纳米碳稀土增效肥料及其制备方法

1.一种纳米碳稀土增效肥料，其特征在于其中各组分的的重量百分含量为：
纳米碳0.01％～0.9％
稀土化合物0.001％～0.1％
其余为肥料。
2.一种纳米碳稀土增效肥料，其特征在于：
作为追肥时，各组分的重量百分含量为：
纳米碳0.001％～0.09％
稀土化合物0.001％～0.03％
其余为肥料；
作为基肥时，各组分的的重量百分含量为：
纳米碳0.003％～0.3％
稀土化合物0.003％～0.1％
其余为肥料。
3.根据权利要求1所述的纳米碳稀土增效肥料，其特征在于纳米碳的圆粒直径是5～
70纳米。
4.根据权利要求1所述的纳米碳稀土增效肥料，其特征在于所述的肥料是指含有氮、磷、或钾元素的肥料；或者大颗粒尿素、大颗粒碳酸氢铵、大颗粒磷肥、大颗粒钾肥、大颗粒腐殖酸颗粒肥、粉状磷肥、粉状钾肥及适量的中、微量元素。
5.根据权利要求1所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于是设置一套定量输入控制设备，通过该设备将稀土化合物与纳米碳定量的加入到生产肥料的流程中，制得稀土化合物、纳米碳与肥料形成的共结晶复合体或者混合均匀的共晶状肥料。
6.根据权利要求5所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于设置贮料槽，计量泵和喷粉器组成的一套定量输入控制设备，稀土化合物、纳米碳混合粉剂经喷粉器，定量喷入高位肥料液喷淋塔内与高温肥料颗粒粘附形成包被型增效肥料。
7.根据权利要求5所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于设置贮料槽，计量泵和溶解槽组成的一套定量输入控制设备，稀土化合物、纳米碳混合溶剂是经贮料槽，计量泵定量输入到溶解槽，与尿素溶液充分混合后进入闪蒸槽，再经一段和二段蒸发脱去水分，通过高位肥料液喷淋塔内进行尿素造粒，生成共结晶复合体纳米碳稀土肥料。
8.根据权利要求5所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于直接将稀土化合物、纳米碳的混合粉剂定量加入到肥料颗粒中，经添加植物油使纳米碳和稀土添加剂充分与肥料混合均匀制得粒状增效肥料产品。
9.根据权利要求5所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于将粉状纳米碳和稀土添加剂与氮、磷、钾复混肥料压成颗粒；造粒设备选用对辊挤压造粒机和轮碾挤压造粒机；对辊挤压造粒时要添加粘合剂和防结块剂；肥料颗粒直径3～5mm。

纳米碳稀土增效肥料及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种肥料，具体是一种稀土增效肥料及其制备方法。\n背景技术\n[0002] 稀土元素就是化学元素周期表中镧系元素-镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素-钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素(Rare Earth)，简称稀土(RE或R)。\n[0003] 1789年当时人们把不溶于水的固体氧化物统统叫做“土”，而这些元素又非常少见，所以把它叫做“稀土”。有人把稀土叫做冶金工作和农业的“维生素”。稀土是植物生长的生理调节剂，对农作物具有增产、改善品质和抗逆性三大特征；同时稀土属低毒物质，对人畜无害，对环境无污染；合理使用稀土，可使农作物增强抗旱、抗涝和抗倒伏能力。当前中国农田施用稀土面积达5,000～7,000万亩/年，为国家增产粮、棉、豆、油、糖等6～8亿公斤，直接经济效益为10～15亿元，年消费稀土1,100～1,200吨。\n[0004] 稀土拌种、浸种，可增加种子活力，促进作物种子萌发，提高种子的出苗率，是稀土使作物增效的一种重要作用。一定浓度的稀土化合物浸种拌种可以增加种子的活力，稀土的这种作用已应用在小麦、水稻、玉米、大豆、白菜、油菜、麻类等大田作物上，其中小麦发芽提高幅度达8～19％。在林业上苗圃基地也利用稀土的这个特性，种子浸种可明显提高其活力。稀土对植物根系和扦插生根具有显著的促进作用。研究表明适量稀土处理的水稻根系体积比对照增大1.18倍，根系活力增加20％。花生试验也表明，稀土处理花生的根系活力比对照也增加30.8％。大田作物如小麦、水稻、玉米和甘蔗等根系生长均有明显的促进作用：根长增加4％～10％，根重增加15％以上，根系体积增加2.5％。\n[0005] 稀土能促进叶绿素的增加、提高产量和改善品质。叶绿素是植物进行光合作用的物质基础。叶绿素含量越高，光合作用的强度就越大。水稻在幼苗期喷施万分之三的稀土，经过一段时间后，剑叶中叶绿素含量比对照增加11.8％。叶绿素的增加会提高植物的干物质累计量，提高经济产量。长期定位试验结果也表明，稀土促进小麦生长，提高产量5％～\n10％。水稻增产幅度为30kg/亩、玉米的增产幅度为41～50kg/亩、油菜增产7.6～11.4％、茶叶平均增产12％～15％、蔬菜如黄瓜为25％和草莓增产30％，同时其他蔬菜和经济作物上也都有很好的增产效果。稀土具有促进林木种子生长发育，提高林产品产量，改善产品质量等应用。如南方的柑桔、荔枝和龙眼喷施稀土比未喷稀土的分别增产19.2％、17.0％和\n24.5％；北方的葡萄、苹果和梨等分别增产22.8％、14.7％和11.3％。此外，果树施用稀土不仅可以增加产量，而且可改善苗木和果品质量，使果实含糖量、维生素含量提高，可以促进着色，提早成熟。稀土与碳酸氢铵结合能明显提高肥效，提高氮素利用率，延长肥效期，节约用肥，改善作物品质。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的就是为克服尿素、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵等氮肥与磷肥、钾肥和微肥及有机肥等肥料存在的缺点，提高肥料的利用率，延长肥效期，制备一种纳米碳稀土增效肥料及其制备方法。\n[0007] 本发明的技术方案如下：纳米碳和稀土首次应用到肥料中，以复混、复合、共结晶等形态形成纳米增效肥料。技术方案可选用尿素生产工艺，碳酸氢铵生产工艺改进而成；对于酸根肥料可选用复混工艺合成；对于有机肥料和土壤本身提高地力可采用直接施用纳米溶胶调动土壤肥力；对于根外施肥可选用喷施技术。\n[0008] 一种纳米碳稀土增效肥料，其特征在于其中各组分的的重量百分含量为：\n[0009] 纳米碳0.01％～0.9％\n[0010] 稀土化合物0.001％～0.1％\n[0011] 其余为肥料。\n[0012] 所述的纳米碳稀土增效肥料，其特征在于稀土化合物是指稀土硝酸盐，其重量百分含量为0.01％～1.0％。\n[0013] 所述的纳米碳稀土增效肥料，其特征在于：\n[0014] 作为追肥时，各组分的重量百分含量为：\n[0015] 纳米碳0.001％～0.09％\n[0016] 稀土化合物0.001％～0.03％\n[0017] 其余为肥料。\n[0018] 作为基肥时，各组分的的重量百分含量为：\n[0019] 纳米碳0.003％～0.3％\n[0020] 稀土化合物0.003％～0.1％\n[0021] 其余为肥料。\n[0022] 所述的纳米碳稀土增效肥料，其特征在于纳米碳的圆粒直径是5～70纳米。\n[0023] 所述的纳米碳稀土增效肥料，其特征在于所述的肥料是指含有氮、磷、或钾元素的肥料；或者大颗粒尿素、大颗粒碳酸氢铵、大颗粒磷肥、大颗粒钾肥、大颗粒腐殖酸颗粒肥、粉状磷肥、粉状钾肥及适量的中、微量元素。\n[0024] 所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于是设置一套定量输入控制设备，通过该设备将稀土化合物与纳米碳定量的加入到生产肥料的流程中，制得稀土化合物、纳米碳与肥料形成的共结晶复合体或者混合均匀的共晶状肥料。\n[0025] 所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于设置贮料槽，计量泵和喷粉器组成的一套定量输入控制设备，稀土化合物、纳米碳混合粉剂经喷粉器，定量喷入高位肥料液喷淋塔内与高温肥料颗粒粘附形成包被型增效肥料。\n[0026] 所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于设置贮料槽，计量泵和溶解槽组成的一套定量输入控制设备，稀土化合物、纳米碳混合溶剂是经贮料槽，计量泵定量输入到溶解槽，与尿素溶液充分混合后进入闪蒸槽，再经一段和二段蒸发脱去水分，通过高位肥料液喷淋塔内进行尿素造粒，生成共结晶复合体纳米碳稀土肥料。\n[0027] 所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于直接将稀土化合物、纳米碳的混合粉剂定量加入到肥料颗粒中，经添加植物油使纳米碳和稀土添加剂充分与肥料混合均匀制得粒状增效肥料产品。\n[0028] 所述的纳米碳稀土增效肥料的制备方法，其特征在于将粉状纳米碳和稀土添加剂与氮、磷、钾复混肥料压成颗粒；造粒设备选用对辊挤压造粒机和轮碾挤压造粒机；对辊挤压造粒时要添加粘合剂和防结块剂；肥料颗粒直径3～5mm。\n[0029] 纳米碳增效肥料在2007年相继开展了大田作物、蔬菜、花卉、草坪等方面的田间试验，结果表明纳米增效肥料可以使萝卜、茄子、番茄等蔬菜作物增产20％～40％；在花卉上表现出根系明显促长、花期提早的突出效果。尤其在禾本科作物如小麦、玉米、水稻及油料作物上应用有10％～40％的增产效果。2008年进行了冬小麦试验，计算理论产量，纳米碳肥料比常规肥料增产12.34％～19.76％；在其它试验基地测产结果也表明，增产幅度都在10％～20％之间；不同施肥量级试验的测试结果表明，每亩4kg纯氮比对照增产\n21.28％，为最经济施肥量。\n[0030] 为进一步验证纳米增效肥料在蔬菜上的增产效果，于2008年又开展了辣椒、茄子、萝卜、芹菜、韭菜、水果苤蓝等田间小区试验，其中，萝卜增产20％～37％，芹菜增产\n12％～40％，辣椒中期采摘增产20％～40％，其它供试蔬菜作物也有明显的增产趋势。\n[0031] 纳米碳增效肥料与花多多肥料施用相比，纳米增效肥料使用量仅为花多多的\n50％，还提早上市7天，而且花冠增大，叶片肥厚，市场单株售价增值25％，给花农带来了显著的经济效益。\n[0032] 根据尿素氮形成的特点，前期希望稀土脲酶抑制剂起作用，使尿素酶解速度减缓，延长尿素的肥效期；而形成铵态氮后，通过加入纳米碳氨稳定剂使铵态氮在土壤胶粒和粘粒上吸附性强一些，减少氨的挥发损失；而后期由于纳米碳硝化抑制剂的作用，尽量减缓铵态氮转化成硝态氮，减少土壤环境的污染。\n[0033] 比如，肥料作为一种化学氮肥，它适用于各种土壤和作物，肥效快，对土壤不会有酸化作用。在温度高和有水分存在的情况下，容易酶解，形成铵态氮肥料，一般该肥料的氮素利用率可由原来的34％～40％提高到45％～50％，提高氮素利用率10～15个百分点。\n肥效期可达到80～100天。\n[0034] 纳米碳稀土增效肥料的特点是：\n[0035] 1、首次发现纳米碳稀土加在肥料中有突出的增产效果，纳米材料在肥料中应用，填补了肥料领域的空白，在国内外未见报道。\n[0036] 2、通过大量的田间试验，找到了纳米碳稀土与肥料结合的科学用量，在大田、蔬菜、花卉等作物上增产幅度明显。\n[0037] 3、研究过程中发现，纳米碳稀土是理想的氨稳定剂，添加纳米碳稀土的尿素可减少氨挥发量，基本控制住氨的挥发损失。\n[0038] 4、纳米碳稀土增效肥料的环境效益，据世界环境统计资料显示，使用化肥造成的温室气体排放总量高达17％，纳米碳稀土增效肥料可使农作物产量增加10％以上，在同等产量水平上可减少化肥用量10％以上，可增加土壤CO2固定量，相当于减少温室气体排放\n1.7％。\n[0039] 5、纳米碳稀土增效肥料有良好的环境效益，能不同程度的提高与改善粮食作物、蔬菜作物和水果的品质。\n具体实施方式\n[0040] 实施例1：\n[0041] 纳米碳稀土增效肥料配方：以碳酸氢铵作氮素母料，加入纳米碳0.01％～0.6％；\n再加入稀土硝酸盐0.001％～0.02％。可再加入适量的氨稳定剂DCD等，合成纳米稀土增效碳铵。\n[0042] 纳米碳稀土增效肥料能延长肥效期和减少肥料硝化损失，所以表现在同等产量水平上有明显节肥效果，在一般肥力水平上，使用纳米碳和稀土添加剂混合型增效尿素肥料，同等产量可节省用肥30％，同等施肥量可增产10％～20％，肥效期可延长90～110天，氮素利用率提高10百分点(表1)。使用该种肥料不但能节肥增产，而且又能改善化肥的环境效益，减少温室气体排放量(表2)。\n[0043] 表1纳米碳稀土增效肥料玉米田间小区氮素利用率试验\n[0044] \n 处理与施肥量(kg 比CK增产 比(ABC)增产 比(re)增产率 氮素利用率\n 氮/20m2) 率(％) 率(％) (％) (％)\n CK(0) 0 0\n (ABC)(4.41) 33.51 0 34.26.\n (ABC)(re)(1.63) 60.09 19.91 0 45.06\n (mc)(re)(ABC) 62.10 21.42 1.26 46.78\n (4.41)\n[0045] F＝1.17＜F0.05＝3.59\n[0046] 纳米碳稀土添加剂增效尿素肥料比普通尿素可提高氮素利用率12.52个百分点。\n[0047] 实施例2\n[0048] 纳米碳稀土增效肥料配方：以尿素为氨素母料，加入纳米碳0.01％～0.6％；再加入稀土硝酸盐0.001％～0.02％；可再加入适量的脲酶抑制剂氢醌等，合成纳米稀土增效尿素。\n[0049] 表2施用纳米碳稀土增效肥料玉米田间小区增加CO2储存量(吨)\n[0050] \n 处理与施肥量 顷全生物 顷CO2储量 顷增加CO2 顷增加CO2 (Kg)N增加\n (kg氮/20m2) 量(吨) (吨) 储量(吨) 储率(％) CO2储(Kg)\n CK 13.43 28.12 0 0 0\n (ur)(4.41) 17.93 37.58 9.46 33.64 41.49\n (re)(1.63) 21.50 45.06 16.94 60.24 74.30\n[0051] \n (nmc)(re)(ur) 21.77 45.61 17.49 62.20 76.71\n (4.41)\n[0052] 纳米碳(nmc)稀土(re)添加剂增效尿素(ur)肥料比普通尿素，每公斤(Kg)氮(N)可增加土壤CO2储存量35.22公斤(Kg)。\n[0053] 实施例3\n[0054] 纳米碳稀土增效肥料配方：以碳酸氢铵作母料，加入纳米碳0.01％～0.6％；再加入稀土0.001％～0.02％；加入适量的氨稳剂DCD等，合成纳米稀土增效肥料。\n[0055] 表3纳米碳稀土增效肥料两优798、两优408水稻品种不同施量理论产量[0056] \n 品种 施肥量处理 有效穗(万 饱满穗粒 千粒重 产量(公 增产率\n 穗/亩) 数(粒) (克) 斥/亩) (％)\n 两优798 100％(ur) 16.11965 150 30 725.3 0\n 两优798 70％(nmc)(re)(ur) 16.30864 164.5 31 813.66 12.2\n 两优408 100％(ur) 16.89784 128.8 32.8 713.87 0\n 两优408 70％(nmc)(re)(ur) 17.34252 149.8 32.2 836.5 17.2[0057] 纳米碳(nmc)稀土(re)添加剂增效尿素(ur)肥料有明显的增产和节肥作用，在杂交水稻增产幅度为88～122公斤粮食，增产率为12.2％～17.2％，平均为14.7％。在上述增产的情况下可节肥30％。\n[0058] 实施例4\n[0059] 纳米碳稀土增效肥料配方：以尿素为母料，配以磷肥和钾肥，其配比为N∶P2O5∶K2O＝17∶4∶12，再配加0.01％～0.6％的纳米碳，再加入稀土硝酸盐\n0.001％～0.02％，再加入部分氨稳定剂DCD而复混为纳米稀土复混肥料。\n[0060] 表4施用纳米碳稀土增效肥料在辣椒鲜果重测产记录\n[0061] \n 辣椒肥料处理 小区平均 亩成品果 亩成品果 每亩成品 每亩成品\n 果重(Kg) 重(Kg) 增产量 果增产率 果增产率\n (Kg) (％) (％)\n 纳米碳改性剂 21.53 3990 0 0\n 尿素(ur)复混肥 31.30 5015 1025 25.69 0\n 纳米碳氮磷钾复混 33.73 6250 2260 56.64 24.63\n 肥\n 纳米碳改氮(N)复 33.83 6269 2279 57.12 25.00\n 混肥\n[0062]