CN102674932A

CN102674932A - 一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法

Info

Publication number: CN102674932A
Application number: CN2012101519810A
Authority: CN
Inventors: 强西怀; 薛强; 张辉
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-16
Also published as: CN102674932B

Abstract

本发明提供一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法。先将废弃动物角蛋白用碱性物质水解，并加入酸性物质调节酸碱度，再加入尿素、腐植酸类物质、秸秆、锯末及黄土等物质进行堆肥，最后经过干燥和粉碎得到固体粉末状有机复合肥。本发明所制得的有机复合肥具有营养丰富、肥效高而持久、易吸收、绿色环保等特点。本发明既可减轻废弃动物角蛋白的污染治理压力，又制备出一种有机复合肥，将其推广应用到农业方面，符合现代绿色农业的发展趋势。

Description

一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法

技术领域

本发明属于废弃物资源化利用领域，涉及一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法。

背景技术

角蛋白是蛋白质的一种，是一类结构纤维硬蛋白，存在于人和动物的表皮、毛发、鳞、羽、甲、蹄、角、爪、喙、丝及其它结构中。我国年产几十万吨角蛋白材料，它以各种动物的毛发、羽毛、蹄等为主要形式，富含氨基酸和二硫键。目前，我国大量的角蛋白原材料被废弃，如制革厂产生的废弃牛毛、猪毛、没有纺织价值的羊毛、养殖场废弃的动物毛发和蹄、角、禽类羽毛、理发店的头发等都没能得到广泛而有效的利用，造成了严重的资源浪费和环境污染。

回收利用这些废弃动物角蛋白材料，一方面可以减少这些废弃物对环境和生态造成的污染，另一方面又可以减少角蛋白资源的浪费，将其进行资源化利用。天然角蛋白的加工和利用已经有很长的历史。随着人们对角蛋白理论与应用研究的开展，角蛋白粉已经广泛应用于饲料中，并且国内外有很多人在利用角蛋白开发表面活性剂、絮凝剂、氨基酸产品和系列保健品等方面有一定的研究成果。可生物降解塑料和生物医学材料越来越受到广泛的重视。但这些还远远不能解决废弃角蛋白的浪费问题和环境污染问题。因此很有必要开发角蛋白新的利用方向，以拓宽角蛋白的利用范围。

角蛋白中含有丰富的氨基酸和硫元素，在自然界中较难降解。将其化学降解后用来生产有机化肥，不失为一个废弃角蛋白资源化利用的可行方案。

王宇新等人的专利CN1887827A公开了一种以废弃角蛋白为载体的尿素缓释肥的制备方法。该缓释肥可有效控制尿素的释放速率，缓释尿素的累积淋出分率可控制在22%～62%，接近商品缓释肥的累积淋出率。但这种角蛋白基缓释肥成品仍然是养分组成单一的氮肥。

专利CN101302124A公开了一种多元素生物复合肥及其制备方法，该化肥含有多种营养元素，具有改质松土、生态环保等特点。该方法中，直接将废弃角蛋白物质与其他物质混合后进行生物发酵，而并未事先对其进行化学或者降解处理。由于角蛋白物质在自然界中较难降解，成品化肥中仍可能含有部分在土壤中不能降解的角蛋白物质，故废弃角蛋白物质的有效利用率也不够高。该复合肥中磷和钾的含量均较小。

公开号CN101648826A的专利公开了一种新型氨基酸有机肥料及其制备方法：皮肉骨粉、鸡鸭鹅羽毛通过加水，在0.4～0.9MPa的压力下，高温蒸煮2～6小时后粉碎，制成动物蛋白有机原料，再将动物蛋白有机原料6～8份、腐植酸粉2～4份，混合搅拌均匀，再经成球、烘干、冷却、筛选等步骤制成成品。这种制备方法中动物蛋白有机料的制备条件较为苛刻（高温、高压），对仪器和设备的要求较高，成本较高；另一方面，成品中的有效氮磷钾总量及分布范围均较小，需要额外配合使用无机矿物肥料以满足肥效要求。

申请号201010183263.2的专利公开了一种氨基酸生物渔肥及其制备方法。这种渔肥既能满足鱼类生长的营养需求和培肥水体养鱼，又能改良水质，提高鱼类免疫力，减少病虫害发生，增加养鱼产量，降低养鱼成本，改善鱼类品质。此专利中角蛋白水解物的制备采用酸水解法，即先用质量2倍于毛发的盐酸在110℃左右（较高）条件下水解，然后用大量99.9%的液氨进行中和，在消耗了大量物料的同时，产生了多余的水，势必增加了减压干燥这一步骤。整个制备过程复杂且周期较长，能源消耗大，生产成本较高。

名称为“腐植酸有机复合肥”的专利公布了一种腐植酸有机复合肥。该腐植酸有机复合肥是由腐植酸50～60份、氯化钾25～35份、尿素30～35份、磷酸二铵35～50份、添加剂1～5份几种原料混合而成的。它的生产方法简单易行，主要养分齐全，但其有机质成分较为单一，且所用原料均为工业用品，未涉及废弃物的有效利用。

袁登辉于2002年10月30日公开了专利：氨基酸发酵有机肥的制造方法。发明人用硫酸和水将动植物蛋白原料水解，用氢氧化钾中和水解混合产物至中性，再加入污泥、动物粪、啤酒糟、植物饼粕、草炭及发酵菌，经发酵制成有机复合肥。该氨基酸发酵有机肥具有丰富的营养元素及有机质。该专利中，用酸对角蛋白物质进行水解，酸用量大，水解效率较低，且水解产物（角蛋白多肽）分子量较大（不利于植物吸收）。发酵工序主要针对污泥、动物粪、植物饼粕等，对角蛋白的降解作用不明显，故该工序对进一步增加角蛋白的利用率贡献不大。

专利CN 102206109A（2011.10.05），发明人先以氢氧化钾水解羽毛，用85%磷酸溶液调节水解液酸碱度，再加入多种无机盐及腐植酸助剂和适量水复合制成角蛋白肥料。该角蛋白肥料的氨基酸及无机肥含量较高，且易于土壤吸收，但有机质含量相对较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，该方法制备所得复合肥除富含氮、磷、钾等多种植物生长所需的主要营养成分外，又含有一定量有机质和S、Ca、Mg等微量元素，是一种富含多种营养元素的有机复合肥，可用于农作物的基肥及追肥。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。

（1）按质量份数向带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的反应釜中加入100份预处理后的废弃动物角蛋白材料、10份尿素以及700～900份水，浸泡2～5小时后向反应釜中再加入14～40份碱性物质，然后升温至70～90℃回流搅拌4～8小时，回流搅拌后冷却，冷却至室温后用酸性物质调节pH至5～7，得混合物A；

（2）将0～70份尿素、10～40份粉碎后的秸秆或锯末、10～20份腐植酸类物质、5～10份黄土以及水加入混合物A中、混合均匀后堆成长条垛，长条垛于25℃、通风条件下堆置10～20天，得混合物B；

（3）将混合物B于烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，得到的粉末状固体即为有机复合肥。

所述预处理的方法为：将废弃动物角蛋白材料用水浸泡、清洗，然后晾干、剪碎，备用。

所述废弃动物角蛋白材料为头发、牛毛、羊毛、猪毛、牲畜蹄、牲畜角、牲畜指甲或禽类羽毛中的至少一种。

所述碱性物质为氢氧化钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二铵或乙二胺中的至少一种。

所述酸性物质为硝酸、磷酸二氢钾或磷酸二氢铵中的至少一种。

所述秸秆为麦秸、稻草、玉米秸、豆秸或油菜秸中的至少一种。

所述腐植酸类物质为腐植酸、腐植酸钠、腐植酸钾或腐植酸铵中的至少一种。

本发明所述以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法先将废弃动物角蛋白用碱性物质水解，并加入酸性物质调节酸碱度，再加入秸秆或锯末、腐植酸类物质及黄土等进行堆肥，最后经过干燥和粉碎得到固体粉末状有机复合肥；本发明以“角蛋白碱水解——酸碱中和——复配、堆肥”的生产路线为主导思想，使废弃角蛋白物质的利用率接近100%，方法简单，制备条件缓和，能耗相对较小，产率高；制备得到的有机复合肥除富含氮、磷、钾等多种植物生长所需的主要营养成分外，还含有一定量有机质和S、Ca、Mg等微量元素，且绝大多数营养元素均以植物容易吸收的形式存在，在增强土壤肥力的同时，能补充土壤中所缺少的部分微量元素和有机质，具有营养丰富、肥效高而持久、易吸收、绿色环保等优势。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一

用清水浸泡、清洗废弃羊毛至干净后晾干，剪碎至1～10mm；取100g上述剪碎的废弃羊毛置于带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的玻璃仪器中，向玻璃仪器中再加入10g尿素和700mL水浸泡3小时，浸泡后加入6g氢氧化钠和15g磷酸氢二钾（用少量水溶解后加入），升温至70℃，回流搅拌4小时后冷却至室温，然后再加入30g质量分数50%的硝酸溶液、5g磷酸二氢钾和4g磷酸二氢铵调节pH至5.5，得混合物A；向混合物A中加入30g尿素、40g粉碎后的秸秆、10g腐植酸钾、10g黄土及适量水，混合搅拌均匀后堆成长20厘米，宽15厘米，高10厘米的长条垛，将长条垛在25℃左右、水分含量（水的质量分数为40～60%）基本不变（过程中可补加适量水）和避雨、露天通风条件下堆置10～15天，得到混合物B；将混合物B在80℃烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，粉碎得到的粉末状固体即为有机复合肥。

此实施例中制备的有机复合肥，其N含量≥16.17%，P₂O₅含量≥4.71%，K₂O含量≥4.37%，氮磷钾营养总量≥25.25%，有机质含量≥53.87%，属于低浓度有机复合肥，氮含量相对较高，适合做追肥。

实施例二

用清水浸泡、清洗牲畜蹄、牲畜角及其指甲至干净后晾干，粉碎成粉末；取100g粉末置于带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的玻璃仪器中，向玻璃仪器中再加入10g尿素和700mL水浸泡2小时，浸泡后加入30g磷酸氢二钾、5g磷酸氢二铵、3g氢氧化钠（用少量水溶解后加入），升温至75℃，回流搅拌7小时后冷却至室温，然后加入10g质量分数50%的硝酸溶液、10g磷酸二氢钾和5g磷酸二氢铵调节pH至6.0，得混合物A；向混合物A中加入10g粉碎后的秸秆、10g腐植酸钾、5g黄土及适量水，混合搅拌均匀后堆成长20厘米，宽15厘米，高10厘米的长条垛，将长条垛在25℃左右、水分含量（水的质量分数为40～60%）基本不变（过程中可补加适量水）和避雨、露天通风条件下堆置15～17天，得到混合物B；将混合物B在80℃烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，粉碎得到的粉末状固体即为有机复合肥。

此实施例中制备的有机复合肥，其N含量≥12.68%，P₂O₅含量≥12.03%，K₂O含量≥10.65%，氮磷钾营养总量≥35.36%，有机质含量≥48.66%，属于中浓度有机复合肥，氮、磷含量相对较高，适合做追肥或基肥。

实施例三

用清水浸泡、清洗废弃猪毛至干净后晾干，剪碎至1～10mm；取100g上述剪碎的废弃猪毛置于带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的玻璃仪器中，向玻璃仪器中再加入10g尿素和800mL水浸泡4小时，浸泡后加入14g氢氧化钠（用少量水溶解后加入），升温至80℃，回流搅拌5小时后冷却至室温，然后加入38g磷酸二氢钾、50g质量分数50%的硝酸溶液和10g磷酸二氢铵调节pH至5.0，得混合物A；向混合物A中加入70g尿素、15g粉碎后的秸秆、10g腐植酸铵、10g腐植酸钾、5g黄土及适量水，混合搅拌均匀后堆成长20厘米，宽15厘米，高10厘米的长条垛，将长条垛在25℃左右、水分含量（水的质量分数为40～60%）基本不变（过程中可补加适量水）和避雨、露天通风条件下堆置10～15天，得到混合物B；将混合物B在80℃烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，粉碎得到的粉末状固体即为有机复合肥。

此实施例中制备的有机复合肥，其N含量≥20.12%，P₂O₅含量≥8.45%，K₂O含量≥4.58%，氮磷钾营养总量≥33.15%，有机质含量≥37.98%，属于中等浓度有机复合肥，氮含量相对较高，适合做追肥。

实施例四

用清水浸泡、清洗牲畜蹄、牲畜角及其指甲至干净后晾干，粉碎成粉末；取100g粉末置于带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的玻璃仪器中，向玻璃仪器中再加入10g尿素和700mL水浸泡2小时，浸泡后加入10g磷酸氢二钾、10g磷酸氢二铵（用少量水溶解后加入），升温至75℃，回流搅拌7小时后冷却至室温，然后加入25g质量分数50%的硝酸溶液、10g磷酸二氢钾和10g磷酸二氢铵调节pH至6.0，得混合物A；向混合物A中加入20g尿素、10g粉碎后的秸秆、10g腐植酸钾、5g黄土及适量水，混合搅拌均匀后堆成长20厘米，宽15厘米，高10厘米的长条垛，将长条垛在25℃左右、水分含量（水的质量分数为40～60%）基本不变（过程中可补加适量水）和避雨、露天通风条件下堆置15～17天，得到混合物B；将混合物B在80℃烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，粉碎得到的粉末状固体即为有机复合肥。

此实施例中制备的有机复合肥，其N含量≥15.16%，P₂O₅含量≥8.74%，K₂O含量≥4.11%，氮磷钾营养总量≥28.01%，有机质含量≥42.99%，属于低浓度有机复合肥，氮含量相对较高，适合做追肥。

实施例五

用清水浸泡、清洗禽类羽毛至干净后晾干，剪碎至1～10mm；取100g上述剪碎的禽类羽毛置于带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的玻璃仪器中，向玻璃仪器中再加入10g尿素和900mL水浸泡3小时，浸泡后加入33g磷酸氢二钾（用少量水溶解后加入），升温至80℃，回流搅拌6小时后冷却至室温，然后加入10g质量分数50%的硝酸溶液和19g磷酸二氢钾调节pH至6.5，得混合物A；向混合物A中加入20g粉碎后的秸秆、15腐植酸钾、5g黄土及适量水，混合搅拌均匀后堆成长20厘米，宽15厘米，高10厘米的长条垛，将长条垛在25℃左右、水分含量（水的质量分数为40～60%）基本不变（过程中可补加适量水）和避雨、露天通风条件下堆置10～12天，得到混合物B；将混合物B在80℃烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，粉碎得到的粉末状固体即为有机复合肥。

此实施例中制备的有机复合肥，其N含量≥11.02%，P₂O₅含量≥11.28%，K₂O含量≥12.44%，氮磷钾营养总量≥34.74%，有机质含量≥56.35%，属于中浓度有机复合肥，磷、钾含量相对较高，适合做基肥。

实施例六

用清水浸泡、清洗废弃猪毛至干净后晾干，剪碎至1～10mm；取100g上述剪碎的废弃猪毛置于带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的玻璃仪器中，向玻璃仪器中再加入10g尿素和800mL水浸泡4小时，浸泡后加入20g磷酸氢二钾、15g磷酸氢二铵和5g乙二胺（用少量水溶解后加入），升温至80℃，回流搅拌5小时后冷却至室温，然后加入38g磷酸二氢钾调节体pH至7.0，得混合物A；向混合物A中加入30g尿素、15g粉碎后的秸秆、10g腐植酸铵、10g腐植酸钾、5g黄土及适量水，混合搅拌均匀后堆成长20厘米，宽15厘米，高10厘米的长条垛，将长条垛在25℃左右、水分含量（水的质量分数为40～60%）基本不变（过程中可补加适量水）和避雨、露天通风条件下堆置12～15天，得到混合物B；将混合物B在80℃烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，粉碎得到的粉末状固体即为有机复合肥。

此实施例中制备的有机复合肥，其N含量≥16.11%，P₂O₅含量≥14.51%，K₂O含量≥9.63%，氮磷钾营养总量≥40.25%，有机质含量≥45.23%，属于高浓度有机复合肥，氮、磷含量相对较高，适合做追肥或基肥。

实施例七

用清水浸泡、清洗废弃牛毛至干净后晾干，剪碎至1～10mm；取100g上述剪碎的废弃牛毛置于带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的玻璃仪器中，向玻璃仪器中再加入10g尿素和900mL水浸泡5小时，浸泡后加入6g氢氧化钠、6g磷酸氢二钾和5g乙二胺（用少量水溶解后加入），升温至90℃，回流搅拌8小时后冷却至室温，然后加入20g质量分数50%的硝酸溶液和28g磷酸二氢钾调节pH至5.5，得混合物A；向混合物A中加入10g尿素、30g粉碎后的秸秆、15g腐植酸铵、10g黄土及适量水，混合搅拌均匀后堆成长20厘米，宽15厘米，高10厘米的长条垛，将长条垛在25℃左右、水分含量（水的质量分数为40～60%）基本不变（过程中可补加适量水）和避雨、露天通风条件下堆置17～20天，得到混合物B；将混合物B在80℃烘箱中烘干后用粉碎机粉碎，粉碎得到的粉末状固体即为有机复合肥。

此实施例中制备的有机复合肥，其N含量≥15.31%，P₂O₅含量≥8.30%，K₂O含量≥6.31%，氮磷钾营养总量≥29.92%，有机质含量≥62.15%，属于低浓度有机复合肥，氮含量相对较高，适合做追肥。

本发明具有以下优点：

1.本发明为废弃动物角蛋白物质提供了一条新的资源化利用途径，将废弃动物角蛋白物质制成有机复合肥应用于农业，同时还能减少废弃角蛋白物质对环境的污染。

2.本发明方法简单，成本低，废弃角蛋白的利用率接近100%。制备的有机复合肥中N、P、K的含量分布范围广：N含量为5～25%，P₂O₅含量为4～20%，K₂O含量为4～12%，氮磷钾营养总含量为25～52%，有机质含量为25～70%，适用于绝大多数农作物，并且含有S、Ca、Mg等微量元素。能增强土壤肥力，补充土壤中所缺少的微量元素，调节并缓冲土壤pH，提高土壤中的微生物活性，具有营养丰富、肥效高而持久、易吸收、绿色环保等特点。

3．将羽毛等废弃动物角蛋白物质在适量尿素溶液中浸泡一段时间，能加快角蛋白的水解速率，使水解更加彻底；另一方面，将水解产物与其他有机质混合后堆肥，可延续未水解角蛋白的降解，进一步提高角蛋白的利用率。

Claims

1.一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，其特征在于：所述预处理的方法为：将废弃动物角蛋白材料用水浸泡、清洗，然后晾干、剪碎，备用。

3.根据权利要求1所述一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，其特征在于：所述废弃动物角蛋白材料为头发、牛毛、羊毛、猪毛、牲畜蹄、牲畜角、牲畜指甲或禽类羽毛中的至少一种。

4.根据权利要求1所述一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，其特征在于：所述碱性物质为氢氧化钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二铵或乙二胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，其特征在于：所述酸性物质为硝酸、磷酸二氢钾或磷酸二氢铵中的至少一种。

6.根据权利要求1所述一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，其特征在于：所述秸秆为麦秸、稻草、玉米秸、豆秸或油菜秸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述一种以废弃动物角蛋白物质为原料制备有机复合肥的方法，其特征在于：所述腐植酸类物质为腐植酸、腐植酸钠、腐植酸钾或腐植酸铵中的至少一种。