一种双组分氮磷钾钙复合肥及其制备方法

本发明属于化肥制备领域，具体涉及一种双组分氮磷钾钙复合肥及其制备方法，特别地，涉及一种水溶性氮磷钾钙比例可调的双组分氮磷钾钙复合肥及其制备方法。

背景技术：

1、氮肥、磷肥、钾肥是农业生产中最常用的肥料，而氮、磷、钾是植物生长发育所必需的营养元素，又称为“肥料三要素”。我国肥料元素比例长期失衡，化肥产业长期面临着多氮少磷缺钾的局面，难以满足农业生产上的需求，年肥料进口量巨大。

2、研究者发现，在一定的条件下，两个或多个养分元素结合的生理效应大于或超过它们各自效应之和，即养分因子之间存在交互作用。复合肥料的增产效果要远大于单一品种的肥料，目前国内多通过对磷矿、钾矿进行酸化处理得到磷钾复合肥，在酸化过程中引入氨水或铵盐得到氮磷钾复合肥。但全球矿物质资源有限，尤其是国内矿物质的低效开发利用，加速了资源衰竭速度，所以有必要开发高效的比例可调的复合肥。

3、土壤中的植酸态有机磷可以促进植物对磷的吸收，其作为辅助剂(植酸含量为0.2wt％-15wt％)已被引入到肥料体系中(例如cn104341240a；cn108083905a；cn105985171a)，而植酸钙也被证明能够促进水稻幼苗更好的生长，所以有必要开发基于植酸(肌醇六磷酸)的复合肥。

技术实现思路

1、为了改善上述技术问题，本发明提供一种双组分氮磷钾钙复合肥，其原料包括固相组分和液相组分；

2、所述固相组分包括氮磷钾钙沉淀物；

3、所述液相组分包括植酸溶液或磷酸溶液。

4、根据本发明，所述固相组分和液相组分的含量比为1:1～10:1(g/ml)，示例性地为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1。

5、本发明中，所述氮磷钾钙沉淀物不溶于水。

6、根据本发明，所述氮磷钾钙沉淀物中，氮、磷、钾和钙的摩尔比为(0.3～1.5):(2～6):(0.5～2):(1～5)，优选为(0.3～1):(2～5):(0.5～2):(1～2.5)。

7、根据本发明，所述氮磷钾钙沉淀物的原料包括植酸水溶液、氢氧化钾、氨和钙源，所述植酸水溶液、氢氧化钾、氨和钙源的加入量按照氮、磷、钾和钙的摩尔计量比添加。

8、根据本发明，所述植酸水溶液的浓度为16wt％-60wt％，示例性地为16wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％。

9、根据本发明，所述钙源选自氢氧化钙和碳酸钙中的至少一种。

10、本发明的双组分氮磷钾钙复合肥中液体组分和固体组分分开储存，在使用时，将液体组分和固体组分混合，或者将固体组分溶于液体组分后，再加入水中。

11、根据本发明，将所述固相组分、液相组分与水混合，得到双组分氮磷钾钙复合肥水溶液，其中，水的含量为固相组分重量的1000-2000倍。优选地，先将所述固相组分和液相组分混合，再加入水混合，得到双组分氮磷钾钙复合肥水溶液。

12、根据本发明，所述固相组分为微纳米颗粒，其平均粒径为5～800nm，优选为40～800nm。

13、本发明还提供一种所述双组分氮磷钾钙复合肥的制备方法，所述包括以下步骤：

14、(s1)将植酸水溶液、氢氧化钾、氨、钙源混合，得到混合溶液，将混合溶液反应，制备得到氮磷钾钙沉淀物，即固相组分；

15、(s2)将植酸或磷酸与水混合，得到液相组分；

16、(s3)将步骤(s1)中固相组分、步骤(s2)中液相组分混合，得到所述双组分氮磷钾钙复合肥。

17、根据本发明，所述方法还包括步骤(s4)，将所述双组分氮磷钾钙复合肥溶于水中，得到双组分氮磷钾钙复合肥的水溶液。具体的，将步骤(s1)中固相组分、步骤(s2)中液相组分和水混合，得到所述双组分氮磷钾钙复合肥的水溶液。

18、根据本发明，步骤(s1)具体为，先将植酸水溶液、氢氧化钾和氨混合反应，再加入钙源反应，得到氮磷钾钙沉淀物，即固相组分。

19、根据本发明，步骤(s1)中，反应的时间为3-8h。

20、示例性地，先将先将植酸水溶液、氢氧化钾和氨混合反应1-3h，再加入钙源反应2-5h，得到氮磷钾钙沉淀物，即固相组分。

21、根据本发明，步骤(s1)中，所述植酸水溶液、氢氧化钾、氨和钙源的加入量按照氮、磷、钾和钙的摩尔计量比添加。

22、根据本发明，步骤(s1)中，所述氮磷钾钙沉淀物中，氮、磷、钾和钙的摩尔比为(0.3～1.5):(2～6):(0.5～2):(1～5)，优选为(0.3～1):(2～5):(0.5～2):(1～2.5)。

23、根据本发明，步骤(s1)中，所述植酸水溶液的浓度为16wt％-60wt％，示例性地为16wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％或60wt％。

24、根据本发明，所述氢氧化钾的含量为混合溶液的1wt％-8wt％。

25、根据本发明，步骤(s1)中，所述氨以氨水的形式加入，氨水的质量为混合溶液的0.3wt％-2.5wt％。

26、根据本发明，步骤(s1)中，钙源的质量为混合溶液的1wt％-10wt％。

27、根据本发明，步骤(s1)还包括后处理步骤，将植酸水溶液、氢氧化钾、氨、钙源混合反应得到的混合物进行固液分离，取固体物，和/或干燥，即为固相组分。例如采用过滤或离心的方式进行固液分离。

28、根据本发明，所述步骤(s2)中，液相组分中，植酸水溶液或磷酸水溶液的质量浓度为15wt％～70wt％，优选为20wt％-50wt％。

29、根据本发明，所述步骤(s3)中，固相组分和液相组分的比例为1:1～10:1(g/ml)，示例性地为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1。步骤(s4)中，加入水的含量为固相组分重量的1000-2000倍。

30、作为本发明示例性的实施方案，所述氮磷钾钙复合肥的制备方法具体包括以下步骤：

31、(1)在反应容器中加入植酸水溶液，再加入氢氧化钾和氨水溶液，搅拌反应完全，得到氮磷钾混合物溶液；

32、(2)在步骤(1)中继续加入钙源，得到混合溶液，搅拌混合反应，得到氮磷钾钙混合物；

33、(3)将步骤(2)中得到氮磷钾钙混合物经过滤或离心分离，取固体，经干燥得到所述氮磷钾钙肥沉淀物，即固相组分；

34、(4)将植酸或磷酸溶于水中，搅拌，得到液相组分；

35、(5)将步骤(3)中的固相组分、步骤(4)中的液相组分混合溶解，得到所述双组分氮磷钾钙复合肥；

36、(6)将步骤(5)中所述双组分氮磷钾钙复合肥溶于水中，搅拌后，得到所述双组分氮磷钾钙复合肥的水溶液。

37、本发明的有益效果：

38、本发明的双组分氮磷钾钙复合肥中氮磷钾钙比例可调，具体为：将植酸与氢氧化钾、氨、钙源发生中和反应(或者复分解反应)，得到以植酸(肌醇六磷酸)为基体的氮磷钾钙沉淀物，即所述双组分氮磷钾钙复合肥的固相组分；利用植酸或磷酸的螯合作用(或者复分解作用)作为复合肥的液相组分，使固相组分在液相中溶解并均匀分散，得到所述双组分氮磷钾钙复合肥。

39、本发明制备的固液双组分氮磷钾钙复合肥，其中的氮磷钾钙元素比例可调，固相组分为微纳米颗粒，固相组分与液相组分混合后可快速在水中分散均匀，方便施用和植物吸收利用。

40、本发明复合肥中固体组分不包含水，而液相组分含有少量的水，方便运输，减少运输的量，降低运输成本。