腐殖酸尿素實驗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任公司， 遼寧 葫蘆島 125001； 2. 營口理工學院，遼寧 營口 115014）

腐植酸是一種天然高分子有機物，廣泛存在于風化煤、褐煤等低燃燒值的劣質煤炭中。據國內外文獻報道，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可以明顯提高肥效，改善土壤質地，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。腐植酸尿素產品具有含氮量高、成本低、提高氮利用率、培肥土壤、保護生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點。

1 國內外腐植酸尿素生產工藝

國內外生產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、粘結劑等混合，加熱制成漿狀物作為粘結基質，在轉動的包裹機內加入，使腐植酸均勻地包裹在尿素顆粒周圍，然后再快速干燥。

2 本實驗的工藝路線設想

2.1 本實驗是改進的熱融法

70 ℃下，70%濃度的尿液溶解，加入腐植酸，充分攪拌，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 本實驗的工藝路線

在不改變尿素本身的生產工藝的基礎上，通過添加簡單設備，先制備腐植酸增效液，隨后在尿素生產過程中向一、二段蒸發(fā)系統(tǒng)中添加腐植酸增效液，進行高塔冷卻造粒獲得腐植酸尿素。該生產工藝簡單、無需增加過多設備、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 實驗室制備腐植酸尿素

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 ℃，充分攪拌至溶解，即為含量70%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，充分攪拌至完全溶解。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%），充分攪拌均勻，倒入表面皿中，作好標記，分析尿素殘留量，計算尿素殘留差異率。即為腐植酸含量為 0.12%、甲醛 0.15%的尿素，為灰褐色產品。

帶入成品中的水份為0.33%

本實驗共作二組。為樣品1、2。

4 實驗室制備加NT的腐植酸尿素

本實驗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 ℃，充分攪拌至溶解，即為含量70%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，充分攪拌至完全溶解。具體量如下：

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%），充分攪拌均勻，倒入表面皿中，作好標記，分析尿素殘留量，計算尿素殘留差異率。即為腐植酸含量為0.12%、NT 0.05%、甲醛0.15%的尿素，為灰褐色產品。

帶入成品中的水份為0.25%。

本實驗共作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%），充分攪拌均勻后，倒入表面皿中，作好標記，分析尿素殘留量，計算尿素殘留差異率，與上述二組數據作對比。

本實驗共作二組。為樣品5、6。

6 尿素殘留差異率的測定

表3數據為多次試驗中一組數據。

表3 分析數據

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%，沒有達到國家標準（≥10%）的檢測要求。3、4、5、6四組樣品數據的分析對尿素殘留差異率的檢測均超過40%，且數據差異不大。

7 結束語

在實驗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%，實驗數據差異不大，在正常測量誤差之內，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。如在實際生產中，將配制好的增效劑加入到蒸發(fā)系統(tǒng)中，可以生產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，比起現有技術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，其使用方便；比起熱融法生產的腐植酸尿素，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應用及發(fā)展建議.甘肅石油和化工，2011（6）：6-7.