利用高剪切混合制备尿素硫酸钙（UCS）的方法与流程

本公开涉及包括尿素硫酸钙(ucs)颗粒的肥料组合物及其制造方法，并且特别是包括至少80％ucs加合物的usc颗粒。

背景技术：

1、尿素硫酸钙(ucs)自1933年以来就已为人所知，但迄今为止尚未进行商业地规模化和制造。下列公式显示了至少一种形成ucs的反应方案：

2、caso4·2h2o+4co(nh2)2＝caso4·4co(nh2)2+2h2o

3、石膏        尿素        ucs加合物     水

4、ucs工艺的成功规模化需要实现尿素向硫酸钙尿素加合物连续转化的条件。如果在制造工艺期间未能实现期望的加合物转化率，未反应的尿素和石膏残留在最终产品中。制造后不完整的转化可能在产品处理和装袋阶段继续，从而导致产品质量问题恶化和最终用户困难。

5、到目前为止，制造ucs的常规工艺(实验室和中试规模)涉及使用连续搅拌釜式反应器(cstr)，这使得尿素和石膏充分混合并且形成期望的加合物。cstr工艺的缺点是它无法达到足够高的混合强度，从而无法确保尿素和石膏均质混合，以在最终产品中获得期望的ucs加合物。如果搅拌不充分，混合物中的部分石膏保持结块，并且石膏不能与尿素反应以形成期望的加合物。

6、本公开的各方面解决了这些和其他缺点。

技术实现思路

1、本公开的方面涉及尿素硫酸钙(ucs)肥料颗粒，其包括尿素、硫酸钙和硫酸钙尿素加合物。ucs肥料颗粒通过连续工艺制备，该连续工艺包括：(a)组合尿素、硫酸钙和水以形成水性浆料，其中尿素溶解在水性浆料中；(b)在高剪切混合设备中混合水性浆料，其中高剪切混合设备对水性浆料施加至少50,000/秒的剪切；以及(c)从水性浆料中去除至少一部分水以形成ucs肥料颗粒。ucs肥料颗粒至少含有80％的硫酸钙尿素加合物。

2、本公开的方面进一步涉及形成肥料组合物的方法，其中肥料组合物包括多个包括尿素、硫酸钙和硫酸钙尿素加合物的尿素硫酸钙(ucs)肥料颗粒。方法包括：(a)组合尿素、硫酸钙和水以形成水性浆料，其中尿素溶解在水性浆料中；(b)在高剪切混合设备中混合水性浆料，其中高剪切混合设备对水性浆料施加至少50,000/秒的剪切；以及(c)从水性浆料中去除至少一部分水以形成多个ucs肥料颗粒。多个ucs肥料颗粒包括至少80％的硫酸钙尿素加合物，并且其中该方法以连续工艺进行。

技术特征：

1.尿素硫酸钙(ucs)肥料颗粒，其包括尿素、硫酸钙和硫酸钙尿素加合物，其中所述尿素硫酸钙(ucs)肥料颗粒通过连续工艺制备，所述连续工艺包括：

2.根据权利要求1所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中所述工艺进一步包括，在组合所述尿素、硫酸钙和水以形成水性浆料的步骤(a)之前，预研磨所述硫酸钙。

3.根据权利要求2所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中预研磨的所述硫酸钙具有约100微米(μm)至约1毫米(mm)的平均粒度。

4.根据权利要求1至3任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中所述硫酸钙是水合硫酸钙或无水硫酸钙。

5.根据权利要求1至4任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中所述高剪切混合设备包括转子-定子混合器、胶体磨、均质器、微流化处理器、超声发生器或其组合。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中在高剪切混合设备中混合所述水性浆料的步骤(b)在低于90摄氏度(℃)的温度下执行。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中在高剪切混合设备中混合所述水性浆料的步骤(b)执行少于一小时的时间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中所述颗粒具有约1mm至约4mm的粒度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中从所述水性浆料中去除至少一部分所述水的步骤(c)包括从所述水性浆料中去除至少99％的所述水。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中从所述水性浆料中去除至少一部分所述水的步骤(c)包括在至少80℃的温度下干燥所述水性浆料。

11.肥料组合物，其包含多个根据权利要求1至10中任一项所述的按照所述工艺制备的ucs肥料颗粒，其中所述肥料组合物在室温下是自由流动的。

12.根据权利要求11所述的肥料组合物，其中所述肥料组合物进一步包含一种或多种添加剂。

13.根据权利要求12所述的肥料组合物，其中所述一种或多种添加剂包括另外的肥料、微量营养物、次级营养物、微量元素、植物保护剂、填料、有机添加剂或其组合。

14.形成肥料组合物的方法，其中所述肥料组合物包括多个尿素硫酸钙(ucs)肥料颗粒，所述ucs肥料颗粒包含尿素、硫酸钙和硫酸钙尿素加合物，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法进一步包括，在组合所述尿素、硫酸钙和水以形成水性浆料的步骤(a)之前，预研磨所述硫酸钙。

技术总结尿素硫酸钙(UCS)肥料颗粒包括尿素、硫酸钙和硫酸钙尿素加合物，并且通过连续工艺制备，其包括：(a)组合尿素、硫酸钙和水以形成水性浆料，其中尿素溶解在水性浆料中；(b)在高剪切混合设备中混合水性浆料，其中高剪切混合设备对水性浆料施加至少50,000/秒的剪切；以及(c)从水性浆料中去除至少一部分水以形成UCS肥料颗粒。UCS肥料颗粒包括至少80％的硫酸钙尿素加合物。还描述了制造包括尿素硫酸钙(UCS)肥料颗粒的肥料组合物的方法。技术研发人员：A·G·克尔斯,N·拜格,Y·O·沙尔玛受保护的技术使用者：沙特基础农业营养素公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26