CN101096329A - 一种纳米超级复合肥及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米超级复合肥及其制造方法，属于化工技术领域。它涉及用纳米材料、海水肥料代替磷钾生产纳米超级复合肥。主要办法：先提纯纳米材料加进氢镁肥、磷肥、钾肥和催化剂萃取有效物，然后加入N中和，加添加植物调节剂和微肥，制粒成各种品级纳米超级复合肥。它无毒无污染，原料丰富，根叶都适应，肥效利用率十分显著。在同等条件下，其肥效利用率是美国磷酸二铵1.5倍，是45％氮磷钾复合肥1.8倍，抗病抗倒防虫害率高达60-80％，能使粮食增产30-60％，在现有全国粮田面积情况下，使全国土地面积又扩大30-60％，大约增加3到6亿亩良田，增加粮食产量7200亿斤，因此，它的社会效益是无法估量的。
Description
技术领域
本发明属于农业化工技术领域。
背景技术
目前，国内外“氮磷钾”两元素或三元素复合肥，是二十世纪六、七十年代发展起来产物，工艺落后，营养元素单调，长期使用这种配方肥料，会使庄稼“偏食”和易虫易病，导致粮食产量长期处于停滞不前的局面。再者，由于肥料配方中大量使用磷钾，使我国磷矿和钾矿资源日趋溃泛，每年平均满足市场量不到15％。原料的奇缺，使生产复合肥的成本逐步加大，一方面减少了生产厂家本来就很微薄的利润，另一方面也间接加重了农民经济负担。为缓解这种局面，促进农业发展，从根本上减轻矿产资源超负荷开采带来的十分沉重而又灾难性的压力，保护矿产资源合理利用，维护生态平衡，提高粮食产量，就必须寻找一种经济实用、储量丰富、肥效显著的化学元素代替磷钾元素在肥料配方中的作用。为此，近几十年来，国内外科学家一直都处于不断探索和努力寻找中。例如，国外农业科技比较发达的美国、日本、俄罗斯和德国等国家，从他们公开的发明专利中，虽然有各种有机或无机物的新复合肥配方，但到现在为止，还没有一项是涉及纳米材料和海水精肥(MgO)在复合肥中应用的配方。从现有公布的国内外专利新肥料配方来看，虽然对肥料质量，营养元素有一定的改进，但其配方改进幅度不大，所以肥料效果也都不明显。
现有技术与本技术进一步对比如下：
美国生产的磷酸二铵和国内生产的磷酸二铵，是目前普遍认可的优质两元素复合肥。它的组合物(1)是由12-80％(含量以P＝A+B＝100％计算)的H2PO4；(2)90-98％(含量以H＝A+B＝100％计算)的液氨反应中合造粒而制得的，它的主要有效成份P是45％，含N是18％，与本技术相比，其中主要配方化学元素差异很大。
还有俄罗斯、加拿大及国内普遍生产的高浓度三元素复合肥，其组分物(1)是由20-60％(含量以A+B＝100％计算)的氯化铵或硫酸铵；(2)12-20％(含量以A+B＝100％计算)的过磷酸钙或高浓度H2PO4(指含P量在90％左右)，由喷雾或圆盘造粒而成。其配方组合物是N、P、K各占总含量的15％(总含量P、P、K＝A+B+C＝45％)，与本技术相比，其中N含量明显低于本发明配方，其中P、K含量高于本发明1-2倍，并且其根本不含纳米材料和MgO及其它微量元素，与本发明的组份物有着决然不同的区别。
专利CN1036004A公开了“一种稀土多元素复合肥的制作方法”。其组分物为：磷酸二氯钾40％(以重量算)，尿素8％(重量计)，硼酸8％(重量计)，硫酸锌8％(重量计)，硫酸镁8％(重量计)，硫酸锰7％(重量计)。硫酸铜6％(重量计)，硫酸亚铁铵5％(重量计)，硝酸稀土0.30％(重量计)，庶糖0.80％(重量计)，麸氨酸0.47％(重量计)，柠檬酸2％(重量计)，维生素B10.4％(重量计)，纤维素1％(重量计)，缩节安0.02％(重量计)，萘乙酸0.01％(重量计)，配方除磷酸二氢钾、硫酸镁与本发明有一点相似，但没有什么本质相连。本发明配方中用的是纳米磷酸二氢钾和纳米硫酸镁，与它有着本质上的区别。再者，它所使用的稀土基础材料，从来源、含微量元素的成份和性能，与本发明中运用纳米材料和海水精肥(MgO)有着天壤之别，并且它只把稀土当作微量元素使用的，而本发明是从稀土中提取纳米材料，并当作复合肥中组份物的主要成份来使用的，这一点是比较明显的。
另外，专利CN1082534A公开了用“硅藻土海水提钾的多元素长效复合肥的制造方法”。它是在苦卤中加入老卤分离出苦盐，从老卤中分析出光卤石，然后溶解光卤石粉，用硅藻土吸附分解液中钾元素，配制氮磷，生产复合肥。它的生产方法主要针对钾，与本发明中从海水肥料(苦卤)中提取MgO及混合物，代替磷钾作用，生产纳米超级复合肥，有着生产工艺不同，提取组份物不同。另外，其专利配方与本发明配方也根本不相同。
至于专利申请号94108836.7“以硅藻土为载体用海藻碘制造碘复合肥的方法”，其方法主要是以硅藻土为基础，添加海藻碘，生产其含碘复合肥，虽与本发明有接近地方，但与本发明以纳米材料为基础，以海水精肥中MgO等混合物质为主体生产多元素、全营养、高肥效的超级复合肥，从生产工艺到所提取组份物都根本不一样。
专利CN117286A公开了“一种硅钙镁复合肥”，它的主要生产原料是废钢渣85-92份，钾元素8-15份，其中硅含量为13.5±％，镁含量12±％，磷含量8±0.5％，钾含量10-12％，水份＜0.5％，PH值12。它与本发明从配方到组份物都有极大差异。
目前，国内外没有一家采用纳米材料生产和制造复合肥。肥料元素缺乏内在保护措施，肥料营养元素较少，肥料释放时间集中、释放速度快，释放流失多，肥效利用率低，造成庄稼“小时吃不了、长大吃不到”。大量氮磷钾和营养成分流失在空间和江河湖泊之中，即浪费了资源、人力和物力，又污染了空气和环境，同时也造成庄稼减产。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米超级复合肥及其制造方法。这种纳米超级复合肥除了含有植物生长所需的大量氮、磷、钾、镁、硅钙之外，还含有钼、硼、锌、铁、萘乙酸和赤酶素等。另外，由于它含有天然元素纳米材料，能够对肥料释放起到智能调控作用，因此，较好地解决和克服了普通肥料释放快和释放集中的毛病，既使庄稼“吃得到、吃得巧、吃得好、吃得饱、长得好”，又减少了空气和水土污染。
本发明的原理是：根据天然纳米材料水溶微粒具有良好的封闭性、保湿性、缓溶性和微量元素的多样性，对氮、磷、钾、镁、钙、硅等元素进行封闭包裹和补充。相互固化，互为增效，缓慢释放，精心混配而制成肥效奇特的纳米超级复合肥。
本发明可经过下述措施达到：先用2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾制取天然纳米材料水溶液，而后将磷肥(磷酸、磷铵都行)，钾肥、镁肥(海水精肥、氢镁肥及其它镁肥)、氮肥、微量元素肥，按一定比例加入、搅拌中合、反应干燥后添加植物生长调节剂等，粉碎制粒而成。其主要工艺流程为：原材料的制取与处理、混合造粒、包装、整个工艺即可完成。
在上述过程中的化合反应与物理合成的过程中，化学分子式为：纳米材料+MgCL2·6H2O+Cao+Cacl2·6H2O
MgO+H2PO4+H2O+NH3+(Si4O10)2·nH2O——纳米KMgNH2PO4(铵、镁、磷、钾、硅、锰、锌等)组物。
在其操作过程中，不计较各种物质间的关素，只注重N、MgO、P、K和纳米材料的总含量不得低于46％，然后再添加微量元素肥、萘乙酸和赤酸素。
在上述生产过程中，天然纳米材料可以是从蒙脱石、稀土、火山岩、高岭石或硅藻石中提取的一种或几种混合物；制取纳米材料添加剂为2一氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾、氮肥可以是尿素、液铵、磷铵、硝酸铵，也可是硫酸铵；磷肥；可以是磷酸、磷铵、磷酸钙；钾肥可以是氧化钾、磷酸二氢钾、硫酸钾、硝酸钾；镁肥可以是海水精肥(氢镁肥)、磷酸镁、磷酸氢镁、磷酸镁铵及硫酸镁、微量元素可以是钼、硼、锌、铁等；植物生长调节剂为萘乙酸和赤酶素。
本发明的一种纳米超级复合肥原料组成包括含天然纳米材料矿物、纳米材料提取剂(2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾)、氮肥、磷肥、钾肥、镁肥、微量元素、植物调节剂(萘乙酸和赤酶素)，其中所述原料的重量份数配比如下：
含天然纳米材料矿物： 1-38份
纳米材料提取剂： 0.01-10份
(2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾)
氮肥： 10-60份
磷肥： 0.1-35份
钾肥： 1-20份
镁肥： 5-60份：
微量元素肥： 0.1-0.5份
植物调节剂： 0.2-1份
(萘乙酶和赤酶素)
本发明所使用的天然纳米材料可以是高岭石、火烧岩、稀土、硅藻石和蒙脱石、优选稀土、火烧岩和蒙脱石。
本发明选用的2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾，有工业级和试剂级，优选纯净的试剂级。
本发明选用的氮物质、有氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸一铵、尿素和液铵，其中首选尿素和液铵。因为它可以选出通用型无氯尿基复合肥。
本发明选用的磷肥，尽量选用高浓度磷酸、磷铵和高品位的优质过磷酸钙。
本发明使用的K，建议选用氧化钾，也可以使用硫酸钾、碳酸钾和氯化钾，但是必须指出如果使用含氯类钾盐，要增加除氯工艺，消除氯根，使肥料具有广泛适用性。
本发明选用的镁肥，首选氢镁肥、磷酸二氨镁、氧化镁和硫酸镁等。
本发明使用的微量元素肥是钼、硼、锌、铁等。
本发明使用的植物调节剂是萘乙酸和赤酶素各占比例为50％的混合体。
具体实施方式
本发明的一种纳米超级复合肥及其制造方法如下：将含天然无毒纳米材料的大块矿石(高岭石、稀土、蒙脱石、硅藻石、火山岩等)一种或几种粉碎成100目以上，溶于重量6至20倍水中，滤除不溶物，加进纳米材料提取剂的2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾，而后控温在0-80度之间，将磷酸(磷肥、磷酸二氢钾、磷铵均行)、钾肥、镁肥、氮肥按一定比例加入，搅拌中合，反应2-3小时，干燥后添加微量元素肥(钼、硼、锌、铁等)，最后加入植物生长调节剂(萘乙酸和赤酶素)、造粒、烘干即为成品。
本发明制备方法科学合理、简单易行、原料来源丰富、成本低、投资少、效益高，而且在整个生产过程中没有三废(废水、废气、废渣)排放，安全环保。
本发明的纳米超级复合肥外观光亮，颜色灰白，粒度均匀，各项营养成份技术指标如下：
天然纳米材料： 1-35％
纳米材料提取剂： 0.01-0.05％
(乙-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾)
氮： 3-37％
磷： 3-35％
钾： 1-20％
镁： 5-45％
微量元素： 0.1-0.5％
植物调节剂： 0.2-1％
本发明最佳实施配方：
纳米材料： 9.97份
纳米材料提取剂：0.03份
(2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾)
液铵： 27份
磷酸： 6份
氧化钾： 10份
氢镁肥： 36份
微量元素： 0.5份
植物调节剂(萘乙酸、赤酶素各0.25)： 0.5份
本发明最佳实施例：先把9.97份100目粉状天然纳米矿物粉溶于6倍水中，控制温度在0-80℃之间，常压搅20分钟，滤去水不溶物，加入纳米材料提取剂——2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾0.03份，搅30分钟；再把36份氢镁肥、10份氧化钾、6份磷酸加进反应三小时，加27份液铵中合，0.5份微量元素、0.25份萘乙酸及0.25份赤酸素，造粒、除去水份，可制得总营养成份达67％以上的纳米超级复合肥产品。
本发明上述生产工艺和配方衍生的新生物质是：
MgO单体，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米氢镁肥、纳米氧化镁肥、纳米磷酸二氢镁肥。
N和MgO两种元素，与纳米材料复混化合后产生的新物质是纳米氨化氢镁肥、纳米氨化氧化镁肥、纳米氨化碳酸镁肥、纳米氨化硫酸镁肥、纳米氨化硝酸镁肥、纳米氨化磷酸镁肥、纳米氨公氯化镁肥、纳米氨化氯化镁肥、纳米尿基镁肥。
N、MgO、K2O三种元素，与纳米材料中合复混合是新物质纳米氮镁钾复合肥。
N元素单体，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米氯化铵、纳米硫酸铵、纳米硝酸铵、纳米磷酸铵、纳米磷酸一铵、纳米氮磷钾复合肥、纳米尿素。
K2O、催化剂、H2PO4，与纳米材料反应后产生的新物质量纳米磷酸二氢钾的固体或液体。
添加微量元素硼、锰、锌、铁硅、钼，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米微量元素肥的硼、锰、锌、铁、硅、钼。
植物调节剂为萘乙酸和赤霉素，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米萘乙酸、纳米赤酶素。
本发明的纳米超级复合肥，经我们试验生产投入在一千多个点上数十种作物上试用，结果发现，本发明在46.98％含量时，基本相当于高浓度(指含氮钾磷各15的45％肥料)复合肥肥效。一但超过46.98％而达到56-68％左右，其肥效优势十分明显，一般相当于美国磷酸二铵(指N18、P45％)和高浓度(N、P、K45％)复合肥的肥效1.5-1.8倍，对庄稼的叶绿素、光合及耐瘠薄作用都非常突出。同时证明，在防止病虫害方面，比使用其它肥料减少40-80％，在瓜类上使用增产60-90％，提前成熟6-10天，其个色光亮，含糖量增加0.8-3度，黄瓜增产60-80％，西红柿增产40-80％，并且果色发红发亮，早熟6-9天，叶类蔬菜增产高达80-100％，大豆增产20-30，水稻增产39-58％，棉花增产18-29％，玉米增产30-66％，花生增产30-60％，小麦增产40-70％等等，其它在树木、花草和食用菌等上使用，增产效果也都十分惊人。
经比较证实，本发明中N、MgO、K、P等含量低于46.98％时，无法显现出其独特肥效，N、MgO、P、K高于68％时，农作物容易倒青，推迟作物成熟时间，也容易因倒青而造成庄稼减产，经过对照使用，各组分物搭配合理，肥效得到互补互促作用，并使得该肥料具备大规模工业化生产条件。它将使大幅度增加粮食产量成为现实。
以上仅仅对本发明的优选配方个例进行了概述，熟知化工、化肥领域的任何专业人员，根据个例所作的一切变动、改配、元素变序、元素含量降低或升高的行为，均属于本发明专利权所要求保护的范畴。
Claims (10)
1.一种纳米超级复合肥，是利用天然无毒纳米材料和以含MgO为主的海水肥料，代替大部分P、K作用，生产出来的一种新型、高效、多元素的复合肥，它的组份物包括：
含天然纳米材料矿物： 1-38份
纳米材料提取剂： 0.01-10份
氮肥： 10-60份
磷肥： 0.1-35份
钾肥： 1-20份
镁肥： 5-60份：
微量元素肥： 0.1-0.5份
植物调节剂： 0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，先把含纳米物质的天然无毒矿物高岭石、稀土、蒙脱石、硅藻石、火山岩一种或几种矿石粉碎至100目后，溶于水，滤取水溶饱和液，加进纳米材料提取剂的2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾制取纳米材料纯净体，而后控温在0-80℃之间，将磷酸、磷肥、磷酸二氢钾、磷铵其中的一种、钾肥、镁肥、氮肥按一定比例加入，搅拌中合，反应2-3小进，干燥后添加微量元素肥钼、硼、锌、铁，最后加入植物生长调节剂，造粒、烘干即为成品。
3.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中的纳米材料，是由天然纳米矿物的任何一种或几种的混合矿物：高岭石、稀土、火烧岩、蒙脱石或硅藻石，加入2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾制取的物质和方法。
4.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中MgO单体，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米氢镁肥、纳米氧化镁肥、纳米磷酸二氢镁肥。
5.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中N和MgO两种元素，与纳米材料复混化合后产生的新物质是纳米氨化氢镁肥、纳米氨化氧化镁肥、纳米氨化碳酸镁肥、纳米氨化硫酸镁肥、纳米氨化硝酸镁肥、纳米氨化磷酸镁肥、纳米氨公氯化镁肥、纳米氨化氯化镁肥、纳米尿基镁肥。
6.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中N、MgO、K2O三种元素，与纳米材料中合复混合是新物质纳米氮镁钾复合肥。
7.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中N元素单体，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米氯化铵、纳米硫酸铵、纳米硝酸铵、纳米磷酸铵、纳米磷酸一铵、纳米氮磷钾复合肥、纳米尿素。
8.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中K2O、催化剂、H2PO4，与纳米材料反应后产生的新物质量纳米磷酸二氢钾的固体或液体。
9.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中添加微量元素硼、锰、锌、铁硅、钼，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米微量元素肥的硼、锰、锌、铁、硅、钼。
10.根据权利要求1或2所述的纳米超级复合肥的制造方法，其特征是，其中纳米材料提取剂为2-氯乙基三甲基氯化铵或钾明矾；催化剂为磷酸、植物调节剂为萘乙酸和赤酶素；其中植物调节剂为萘乙酸和赤霉素，与纳米材料复混后产生的新物质是纳米萘乙酸、纳米赤酶素。
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