磷酸尿素硫酸钙颗粒及其制备和使用方法技术

公开了一种磷酸尿素硫酸钙(UPCS)肥料颗粒及其制备和使用方法。所述颗粒可以包含磷酸尿素和尿素

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磷酸尿素硫酸钙颗粒及其制备和使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年7月12日提交的美国临时专利申请第62/873521号的优先权权益，其通过引用整体并入本文。

技术介绍
A.专利

[0003]本专利技术涉及一种磷酸尿素硫酸钙(UPCS)肥料颗粒，其包含磷酸尿素和尿素
‑
硫酸钙(UCS)加合物。颗粒可以包含22重量％至28重量％的氮(22重量％至28重量％的N)、相当于5重量％至10重量％的P2O5所提供的磷(5重量％至10重量％的P)、2重量％至8重量％的硫(2重量％至8重量％的S)和5重量％至11重量％的钙(5重量％至11重量％的Ca)。
[0004]B.相关技术描述
[0005]土壤营养素例如氮、磷、钾和硫以及微量元素如铁、锌、铜和镁对实现农业的蓬勃发展和植物的生长有益。经过反复的种植周期，土壤中这些营养素的含量可能会耗尽，从而导致植物生长受阻和产量下降。为抵消这种影响，研制出了肥料来帮助替代耗尽的重要营养素。开发单一营养素肥料和多营养素肥料例如肥料混合物，以满足世界各地作物生产的不同需要。
[0006]含氮肥料用于支持健康的植物生长和光合作用。尿素(CH4N2O)是一种含氮化合物，其被广泛用于肥料中的氮源。然而，由于其在土壤中的快速水解和硝化作用，来自尿素的氮会迅速流失。此外，在含有其他土壤营养素的肥料共混物中使用尿素是困难的，因为尿素会与肥料中的其他成分如有机肥料发生不良反应。这些反应可以产生液化固体颗粒或干燥混合物产品的水，导致产品结块和损失，并增加这些不良反应发生的速度。参见Biskupski等人，(EP 2774907)；还参见Achard等人(US 5409516)。此外，水的产生增加了在含尿素的肥料的生产过程中必须除去的水量，使得这些共混的肥料难以生产且更昂贵。参见Schwob(FR 2684372)。
[0007]通过将尿素与硫酸钙组合为硫酸钙尿素加合物(UCS)或使尿素与磷矿石和硫酸反应以形成与过磷酸钙(磷酸二氢钙；Ca(H2PO4)2)和/或磷酸氢钙(CaHPO4)相关联的尿素，减少或克服了在肥料中使用尿素的一些问题(参见WO 01/42172、CN108530175、EP2774907、US5409516、CN103086781)。这些反应通常会形成或包含石膏，其是在最终的肥料产品被制造前便被除去的不期望的副产品。除去和储存石膏可能会很昂贵，并且会消耗大量的水。一些人试图在含有尿素的肥料中使用石膏，参见CN101519324，但石膏通常被视为肥料中不期望的废物。

技术实现思路

[0008]已经发现了解决与基于尿素的肥料和基于尿素硫酸钙(UCS)加合物的肥料相关的至少一些问题。这一发现的前提是制备含有UCS加合物(4NH2CONH2·
CaSO4)和磷酸尿素
(NH2CONH2·
H3PO4)的肥料，其组合在本文被称为磷酸尿素硫酸钙(UPCS)，其在生产过程中消耗石膏(硫酸钙二水合物)。这样就无需在UPCS肥料或UPCS肥料颗粒形成之前、形成期间或形成之后除去石膏。在一些情况下，与将尿素结合成更稳定的化合物的其他肥料产品相比，所生产的产品含有更少的石膏、磷酸二氢钙、磷酸氢钙和/或过磷酸尿素。在一些情况下，产品不含石膏、磷酸二氢钙、磷酸氢钙和/或过磷酸钙尿素。不受理论约束，认为制备方法中生产或使用的石膏在生产最终产品之前被消耗，部分原因是使用了化学计量过量的硫酸。在一些情况下，在生产磷酸浆料时可以使用过量的硫酸，然后将磷酸浆料与尿素组合以制备UPCS肥料。该过程有利于减少或者消除除去石膏的需要、设备、储存、水和能源。此外，磷酸浆料的生产是放热的，当尿素被加入时，其可以产生足够的热量来驱动UCS加合物和磷酸尿素的产生。这减少或消除了对外部热源以及与之相关的能源和设备的需要。最终制备的UPCS产品可以用作高氮含量的肥料。例如，本专利技术的UPCS可以包含22重量％至28重量％的氮(22重量％至28重量％的N)、相当于5重量％至10重量％的P2O5所提供的磷(5重量％至10重量％的P)、2重量％至8重量％的硫(2重量％至8重量％的S)和5重量％至11重量％的钙(5重量％至11重量％的Ca)。在一些优选的实例中，UPCS颗粒可含有25重量％的N、8.5重量％的P、5.5重量％的S和8重量％的Ca(NPKSCa:25
‑
8.5
‑0‑
5.5
‑
8)。在需要较高浓度的氮时，肥料组合物是有益的。
[0009]在本专利技术的一个方面，描述了UPCS肥料颗粒。UPCS肥料颗粒可以包含磷酸尿素和尿素
‑
硫酸钙(UCS)加合物。UCS加合物可以是CaSO4·
4CO(NH2)2。在一些情况下，颗粒不含磷酸二氢钙、磷酸氢钙和/或过磷酸钙尿素。UPCS肥料颗粒可以包含重量比为2:1至9:1的UCS加合物与磷酸尿素。重量比可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或9:1，或两者之间的任何比例。在一些情况下，重量比为2:1至8:1、2:1至7:1、2:1至6:1、2:1至5:1、3:1至8:1、3:1至7:1、3:1至6:1、或3:1至5:1，或其中的任何范围或比。在一些情况下，UCS加合物与磷酸尿素的重量比为4:1。
[0010]UPCS肥料颗粒可以包含22重量％至28重量％的N、5重量％至10重量％的P、2重量％至8重量％的S和5重量％至11重量％的Ca。在一些情况下，UPCS肥料颗粒可以包含23重量％至27重量％的N、7重量％至10重量％的P、3重量％至7重量％的S和6重量％至10重量％的Ca。在另一种情况下，UPCS肥料颗粒可以包含24重量％至26重量％的N、7.5重量％至9.5重量％的P、4.5重量％至6.5重量％的S和7重量％至9重量％的Ca。在一种情况下，UPCS肥料颗粒可以包含25重量％的N、8.5重量％的P、5.5重量％的S和8重量％的Ca。UPCS肥料颗粒的游离水分含量可以小于1重量％，优选地小于0.8重量％，小于0.5重量％的水或0.25重量％至0.7重量％的水。在一些情况下，UPCS肥料颗粒不含钾。在一些情况下，颗粒的密度可以大于水(例如，大于1.0g/mL)。UPCS肥料颗粒可以由一种或多于一种颗粒组成。此外，本专利技术的UPCS肥料颗粒可具有1毫米(mm)至5毫米，优选约2mm至4mm的平均粒径。
[0011]本专利技术的UPCS肥料颗粒还可以包含一种或多于一种添加剂。添加剂可以是肥料、微量营养素、次要营养素或有机添加剂。添加剂可以是提供基于氮的肥料、基于磷酸盐的肥料、基于钾的肥料、基于尿素的肥料、提供氮磷钾(NPK)的肥料、磷酸二铵(DAP)、磷酸一铵(MAP)、普通过磷酸钙(SSP)、重过磷酸钙(TSP)、尿素、氯化钾、硫酸钾、硫酸镁、过磷酸钙、磷矿粉、钾盐、硫酸钾(SOP)、氯化钾(MOP)、硅藻土、光卤石、菱镁矿、白云石、硼酸、硼(B)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、钼(Mo)、锌(Zn)、硒(S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包含磷酸尿素和尿素
‑
硫酸钙(UCS)加合物的磷酸尿素硫酸钙(UPCS)肥料颗粒，其中所述颗粒包含22重量％至28重量％的氮(22重量％至28重量％的N)、相当于5重量％至10重量％的P2O5所提供的磷(5重量％至10重量％的P)、2重量％至8重量％的硫(2重量％至8重量％的S)和5重量％至11重量％的钙(5重量％至11重量％的Ca)。2.根据权利要求1所述的UPCS肥料颗粒，其包含23重量％至27重量％的N、7重量％至10重量％的P、3重量％至7重量％的S和6重量％至10重量％的Ca。3.根据权利要求2所述的UPCS肥料颗粒，其包含24重量％至26重量％的N、7.5重量％至9.5重量％的P、4.5重量％至6.5重量％的S和7重量％至9重量％的Ca。4.根据权利要求3所述的UPCS肥料颗粒，其包含25重量％的N、8.5重量％的P、5.5重量％的S和8重量％的Ca。5.根据权利要求1所述的UPCS肥料颗粒，其中所述颗粒不包含磷酸二氢钙、磷酸氢钙、石膏和/或过磷酸尿素。6.根据权利要求1所述的UPCS肥料颗粒，其中所述UCS加合物为CaSO4·
4CO(NH2)2。7.一种包含根据权利要求1所述的UPCS肥料颗粒的肥料。8.根据权利要求7所述的肥料，其中所述肥料为肥料共混物或包含至少一种附加组分的复合肥料。9.根据权利要求8所述的肥料，其中至少一种附加组分为基于磷酸盐的肥料、基于尿素的肥料或基于钾的肥料。10.根据权利要求8所述的肥料，其中至少一种附加组分包括微量营养素、次要营养素、有机添加剂或其任意组合。11.一种制备根据权利要求1所述的磷酸尿素硫酸钙(UPCS)肥料颗粒的方法，所述方法包括在...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔卡迈勒，
申请(专利权)人：沙特基础工业全球技术公司，
类型：发明
国别省市：