[发明专利]纳米碳长效环保复合肥料

说明书

本申请是申请日为2007年8月10日、申请号为200710142932.X、发明名称为“纳米碳长效环保复合肥料”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及含碳化肥，尤其是涉及具有减少温室气体排放的含碳化肥。

背景技术

含碳化肥主要是指碳酸氢铵和尿素，尤其是指碳酸氢铵。碳酸氢铵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。但该肥料也有其缺点，在温度高和有水分存在的情况下，容易分解，一般该肥料的氮素利用率仅有25％～30％，肥效期短仅有30～40天。

CN1053225A公开了一种化学肥料长效碳酸氢铵及其制备方法，是在碳酸氢铵中添加少量的双氰胺(DCD)，形成的共晶体或者混合物，其制备过程是利用生产碳酸氢铵的工艺加以改进而成。该肥料提高碳酸氢铵氮素利用率达25-30％，延长肥效期40-60天，减少施肥量20-30％，施肥方法可由追肥改为播种前一次基肥，可省去追肥工序。且具有明显的增产效果，增产幅度在10％以上。

但是，目前用DCD增效的碳酸氢铵仍然不能满足对温室气体排放日益严峻的要求。因此，本发明的目的在于通过在主要有含碳化肥构成的肥料中添加碳结构剂来降低含碳化肥的分解，降低温室气体的排放，同时达到增产的效果。

发明内容

为了达到上述目的，本发明提供一种复合肥料，所述复合肥料主要由含碳化肥所构成，所述含碳化肥是碳酸氢铵、尿素或其组合，所述复合肥料还包括占所述复合肥料总重量0.1％-1％的碳纳米材料，所述碳纳米材料的粒度在5-200nm的范围内，优选地，所述碳纳米材料占所述复合肥料总重量的0.1-0.5％、碳纳米材料的粒度在5-100nm的范围内。

在优选的实施方案中，所述复合肥料还可以进一步包括占所述复合肥料总重量0.2％-0.7％的氨稳定剂或硝酸还原酶抑制剂，所述氨稳定剂或硝酸还原酶抑制剂选自双氰胺、二环己胺、2-二乙氨基乙醇、苯乙腈、甘油三乙酸酯、硝基苯胺、2-氯吡啶、3-乙酰替氯苯胺、N-亚硝基二甲胺或磺胺噻唑。优选地，所述氨稳定剂或硝酸还原酶抑制剂是双氰胺。

本发明还提供一种制备上述复合肥料的方法，所述方法包括在制备含碳化肥的过程中，将占所述碳纳米材料，或者所述碳纳米材料和所述氨稳定剂或硝酸还原酶抑制剂一起，与所述含碳化肥共结晶或者充分混合均匀制成的颗粒状肥料。

具体实施方式

含碳化肥、尤其是碳酸氢铵的生产过程是CO₂、H₂O、NH₃化合物的加成反应，形成分子簇化合物。碳酸氢铵分子簇化合物是一种松散的多聚体，又含有3％以上的水分。水分本身是碳酸氢铵分解挥发的催化剂，使含有56％CO₂的碳酸氢铵施入土壤之后，又重新分解成NH₃和CO₂排放到大气中，产生温室效应。本发明在碳酸氢铵化肥生产工艺中引入粒度在5-200nm的纳米碳，优选引入粒度在5-100nm、尤其是5-70nm的纳米碳，在所得到的碳酸氢铵复合肥料是在碳酸氢铵分子簇化合物松散结构中，充填了纳米级的纳米碳，由此改变了松散的碳酸氢铵结构，减少了碳酸氢铵簇格中的水分含量，使其结构紧密，从无序结构变成为有序结构，使得碳酸氢铵热稳定性、水稳定性增强，挥发性减少。由于纳米碳的功能性作用，可直接起到温室气体减排效应。

施入土壤中氮素肥料多以铵态氮的形式进入土壤，经过土壤硝酸还原酶的作用转化为硝态氮，硝态氮易被植物吸收利用，但往往由于转化过快，累积量过多，植物未能全部吸收利用，产生淋溶和反硝化作用使氮素大量流失，造成江湖水系面源污染。反硝化作用产生的亚硝态氮，是一种强致癌物质。亚硝态氮进一步氧化可形成大量的氧化亚氮(N₂O)，正常施肥氧化亚氮(N₂O)的年排放量为施氮量的1％～4％，而一吨氧化亚氮(N₂O)的碳值税相当于310吨CO₂的碳值税，氧化亚氮(N₂O)是一种对臭氧层破坏极强的温室气体。而结合了纳米碳的碳酸氢铵在土壤中可延缓铵态氮转化成硝态氮和亚硝态氮的进程，进而可减少氧化亚氮(N₂O)排放量，田间测定结果表明结合纳米碳的碳酸氢铵比普通碳酸氢铵和尿素减少氧化亚氮(N₂O)排放量70％以上。