[发明专利]高效纳米磷肥的制备方法以及纳米磷肥

说明书

本发明提供一种新型的高效纳米磷肥的制备方法，其包括以下步骤：步骤S1，将磷酸盐类物质、碱性化合物、能生成小分子产物的原料以及去离子水在容器中混合；步骤S2，排出所述容器内的空气；步骤S3，对所述容器加热使得温度升高到预定的温度，并保持预定时间；步骤S4，将加热处理后的反应混合物离心，收集固体沉淀；步骤S5，将所述固体沉淀干燥，得到所述纳米磷肥。本发明提出的方法能够有利地利用含磷丰富的“二次废物”中的难溶性磷酸盐类物质，制备得到相比于化学磷肥具有更高磷利用率的纳米磷肥，该纳米磷肥可被用作新型高效且可替代化学磷肥的农业肥料。

技术领域

本发明属于植物营养的技术领域，具体涉及一种新型的高效纳米磷肥的制备方法以及由其制备的纳米磷肥。

背景技术

磷肥作为农业生产中最重要的肥料之一，在保证农作物产量、供给高质量食物和维持人类可持续发展方面发挥着重要作用。现有条件下，磷肥的生产主要以磷矿石为原料，通过磷酸浸溶方式来完成。然而，随着全球可用磷矿资源逐年快速减少，全球磷危机渐渐凸显，而磷元素的不可再生性加剧了全球磷元素短缺。为了缓解磷资源不足带来的生存压力，从含磷丰富的“二次废物”(如市政污泥焚烧灰渣、畜禽养殖粪便、钢渣等)中提磷开始受到学界、工业界的高度关注。开发高效、绿色、经济可行的提磷技术已成为热点议题。

全球约有80％的磷元素用于农业用磷肥生产，生产的磷肥主要有过磷酸钙、重过磷酸钙及含磷含氮钾中一种或者两者的复合肥料。值得注意的是，这些由磷矿石制备的化学磷肥，极易溶于水，溶解后的磷酸根离子(磷酸二氢根、磷酸一氢根)易被土壤颗粒表面的钙、铝、铁等阳离子吸附，从而形成植物难以利用的磷酸盐沉淀，导致磷元素利用低。此外，化学磷肥的易溶解性质也使得磷元素易于随土壤径流流走，造成不同程度农业面源污染。

为此，改变现有磷肥物质结构形式，成为开发新型磷肥的着力点。

发明内容

本发明一方面旨在提供一种新型的高效纳米磷肥制备方法，以便充分利用含磷废物中的磷酸盐类物质来制备以纳米级羟基磷酸钙(Hydroxyapatite，Ca₅(PO₄)₃OH)为载体的纳米磷肥，所得到的纳米磷肥能够用作磷利用率(Phosphorus Use Efficiency)高、环境友好型的新型纳米磷肥，用于解决现有技术中由磷矿生产的化学磷肥利用率低、环境负面影响大、磷矿资源快速消耗等问题。

所述新型的高效纳米磷肥的制备方法包括以下步骤：步骤S1，将磷酸盐类物质、碱性化合物、能生成小分子产物的原料以及去离子水在容器中混合；步骤S2，排出所述容器内的空气；步骤S3，对所述容器加热使得温度升至预定的温度，保持预定时间；步骤S4，将加热后的反应混合物离心，收集离心得到的固体沉淀；以及，步骤S5，将所述固体沉淀干燥并粉碎，得到所述纳米磷肥。

优选地，在步骤S1，将按重量计的所述磷酸盐类物质0.8～4份、所述碱性化合物10～14份、所述能生成小分子产物的原料5.6～11.2份以及所述去离子水240～400份在容器中混合。

优选地，在步骤S3，对所述容器加热使得温度升至180～230℃，保持20～30小时。

优选地，所述磷酸盐类物质来源于以下任意一种或多种：市政污泥焚烧灰渣、畜禽养殖粪便、钢渣、磷酸钙盐类物质、磷酸铁盐类物质、磷酸铝盐类物质和/或磷酸镁盐类物质。所述磷酸盐类物质优选是磷酸钙盐类物质，尤其优选选自：磷酸氢钙，焦磷酸钙，和/或含有磷酸氢钙和/或焦磷酸钙的原料。

优选地，所述碱性化合物是氢氧化钾和/或氢氧化钠。

优选地，所述能生成含小分子产物的原料是生物质、无机碳酸盐和/或碳酸氢盐。

本发明另一方面还提供一种新型的高效纳米磷肥，其由本发明所述的方法制备而成。