[发明专利]制备包含元素硫的基于尿素的颗粒状材料的方法

说明书

本发明涉及制备包含元素硫的均匀、固体、颗粒状的基于尿素的材料的方法。本发明进一步涉及均匀、固体、颗粒状的基于尿素的材料，其包含在基于尿素的基材中的小元素硫相并且通过堆积过程形成。该产品特别适合作为肥料。

描述

发明概述

本发明涉及制备包含元素硫的均匀、固体、颗粒状的基于尿素的材料的方法。本发明进一步涉及均匀、固体、颗粒状的基于尿素的材料，其包含在基于尿素的基材中的小元素硫相并且通过堆积(accretion)过程形成。该产品特别适合作为肥料。

发明背景

对含硫肥料的需求越来越大，以补偿土壤中的硫缺乏。通常，硫已经以元素硫的形式，或者作为化合物(诸如硫酸铵、硫酸氢铵、硫代硫酸盐、硫化物或石膏)，或者与其它肥料材料(诸如尿素)组合施用于土壤，例如如US 3.903.333(Tennessee Valley Authority，1975)和US 5.599.374(RLC Technologies LLC.，1997)中所公开的，作为硫包覆的尿素施用于土壤。

含硫肥料(包括含有元素硫的肥料)早已为人所知，50多年前就颁发了关于含有元素硫的肥料的第一篇专利。含硫肥料解决了向植物提供作为养分的硫的需求。使用元素硫的农艺学益处在于，包含元素硫的肥料能够在高硫浓度的存在下在肥料中提供更高的氮含量，例如在尿素/硫肥料中超过42重量％的氮(N)、超过8重量％的硫(S)。

然而，在元素硫的情况下，就其本身而言，其不是生物可利用的，并且需要通过土壤中的细菌将其转化成硫酸盐，并溶解到土壤中可获得的水中，以便对植物具有营养价值。因此，已经发现其它解决方案，诸如提供尿素-硫酸铵(UAS)，其中硫源可溶于水并且不需要生物转化。

最近，新的努力已经致力于制备含有元素硫的基于尿素的肥料，其是由基于尿素的基材和元素硫的熔体混合物制成的。

US 3.100.698(Shell，1963)公开了基本上由共熔融且制成颗粒的尿素和元素硫组成的肥料组合物。它通过使用泵将在141℃的温度下的肥料的液体流与在127至142℃的温度下的元素硫的液体流混合而制备，并且使用扇形喷雾雾化喷嘴在经典的造粒塔中将其制成颗粒。剧烈搅拌是必需的以避免相分离。作为使用造粒塔的替代，产品可以通过其它技术，诸如通过粒化、球化或制片来制造。根据这种方法制造的硫-尿素产品的主要缺点在于元素硫不足够快速地氧化以提供在生长季节早期可利用的养分硫，并且硫只在植物生长的后期才变为可利用的。

US 4.330.319(Cominco Ltd，1982)公开了用于通过以下制造包含元素硫的基于尿素的肥料的方法：混合熔融的尿素和熔融的元素硫以获得熔融的混合物并使熔融的混合物凝固以获得包含元素硫的颗粒状的基于尿素的肥料，在高于尿素和元素硫的熔融点的温度下以足以生产所述包含元素硫的基于尿素的肥料的相对量使熔融的尿素和熔融的元素硫通过混合装置(静态混合器)，维持跨过所述混合装置的至少约200kPa的压降以形成尿素和元素硫的均匀化熔体，并且使所述均匀化熔体在倾斜旋转制粒鼓中凝固以获得包含元素硫的均匀、固体、颗粒状的基于尿素的肥料，其中元素硫相的尺寸小于约100μm。该方法中必不可少的是通过使用“T”形的混合管将熔融的元素硫流与熔融的尿素流合并来提供均匀熔体，即随后在混合器中均匀化，然后通过转鼓凝固成固体颗粒的熔体。进一步公开的是，还可以使用许多其它方法中的任何一种，包括在塔、倾斜转盘或流化床中使用冷却气体造粒。

发现小元素硫相尺寸有利于高效的变成硫酸盐的细菌转化，并且相尺寸应该等于或小于100μm，优选等于或小于20μm，使变成硫酸盐的细菌转化变快。因此，已经进行了研究以通过添加表面活性剂使尿素肥料颗粒内的元素硫相的尺寸最小化。