品筛分（粒度要求2.8 ～ 4.0 mm），筛分后的样品置于80 ℃的烘箱中烘干。

表1 原料配料表

取烘干后产品1 g置于250 mL水中，搅拌10 min，静置30 min后测定pH。

2 结果与讨论

2.1 液体硫酸脲添加量对产品pH的影响

保持固体原料配比不变，通过调整液体硫酸脲的添加量，考察其对产品pH的影响，结果见图1。

图1 不同液体硫酸脲添加量对产品pH的影响

由图1可知，随着液体硫酸脲添加量增加，产品pH不断降低，当pH降低到3左右时，降低幅度变小。结合实际需求，液体硫酸脲的质量分数为4% ～ 5%较为合理。

2.2 液体硫酸脲的添加对成粒率的影响

液体硫酸脲添加量对产品成粒率的影响见图2。由图2可知，随着液体硫酸脲添加量增加，产品成粒率先升高后降低。原因在于液体硫酸脲有一定的黏性，少量添加有利于造粒，过量添加则导致成块不成粒。所以液体硫酸脲的质量分数应小于6%。

图2 不同硫酸脲添加量对产品成粒率的影响

2.3 液体硫酸脲的添加对产品强度的影响

液体硫酸脲添加量对产品颗粒强度的影响见图3。由图3可知，随着液体硫酸脲添加量增加，产品颗粒强度先略有升高后快速降低。液体硫酸脲有一定的黏性，少量添加可增强颗粒强度，过量添加由于硫酸脲的酸性及吸潮特性，导致产品颗粒强度迅速降低。综合液体硫酸脲添加对产品pH、成粒率以及颗粒强度的影响，硫酸脲的质量分数应为4%。

图3 不同硫酸脲添加量对产品颗粒强度的影响

3 产业化实施例

根据实验确定的液体硫酸脲添加量对史丹利化肥（平原）有限公司滚筒生产线改造，并进行产业化试产。本次试产共生产18-22-8酸性复合肥300 t，具体指标见表2。

表2 试产产品检测结果

由表2可知，添加液体硫酸脲制备的酸性肥料不影响产品质量，并可实现生产酸性复合肥的目标。

4 结论

以硫酸脲为酸性原料可生产合格的酸性复合肥，结合试产测算，相比于生产同养分的普通肥料仅增加15 元/t 的生产成本；此工艺简单，技术稳定，改造及生产费用远低于其他方法。