1、隨著我國耕地面積的減少和人口的增多，人類對農(nóng)產(chǎn)品的需求增加，增施化肥逐漸成為農(nóng)作物增產(chǎn)的有力措施。目前大量施用高濃度的復(fù)合肥，造成土壤板結(jié)以及鹽堿化，導(dǎo)致作物營養(yǎng)失調(diào)，品質(zhì)下降，易受病害侵襲，高產(chǎn)作物易倒伏。脲硫酸分解氯化鉀制備硫基復(fù)肥(簡稱脲硫基復(fù)肥，USK compound fertilizer)是一種中濃度多營養(yǎng)元素復(fù)肥，除含有NPK外，含有鈣、鎂、硫、鐵、鋅、錳等多種中微量營養(yǎng)元素，能促進(jìn)平衡施肥。
　　脲硫基復(fù)肥工藝采用

2、脲硫酸分解氯化鉀，通過脲硫酸的配比來控制氯化鉀的轉(zhuǎn)化率。肥料中既有氯化鉀，又有硫酸鉀，能滿足作物多種營養(yǎng)的需要，同時(shí)通過后期配料和工藝調(diào)整，滿足硫基復(fù)肥的要求。此工藝有望來解決傳統(tǒng)硫基復(fù)合肥含氮量低的問題和副產(chǎn)鹽酸生成量大的問題。本文對脲硫酸分解氯化鉀工藝過程進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　本文首先對硫基復(fù)合肥中硫酸分解氯化鉀工藝過程進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室研究。通過單因素試驗(yàn)考察了硫酸與氯化鉀的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等對氯化鉀轉(zhuǎn)化率的影響，得

3、出最佳工藝條件為硫酸與氯化鉀比例為1.4∶1，反應(yīng)時(shí)間為40min，反應(yīng)溫度為130℃。此工藝條件下，氯化鉀轉(zhuǎn)化率為83％。
　　在此工藝條俘基礎(chǔ)上，對脲硫酸分解氯化鉀的工藝過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，主要考察了脲硫酸與氯化鉀的比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和氯化鉀粒度對氯化鉀轉(zhuǎn)化率和縮二脲含量的影響。得出最佳工藝條件為尿素、濃硫酸與氯化鉀比例為0.5∶1.4∶1，反應(yīng)時(shí)間為40min，反應(yīng)溫度為145℃，氯化鉀粒度為

4、0.18mm。此工藝條件下，氯化鉀轉(zhuǎn)化率為78％，縮二脲含量為0.122％。脲硫基產(chǎn)品中縮二脲含量隨干燥時(shí)間和干燥溫度的增加而增加。
　　采用傅里葉紅外FTIR和XRD分別對硫基產(chǎn)品和脲硫基產(chǎn)品進(jìn)行了性能表征及對比研究。FTIR紅外光譜表明硫基產(chǎn)品僅有硫酸氫根的吸收峰，脲硫基產(chǎn)品除硫酸氫根的吸收峰外，還出現(xiàn)了有C=O鍵、C-N鍵和N-H鍵的吸收峰，說明脲硫基產(chǎn)品中尿素的存在;XRD圖譜表明，硫基產(chǎn)品為硫酸氫鉀和氯化鉀，脲硫基產(chǎn)品主

5、要為硫酸氫鉀和氯化鉀，尿素可能以新的物質(zhì)形態(tài)存在或被其它物質(zhì)衍射峰所掩蔽，縮二脲含量極低，在XRD圖譜中不顯示。
　　本文嘗試對脲硫酸分解氯化鉀工藝過程的反應(yīng)原理進(jìn)行探討。通過攝像顯微分析法對尿素、氯化鉀、硫酸氫鉀、硫酸鉀、尿素和氯化鉀混合物、尿素和硫酸氫鉀混合物進(jìn)行了顯微觀察;用XRD衍射法對尿素和氯化鉀混合物、尿素和硫酸氫鉀混合物進(jìn)行表征。結(jié)果表明尿素沒有以絡(luò)合物CO(NH2)2·KCl和CO(NH2)2·KHSO4的形式存在

6、。在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用二級吸收裝置對硫基和脲硫基復(fù)肥工藝過程中氯化氫氣體逸出量進(jìn)行了對比研究，結(jié)果脲硫基工藝過程氯化氫氣體逸出量比硫基工藝過程少18.3％，同時(shí)對副產(chǎn)鹽酸的后續(xù)處理提出了建議。
　　本文對脲硫基產(chǎn)品進(jìn)行了熱分解動(dòng)力學(xué)研究，采用四個(gè)不同的升溫速率對脲硫基產(chǎn)品做熱重(TG)分析。實(shí)驗(yàn)確定出其反應(yīng)機(jī)理符合23機(jī)理函數(shù)Avrami-Erofeev方程，其積分形式和微分形式為G(α)=[-ln(1-α)]4和f(α）=(1/