CN104609923A - 一种含纳米碳酸钙的钙肥和复合肥料及其制法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含纳米碳酸钙的钙肥和复合肥料及其制法和应用。一种含纳米碳酸钙的复合肥料，含有氮元素、磷元素、钾元素和纳米碳酸钙，各成分的质量百分数为：氮元素10～30％、磷元素8～30％、钾元素5～25％、纳米碳酸钙0.1～15％，其余为辅料，各成分的质量百分数之和为100％。本发明含纳米碳酸钙的肥料提供了中量元素钙的来源，同时，纳米碳酸钙稳定的分子结构、中性的酸碱度环境，为在肥料中与大量元素相结合提供了潜在的应用价值。该含纳米碳酸钙的复合肥料可以作底肥或追肥使用。

Description

一种含纳米碳酸钙的钙肥和复合肥料及其制法和应用

技术领域

本发明涉及复合肥料技术领域，具体涉及一种含纳米碳酸钙的钙肥和复合肥料及其制法和应用。

背景技术

碳酸钙是一种无机化工产品，通常作为填充剂，具有成本低、性能好等优点，广泛应用于橡胶、造纸、油墨、涂料和塑料等领域，在肥料行业，也是一种重要的填料。其性能的好坏，与其粒径大小和分散性密切相关。随着纳米技术的发展，纳米碳酸钙成为20世纪80年代的一种新型材料，具有比表面积大、粒径小等纳米材料的优点。

中国发明专利“春小麦底肥专用肥料”(申请号201210267581.6)、提及有2-5份纳米碳酸钙的应用；中国发明专利“晚稻底肥专用肥料”(申请号201210267685.7)，提及含有2-5份纳米碳酸钙的应用，但未提及纳米碳酸钙的作用；发明专利“一种新型纳米肥料”(申请号200710000899.7)是在肥料外包裹一层纳米材料，未提及纳米碳酸钙。

中国发明专利“一种在水溶液中分散纳米碳酸钙粉体材料的方法”(申请号201310270211)中提及了纳米碳酸钙在水中的分散，侧重于在油田方面的应用，但未提及在肥料方面的应用；中国发明专利“水性高含量纳米碳酸钙分散体及其制备方法”涉及到了利用表面活性剂分散剂润湿剂等功能性添加剂的作用下，使得纳米碳酸钙在水中分散的方法，侧重在涂料方面的应用，未涉及肥料方面；中国发明专利“高固含量低粘度纳米碳酸钙悬浮和再悬浮制备方法”(申请号201010226666.0)提及了使用表面改性的活性纳米碳酸钙为原料，利用表面活性剂制备了能在水中悬浮的纳米碳酸钙，干燥粉碎后可以再悬浮的方法，未提及具体应用的领域。

中国发明专利“一种纳米碳酸钙的制备”(申请号200810183666.x)发明以工业氧化钙和二氧化碳与空气的混合气体反应，在一定的反应条件下得到形貌可控的纳米碳酸钙，未提及水溶性或者分散性。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明将纳米碳酸钙应用在了肥料领域，普通的离子钙应用在复混肥中易发生沉淀，为了解决该技术问题，本发明使用纳米碳酸钙提供中量元 素钙，同时，纳米碳酸钙稳定的分子结构、中性的酸碱度环境，不易发生沉淀，为大量元素的吸收提供了适宜的环境，促进了大量元素的吸收。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种含纳米碳酸钙的复合肥料，含有氮元素、磷元素、钾元素和纳米碳酸钙，各成分的质量百分数为：

各成分的质量百分数之和为100％，不足的100％部分以辅料补足。

本发明含纳米碳酸钙的复合肥料的组成可以只是氮元素30％、磷元素30％、钾元素25％以及纳米碳酸钙15％，还可以为氮元素、磷元素、钾元素、辅料以及纳米碳酸钙，质量百分数总和为100％。

所述纳米碳酸钙的粒径为10～150nm。

优选，所述氮元素由尿素、硝酸铵、硝酸铵磷或硫酸铵中的一种以上提供。

优选，所述磷元素由磷酸一铵或磷酸二铵中的一种以上提供。

优选，所述钾元素由硫酸钾、硫酸钾镁或氯化钾中的一种以上提供。

优选，所述辅料为石粉、白灰、干粉或水中的至少一种。

本发明还提供了一种所述的肥料的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过化学合成或物理加工的方法制备粒径为10～150nm的纳米碳酸钙；

(2)按照配方将纳米碳酸钙与含氮元素的原料、含磷元素的原料、含钾元素的原料以及辅料进行混合。

本发明还提供了所述复合肥料在促进作物吸收氮、磷、钾和钙元素中的应用。

本发明还提供了所述的复合肥料在作为底肥、追肥中的应用。

本发明还提供了所述的复合肥料在提高农作物产量和改善土壤板结中的应用。

本发明还提供了一种含纳米碳酸钙的钙肥，含有纳米碳酸钙。

本发明还提供了所述的钙肥作为叶面肥中的应用。

本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果。

(1)上述肥料含有纳米碳酸钙，该纳米碳酸钙与普通的石粉相比较，其表面积大、表面活性原子多，不饱和的原子具有更大的结合能，并且在湿润的土壤环境中，纳米碳酸钙容易被植物的根毛或根尖部分吸附，同时补充钙元素，实现中微量元素与大量元素的增效作用，在增产增效的同时提高农作物品质，为开发功能性的作物提供条件。

(2)上述纳米碳酸钙直接与其他组分进行混料处理即可，其无需特殊的工艺和设备，因此，该方法工艺简单，适合工业化生产，节约了能耗，降低了成本。

本发明钙肥中的氮元素、磷元素、钾元素是作为大量元素存在，其为农作物提供所需的大量营养元素。其中，氮可以增加叶绿素，促进蛋白质的合成；磷可以储存和转运能量，从光合作用和碳水化合物代谢中获得能量并将能量储存在磷酸盐化合物中，供以后的生长和繁育利用；钾的作用有：酶的激活，平衡水分，参与能量形成，参与同化物的进行(提高作物含糖量)，参与氮的吸收及蛋白质合成，活化淀粉合成酶(促使作物灌浆期子粒饱满)和活化固态酶(可提高豆科作物根瘤菌数)。

另外，该大量元素还能与纳米增效剂即纳米碳酸钙所提供的中微量元素钙实现增效作用，进一步提高该肥料的有效性，在增产增效的同时提高农作物品质。

通过研究发现，钙元素对植物生长的作用主要包括，钙是植物生长的重要元素，矿质元素钙具有维持生物膜的稳定性，加强细胞间的粘结作用，增加细胞壁厚度，提高植物体内多种酶活性等方面的功能，高钙浓度处理植物体，有利于植物清除逆境胁迫下增加的有害自由基，防止膜脂过氧化，间接地影响植物的抗病能力。

为了进一步提高纳米碳酸钙的上述性能和功能，该纳米碳酸钙的粒径为20～100nm。

另外，上述该大量元素氮元素、磷元素、钾元素可以根据农作物的种类或土壤的质地进行灵活调整。上述辅料可以根据钙肥的使用形态而灵活选用，如该辅料可以选用石粉、白灰、干粉、水中的任一种或几种的复合物。

由于上述含纳米碳酸钙的肥料可以以粉体、粒型或悬浮液等形式存在，因此，在其被使用过程中，如该含纳米碳酸钙的肥料是以粉体、粒型或悬浮液等形式存在时，其可以采用作为以底肥、追肥等方式使用；当该含纳米碳酸钙的肥料是以悬浮液等形式存在时，其可以采用作为以农作物叶面喷施方式使用。

由上述可知，上述含纳米碳酸钙的肥料便于农作物的吸收，以实现农作物产量和品质的提高。在此过程中，改善了土壤的如板结环境，减少污染。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例1提供一种含纳米碳酸钙的肥料及其制备方法。该含钙的肥料由如下重量份的组分组成：

尿素41份(氮元素18％)、磷一铵22.5份(磷元素6％、氮元素3％)、氯化钾22份(钾元素11％)，纳米碳酸钙15份(纳米碳酸钙15％)。

该含纳米碳酸钙的肥料的生产方法是：

S11.将石粉进行纳米化处理，得到粒径为100nm纳米碳酸钙； 

S12.按照含纳米碳酸钙的肥料的组分含量，将步骤S11中制备的所述纳米碳酸钙与尿素、磷一铵、氯化钾进行混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的含纳米碳酸钙的肥料。

实施例2

本实施例2提供一种含纳米碳酸钙的肥料及其制备方法。该含钙肥料由如下重量份的组分组成：

硝铵磷31份(氮元素27％，磷元素3.4％)、磷一铵9份(磷元素2.4％、氮元素1％)、氯化钾13.5份(钾元素7％)、硫酸铵10份(氮元素2％)、纳米碳酸钙15份(纳米碳酸钙15％)、石粉16份(16％)。

该含钙肥料的生产方法是：

S21.通过化学合成的方法得到粒径为20nm纳米碳酸钙：以醋酸钙和碳酸氢钠为原料，在水和乙二醇的混合溶剂为反应介质，反应温度控制在5℃，加入PSS稳定剂。得到的反应混合产物通过离心分离的方法得到固体纳米碳酸钙。

S23.按照含纳米碳酸钙肥料的组分含量，将步骤S21中制备的所述纳米碳酸钙与硝铵磷、磷一铵、氯化钾、硫酸铵、普通石粉进行粉粹混料处理，直至混合均匀，得到粉剂的含纳米碳酸钙的肥料。

实施例3

本实施例3提供一种含碳酸钙的肥料及其制备方法。该含纳米碳酸钙肥料由如下重量 份的组分组成：

尿素30份(氮元素13.5％)、磷一铵10份(氮元素1.2％，磷元素2.6％)、硫酸钾16份(钾元素7％)，纳米碳酸钙30份(纳米碳酸钙30％)，膨润土14份(辅料14％)。

该含纳米碳酸钙肥料的生产方法是：

S31.将石粉进行纳米化处理，得到粒径为100nm纳米碳酸钙； 

S32.按照含纳米碳酸钙肥料的组分含量，将步骤S31中制备的所述纳米碳酸钙与尿素、磷一铵、硫酸钾和白灰进行混料处理，直至混合均匀，造粒处理，得到粒型的含纳米碳酸钙的肥料。

实施例4

本实施例4提供一种含纳米碳酸钙肥料及其制备方法。该含纳米碳酸钙的肥料由如下重量份的组分组成：

尿素41份、磷一铵22.5份、氯化钾22份，纳米碳酸钙3份，以普通石粉为辅料补足100份。

该含纳米碳酸钙肥料的生产方法是：

S11.将普通石粉进行纳米化处理，得到粒径为100纳米碳酸钙； 

S12.按照含纳米碳酸钙的肥料的组分含量，将步骤S11中制备的所述纳米碳酸钙与尿素、磷一铵、氯化钾进行混料处理，直至混合均匀，进行高塔造粒，得到颗粒状含硅藻土的肥料。

实施例5

本实施例5提供一种含纳米碳酸钙肥料及其制备方法。该含纳米碳酸钙的肥料由如下重量份的组分组成：

纳米碳酸钙3份，用水补齐至100份。

该含纳米碳酸钙肥料的生产方法是：

S41.通过化学合成的方法得到粒径为20nm碳酸钙；

S42.按照含纳米碳酸钙肥料的组分含量，将步骤S31中制备的所述纳米碳酸钙与水进行混料处理，直至混合均匀，得到含纳米碳酸钙悬浮液的肥料。

实施例6

本实施例5提供一种含纳米碳酸钙肥料及其制备方法。该含纳米碳酸钙的肥料由如下 重量份的组分组成：

纳米碳酸钙3份，用水补齐至100份。

该含纳米碳酸钙肥料的生产方法是：

S41.通过物理加工方法得到的粒径为80nm碳酸钙；

S42.按照含纳米碳酸钙肥料的组分含量，将步骤S31中制备的所述纳米碳酸钙与水进行混料处理，直至混合均匀，得到含纳米碳酸钙悬浮液的肥料。

对比实施例1

直接选用普通碳酸钙

应用实施例 

将上述实施例1-6提供的含纳米碳酸钙肥料和对比实施例1提供的现有肥料进行如下试验

1.将上述实施例1-4提供的含纳米碳酸钙的肥料和对比实施例1提供的现有肥料作为底肥使用，盆栽实验作物是苋菜，其实施方式和量如下表1，其肥效使用效果见下表1：

表1

由表1可知，将本发明实施例提供的含纳米碳酸钙的肥料作为底肥使用时，能显著提高以苋菜为代表的农作物的产量。因此，说明了本发明实施例提供的含纳米碳酸钙的肥料 更能被农作物吸收，能显著提高该肥料的有效性，从而提高农作物的产量。

2.将上述实施例1-4提供的含纳米碳酸钙的肥料和对比实施例1提供的现有肥料作为追肥使用，盆栽实验作物是红苋菜，其实施方式和量如下表2，其肥效使用效果见下表2：

表2

由表2可知，将本发明实施例提供的含纳米碳酸钙的肥料作为追肥使用时，能显著提高以苋菜为代表的农作物的产量。因此，说明了本发明实施例提供的含纳米碳酸钙的肥料更能被农作物吸收，能显著提高该肥料的有效性，从而提高农作物的产量。

3.将上述实施例5-6提供的含纳米碳酸钙的肥料和对比实施例1提供的现有肥料作为叶面喷施使用，盆栽实验作物是辣椒，其实施方式和量如下表3，其肥效使用效果见下表3：

由表3可知，将本发明实施例提供的含纳米碳酸钙的肥料作为悬浮液肥对农作物叶面喷施使用时，同样能显著提高以辣椒为代表的农作物的产量。同时，检测了几种不同类型肥料的辣椒含钙量，喷施纳米肥料的辣椒的含钙量相对于喷施非纳米肥料收获辣椒提高了10％。本发明实施例提供的含纳米碳酸钙的肥料中氮磷钾更能被农作物吸收，能显著提高该肥料的有效性，见表4，从而提高农作物的产量，同时提高作物的含钙量，为提供功能性农产品提供一种途径。

表3

表4喷施不同碳酸钙对盆栽辣椒果实中氮磷钾含量对比

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含纳米碳酸钙的复合肥料，其特征在于，含有氮元素、磷元素、钾元素和纳米碳酸钙，各成分的质量百分数为：

各成分的质量百分数之和为100％，不足100％的部分以辅料补足。

2.根据权利要求1所述的复合肥料，其特征在于，所述纳米碳酸钙的粒径为10～150nm。

3.根据权利要求1或2所述的复合肥料，其特征在于，所述氮元素由尿素、硝酸铵、硝酸铵磷或硫酸铵中的一种以上提供。

4.根据权利要求1或2所述的复合肥料，其特征在于，所述磷元素由磷酸一铵或磷酸二铵中的一种以上提供。

5.根据权利要求1或2所述的复合肥料，其特征在于，所述钾元素由硫酸钾、硫酸钾镁或氯化钾中的一种以上提供。

6.根据权利要求1或2所述的复合肥料，其特征在于，所述辅料为石粉、白灰、干粉或水中的至少一种。

7.权利要求1-6任一项所述的复合肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过化学合成或物理加工的方法制备粒径为10～150nm的纳米碳酸钙；

(2)按照配方将纳米碳酸钙与含氮元素的原料、含磷元素的原料、含钾元素的原料以及辅料进行混合。

8.权利要求1-6任一项所述的复合肥料在促进作物吸收氮、磷、钾和钙元素中的应用。

9.一种含纳米碳酸钙的钙肥，其特征在于，含有纳米碳酸钙。

10.权利要求9所述的钙肥作为叶面肥中的应用。