早在20世纪50年代后期，日本就有腐殖酸尿素研究与开发的报道，即采用甲醇、乙醇或丙酮作溶剂，分别溶解腐殖酸和尿素，混合后反应－蒸发回收溶剂得到腐殖酸尿素。也有采用液氨作溶剂，加压下与褐煤硝基腐殖酸反应，喷雾干燥制成粉状腐殖酸尿素，但能耗高、污染严重。20世纪八九十年代，国内对于腐殖酸尿素工艺的开发和研究十分活跃：①将风化煤粉末或腐殖酸钠与尿素溶液直接混合，再经造粒制得腐殖酸尿素；②在低温条件下，于水介质中反应制得水溶性腐殖酸尿素；③在尿素颗粒上包裹一层腐殖酸或腐殖酸与其他物质的复合物，制得包裹型腐殖酸尿素；④采用干法反应(不加水和助剂)，在一种专门设计的反应器中连续反应与造粒，解决了腐殖酸尿素造粒和烘干的难题。

国内外的研究结果表明，腐殖酸尿素对于提高氮肥利用率和粮食产量、保护环境等方面都起到了积极的作用，但存在生产工艺复杂、生产成本高以及产品易出现空泡、易破碎、缺少微量元素等方面的问题。含腐殖酸改性尿素的研究与开发项目是基于传统尿素生产工艺，在现有产品中添加多种微量元素，生产的产品避免了以上问题的出现，在有效提高尿素氮素利用率的同时，提高了农作物的产量。

改性腐殖酸螯合微量元素增效剂的制备流程如图 1所示。

图 1

改性腐殖酸螯合微量元素增效剂的制备流程

原料风化煤或褐煤粉碎至＜180 μm (80目)后送入原料混合罐备用；将配制好的质量分数为7%~20%的双氧水溶液按照原料煤粉质量的1~3倍加入原料混合罐中并搅拌均匀，使褐煤分子交联结构断裂，降低分子间共价键交联密度，促进褐煤中腐殖酸的分离；将配制好的质量分数为0.2%~0.4%的稀氢氧化钠溶液按原料煤粉质量的8~10倍加入原料混合罐中并混合均匀，加热至85~90 ℃后搅拌反应2 h，再送入沉淀池进行固液分离，上部清液转移至蒸发器内浓缩至质量分数5%~15%，浓缩后的腐殖酸增效液送入混合槽；在提取的腐殖酸增效液中添加Na₂B₈O₁₃，ZnSO₄，MnSO₄等微量元素溶液，经混合得到改性腐殖酸螯合微量元素增效剂。

含腐殖酸改性尿素的制备流程如图 2所示。

图 2

含腐殖酸改性尿素的制备流程

熔融尿液减压后进入闪蒸槽内进行气液分离，顶部气体进入一段蒸发表冷器，底部尿液靠位差和真空度差流入一段蒸发加热器底部，使尿液质量分数由82%提高至95%；将质量分数5%~15%的改性腐殖酸螯合微量元素增效剂加入增效剂储槽中并混合均匀无沉淀，采用高压计量泵按吨尿素添加12~15 kg的比例将储槽中的增效剂送入一段蒸发加热器底部并与熔融尿素混合均匀；出一段蒸发加热器的气液混合物进入一段蒸发分离器进行气液分离，混合液靠位差和真空度差流至二段蒸发加热器中继续蒸发浓缩；出二段蒸发加热器的熔融尿液在二段蒸发分离器中进行气液分离，得到的含水质量分数＜0.5%的熔融尿素经尿素熔融泵加压后被送至造粒喷头，熔融的混合尿液经造粒喷头形成的液滴在造粒塔内与塔底进入的空气逆流接触换热，在塔底得到的含腐殖酸改性尿素由传送带送往贮运包装工段进行包装。

含腐殖酸改性尿素产品已经实现了产业化生产，为了便于对产品质量进行控制，制定了相应的企业标准《含腐殖酸改性尿素》(Q/Q370923DRY004—2013)，其各项指标如表 1所示。

我国氮肥的当季利用率仅为30%~35%，这不但造成经济、能源、人力、物力的损失，而且因为氮肥的不合理施用而造成农业面源污染、环境恶化、地表水的富营养化、地下水和蔬菜中硝酸盐含量超标以及NO_x等温室气体排放量增加等一系列的问题。

含腐殖酸改性尿素是在传统尿素生产工艺的基础上，通过添加改性腐殖酸螯合微量元素增效剂而制得，具有投资少、生产成本低的特点，该产品能够大幅降低土壤中脲酶的活性和硝化酶的活性，从而降低尿素的分解转化率，延长尿素的有效期，提高尿素的缓释性和氮利用率，具有广阔的市场前景。

含腐殖酸改性尿素的研发成功，为我国新型增值尿素的生产提供了重要的参考，也为我国新型尿素的生产开辟了一条新途径，对我国实现农业持续、稳定、高效发展具有良好的推动作用。