技术领域本发明涉及复合肥生产领域，尤其涉及一种纳米增效尿素硝酸磷肥的制备方法。
背景技术：
随着水稻产量的提高，氮肥用量逐年增加，残留在土壤中的氮不但降低了肥料利用率，同时又给生态环境带来污染。纳米材料具有独特的物理化学性质，对作物生长具有刺激作用，可以改善土壤环境，促进作物生长代谢。近年来，纳米材料已越来越多地应用到农业生产中，但研究多集中在用纳米材料器皿浸种上。王小燕等人在植物营养与肥料学报发表的《纳米增效尿素对水稻产量及氮肥农学利用率的影响》报道中指出纳米增效尿素对水稻产量及氮肥农学利用率具有积极影响。但是关于纳米材料与尿素应用到高聚合度的硝酸磷肥中的相关研究并不多见。现有尿素硝酸磷肥的制备过程如图1所示，主要包括硝酸酸解、尿素加成、脱水、造粒等工序。以磷矿石为原料，与硝酸反应后，与尿素进一步反应，脱水后根据需要加入钾盐，造粒得到尿素硝酸磷肥。该工艺存在的缺陷是整个工艺过程中仅含有氮磷钾大量元素，同时，在蒸发过程中，仅能蒸发去水分，不能调节聚磷酸的聚合度。CN200780044974.8公开了一种用硝酸磷肥法生产含多磷酸盐NPK或NP材料的方法，该方法通过降低蒸发步骤的压力和/或提高蒸发步骤的温度和/或控制结晶步骤的温度，使得到的材料中含MAP、DAP、DCP的混合物和任选的磷灰石，以及控制量的缩合磷酸盐(多磷酸盐)，并且NPK材料的N/P和Ca/P比为N/P≥0.95，1.0≥Ca/P≥0.2，以及由该方法得到的产品。同时还公开制备硝酸磷肥的方法，包含以下步骤：(1)硝酸消化磷灰石，(2)结晶，过滤硝酸钙，(3)用氨中和，(4)蒸发，其中蒸发过程降低蒸发的压力使水分含量小于等于1％，同时任选提高步骤(4)的温度，任选控制结晶步骤(2)的温度从而生成多磷酸盐，任选在步骤(4)后添加钾；现有技术只能在负压下实现聚磷酸铵的化学反应生成，条件限制比较严格，且耗能高，不利于达到节能减排的目的，该技术也没有公开将尿素和纳米材料合理的应用到硝酸磷肥产品中，同时保证产品中聚磷酸铵的聚合度和聚合率又能保证纳米材料对尿素增效的功效。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的缺陷提供一种纳米增效尿素硝酸磷肥的制备方法。本发明目的通过以下技术方案来实现。一种纳米增效尿素硝酸磷肥的制备方法，包括以下步骤：(1)用硝酸消化磷灰石；(2)尿素与酸解液加成反应，温度100-105℃，优选，反应时间5-15min；(3)加入氨中和；(4)压力降至-0.05MPa以下进行蒸发浓缩，浓缩到含水量≤2％重量；(5)加入纳米材料，温度为170℃以上,增压至常压以上发生聚合反应生成聚磷酸盐，再进行造粒得到纳米增效尿素硝酸磷肥。或者，一种纳米增效尿素硝酸磷肥的制备方法，还可以包括以下步骤：(1)用硝酸消化磷灰石；(2)尿素与酸解液加成反应，温度100-105℃，优选，反应时间5-15min；(3)加入氨中和；(4)压力降至-0.05MPa以下进行蒸发浓缩，浓缩到含水量≤2％重量；(5)温度为170℃以上,增压至常压以上发生聚合反应生成聚磷酸盐；(6)加入纳米材料，再进行造粒得到纳米增效尿素硝酸磷肥。所述纳米材料包括纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米硅藻土、纳米膨润土、纳米氧化镁、纳米氢氧化镁、纳米碱式碳酸镁、纳米氧化锌中的一种或多种。纳米材料的粒径在1-100nm，所述纳米材料的添加量占肥料重量的0.1％-5％。上述硝酸、磷灰石、尿素的用量为任意配比，优选的，所述硝酸、磷灰石、尿素的重量比为，硝酸：磷灰石：尿素＝1～100：1～100：1～100。本发明还提供了一种上述方法制备的纳米增效尿素硝酸磷肥。本发明相对于现有技术所具有的优点及有益效果。(1)、加入了纳米材料，能够补充钙、镁、硅、锌等中微量元素，该材料为纳米结构，化学性质稳定，不与硝酸磷肥中的其它成分反应，纳米材料具有活性高、易利用，同时促进作物对大量元素氮磷钾吸收的优点，促进作物生长；(2)加入的纳米材料能够使尿素增效，提高尿素的利用率；(3)、针对蒸发水分这一环节不能提高聚磷酸的聚合度的缺点，提出利用常压或者加压的方式蒸馏，提高聚合度和聚合率，聚磷酸铵具有化学稳定性好、吸湿性小、分散性优良、比重小、毒性低等优点，改善肥料性能；(4)高聚合度的聚磷酸铵与尿素配合作用，使作物对NP的吸收更好，提高NP的利用率，有利于作物生长。附图说明图1为现有工艺路线图。图2为本发明工艺路线图。具体实施方式实施例1纳米增效尿素硝酸磷肥A的制备一种纳米增效尿素硝酸磷肥的制备方法，包括以下步骤：(1)用20kg硝酸消化300kg磷灰石；(2)50kg尿素与酸解液加成反应，温度100-105℃，反应时间10min；(3)加入氨中和至pH为6.6；(4)压力降至-0.05MPa进行蒸发浓缩，浓缩到含水量1％重量；(5)加入15kg纳米材料(4kg纳米碳酸钙、4kg纳米二氧化硅、4kg纳米氧化镁、3kg纳米氧化锌，纳米材料的粒径在20-80nm)，温度为170℃,增压至101.32kPa常压下发生聚合反应，反应2小时，生成聚磷酸盐，再进行造粒得到纳米增效尿素硝酸磷肥A。实施例2纳米增效尿素硝酸磷肥B的制备一种纳米增效尿素硝酸磷肥的制备方法如图2所示，包括以下步骤：(1)用15kg硝酸消化250kg磷灰石；(2)60kg尿素与酸解液加成反应，温度100-105℃，反应时间10min；(3)加入氨中和至pH为6.6；(4)压力降至-0.05MPa进行蒸发浓缩，浓缩到含水量1％重量；(5)加入12kg纳米材料(3kg纳米二氧化硅、3kg纳米膨润土、3kg纳米碱式碳酸镁、3kg纳米氧化锌，纳米材料的粒径在20-80nm)，温度为170℃,增压至135.22kPa常压下发生聚合反应，反应1.5小时，生成聚磷酸盐，再进行造粒得到纳米增效尿素硝酸磷肥B。对比例1与实施例1不同的是，对比例1步骤(5)中增压至90.087kPa，反应温度为170℃，反应2小时，生成纳米增效尿素硝酸磷肥1。对比例2与实施例1不同的是，对比例2步骤(5)中压力保持为-0.05MPa，反应温度为170℃，反应2小时，生成纳米增效尿素硝酸磷肥2。对比例3与实施例1不同的是，对比例3步骤(5)中增压至55.32kPa，反应温度为108℃，反应2小时，生成纳米增效尿素硝酸磷肥3。对比例4与实施例1不同的是，对比例4中的“15kg纳米材料(4kg纳米碳酸钙、4kg纳米二氧化硅、4kg纳米氧化镁、3kg纳米氧化锌，纳米材料的粒径在20-80nm)”不选用纳米级的，而是用普通碳酸钙、二氧化硅、氧化镁、氧化锌代替，其他工艺方法不变，生成硝酸磷肥4。效果实施例采用纸层析法分析各实施例和对比例制备的聚磷酸盐的含量，表1中聚磷酸盐的含量计算方法为：聚磷酸盐wt％＝(焦磷酸盐+三聚磷酸盐+高聚物)/(焦磷酸盐+三聚磷酸盐+高聚物+正磷酸盐)，将实施例1-2和对比例1-4制备的硝酸磷肥施用在小麦作物地上，比较尿素的利用率以及增产情况，尿素利用率是设置不施尿素区和施硝酸磷肥区两个基本处理，尿素利用率％＝(施硝酸磷肥区作物吸氮量-无尿素区作物吸氮量)/施尿素量，增产百分数是相对于施用普通肥的产量，结果如下表1：表1从表1中聚磷酸盐的含量可以看出，实施例1-2制备的硝酸磷肥中的含量要高于对比例，这说明实施例1-2的压力和温度对提高聚磷酸盐的聚合度更有利，更适宜生成聚磷酸盐，聚合度更高；从尿素利用率来看，实施例1-2的利用率高于对比例1-4，从对比例4可以看出，不使用纳米材料，尿素的利用率降低更多，这说明纳米材料影响作物对尿素的吸收利用；从增产效果可以看出，实施例1-2的增产效果明显，由此可以看出，实施例1-2工艺方法制备的硝酸磷肥能够促进作物生长。根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。