CN103328412A - 从有机废物中生产颗粒状有机矿物肥料的方法及用于实施该方法的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业产业，特别涉及有机废物材料（畜禽养殖废弃物、生活及工业废水、秸秆、泥炭和其他有机物质）的处理以生产颗粒状的有机矿物肥料。从有机废物材料中生产颗粒状有机矿物肥料的方法包括进给混合物组分、去除机械杂质、与添加的矿物组分混合、碾磨、净化、均质化、颗粒化以及干燥。所述碾磨、净化、均质化及颗粒化在连续操作的加热辊上同时进行，使待处理的块料通过所述辊的成型环并被切割形成颗粒。颗粒在脉冲真空模式中操作的连续操作的加热真空干燥机内被干燥至设定的水分含量。从有机废物材料中生产颗粒状有机矿物肥料的设备包括用于供给混合物组分、去除机械杂质、混合、碾磨、净化、均质化、颗粒化以及干燥的装置。所述用于碾磨、净化、均质化及颗粒化的装置为一个或多个彼此平行安装的水平加热辊的形式。在所述辊的端部设有用于切割颗粒的带有刀片的成型环。干燥装置是连续操作的加热真空干燥机的形式，其通过带有快速响应阀的管道连接至接收器和真空泵。本发明使得可以缩短运行过程周期所需的时间量并能生产出使用性能提高的颗粒。

Description

从有机废物中生产颗粒状有机矿物肥料的方法及用于实施该方法的设备

本发明涉及农业，即有机废物（畜禽养殖场、家庭及工业废水、秸秆、泥炭和其他有机物）的处理,并且可被用来生产颗粒形式的有机矿物肥料。

根据目前正在使用的生产颗粒状有机矿物肥料(RF专利号2198152S05F3/00,14/06/2000）的方法，半液态肥料、吸水材料、填充物以及矿物掺和料按剂量被供给到混合器中，被混合，然后使产生的块料在滚筒中形成为颗粒状。颗粒状有机矿物混合物的湿度为55-60%。颗粒化之后，有机矿物肥料通过生物热方式被消毒。

这种方法的缺点在于：由于缺少对所产生的颗粒进行强制干燥，因而设备的生产率低下，吸水材料上的作用不足以使其与矿物掺和料和液态肥料的组分深入地浸渍，不能获得相等尺寸的标准颗粒。

目前使用用于处理农业工业废物以获得有机或复合有机矿物肥料的生产线（RF专利号2118631 S05F3/06,10/09/1998）。将农业工业复合物的湿废物装入堆积罐中，这些湿废物从所述堆积罐通过输送器按剂量被供送到混合器中。所产生的物料被送入干燥室中，所述干燥室中供应有冷却剂气体，该冷却剂气体使所述湿废物脱水和消毒。在所述干燥室中，将废物的大块夹杂物进行压碎、破碎和分散。

该生产线的缺点在于其被设计成仅用于处理农业工业复合物；该生产线很笨重，且需要漫长的干燥过程。

目前使用一种从有机废物中生产颗粒状有机矿物肥料的方法及用于实现该方法的设备（RF专利No.2135437 S05F3/00,3/06,27/08/1999），在该装置中，通过用沿设备的长度周期性运动的电液放电作用在混合物上，来进行有机废物的混合、碾磨、移动和均质化。在上述操作完成之后，对处理过的物料进行脱水和颗粒化。

用于执行该方法的设备包括用于去除固体、供应混合物组分、混合、碾磨、移动、均质化、脱水和颗粒化的装置；其中用于混合、碾磨、均质化和移动的装置在其外壳内被制成电液室的形式，以确保放电沿其长度周期性地运动，并放置若干对电极，并且用于脱水和颗粒化的装置被放置在所述室的输出端。

然而，已知放电会引起各种非受控的化学过程的发生，并且因此形成各种各样的物质直至形成可能会影响肥料质量的有毒物质。

根据相似特征的数量和已解决的技术问题，最接近要求保护的本发明的发明是从有机废物中生产颗粒的方法及用于实现该方法的设备（专利号641871 USSR,S05F3/00,13/11/1974）。根据该方法，将机械杂质从有机废物中去除，然后将该有机废物混合、碾磨、然后通过珠状物的形成所造成的挤压和随后其由于自由坠落在输送器上而发生的破碎而实现颗粒化。首先在振动多孔板上用热气进行颗粒的干燥，随后使颗粒在料斗中暴露，然后在固定式多孔板上继续进行干燥，随后将其冷却。

该方法在如下设备中实现，该设备包括用于去除固体、混合、碾磨、颗粒化以及用热气进行干燥的装置。为进行颗粒化，使用了一种装置，该装置被制成具有引出喷嘴的螺杆挤出机，输送器位于该引出喷嘴的下方，用于利用热气进行干燥的装置被制成具有倾斜底部的固定式多孔板和振动式多孔板的形式，在该倾斜底部的下方安装有用于热空气供应的管子。在多孔板之间设置有用于颗粒暴露的料斗，固定式多孔板的端部安装有用于冷空气供应的管子。

该发明具有与多阶段处理相关联的较长的处理周期，这需要较大的工业区域和较高的能源成本。此外，由于颗粒自发形成，因此所获得的颗粒尺寸不均，并且它们未提供所需的性能参数（强度、和消毒程度）。

所提出的本发明的工程问题在于通过使单独的操作结合起来而缩短用以获得颗粒化的有机矿物肥料的处理循环的时间，同时提高所获得的颗粒的操作性能。

该问题可通过以下方式解决：在从有机废物中生产颗粒化的有机矿物肥料的生产过程中，包括：供应混合物组分；去除固体；与添加的矿物组分混合；碾磨；消毒；均质化；颗粒化以及干燥。根据本发明，碾磨、消毒、均质化和颗粒化的过程在所述加热辊上同时进行，同时使被处理的物料连续输送通过加热辊的成型环并分割成颗粒，所述干燥在连续真空脉冲模式下在加热的真空干燥机中进行。

为了在混合之前从混合物的组分中除去游离水分，通过在配备有施压辊的带式输送机中使用真空脉冲作用模式进行压出操作来执行其脱水。

当源组分出现更多的水分时，游离水分可通过在真空脉冲模式下使加热的冷却剂气体强制通过混合物组分层而额外地被去除。

在混合时向混合物中添加有机混合剂（腐殖质、泥炭、木屑等）。添加腐殖质是出于解毒的需要。

在高达不超过20%的湿度下，在加热的真空连续式干燥机中执行颗粒干燥是有利的。

根据本发明，所提出的用以实现所述方法的设备包括：用于供送混合物组分、去除固体、混合、碾磨、消毒、均质化、颗粒化和干燥的装置，并且其配备有碾磨、消毒、均质化和颗粒化的装置，该碾磨、消毒、均质化和颗粒化的装置被制成一个或多个平行安装的水平加热辊的形式，所述水平加热辊被放置在混合装置之后并且具有端部成型环，所述端部成型环在边缘处具有用于将颗粒切割成相等尺寸的刀具，用于真空干燥的装置被制成加热的真空连续式干燥机的形式，所述干燥机通过带有速动阀的管道连接至接收器和真空泵。

如果有必要，所述设备附加地包括用于预碾磨混合物组分的装置，该装置安装在用以去除固相颗粒的装置之后。

在混合装置之前，并且为使初始混合物组分脱水，所述设备可设有具有施压辊（位于滤布上方和下方）的带式真空过滤器，并且所述带式真空过滤器通过带有速动阀的管道连接至接收器和真空泵。

并且，为了将大量湿废物压出，所述设备包括附加的脱水装置，该附加的脱水装置位于主脱水装置之后，被制成具有施压辊的带式真空过滤器的形式，所述带式真空过滤器在一侧连接至加热的冷却剂气体源，而在相反侧通过带有速动阀的管道连接至接收器和真空泵，用于供应冷却剂。

这样的基本特征的集合允许将上述操作的执行结合起来，从而消除了采用用于碾磨、消毒、均质化和颗粒化的单独设备的需要。

这样，在强烈的剪切变形、压力脉冲作用以及由于在热真空脉冲作用模式下真空干燥机中的耗散使被处理的肥料被加热的情况下，所述干燥在加热的连续辊上进行。当初始混合组分出现高湿度时，通过在热真空脉冲模式下使加热的冷却剂气体强制通过而进行游离水分的初步去除。

在热真空脉冲模式下在混合器中的加热连续辊上以及真空干燥机中进行消毒。

在强烈的剪切变形下，在辊上的混合器中进行均质化。

在真空脉冲模式下执行干燥过程导致：当形成了与其深层中出现的沸腾以及向表面的迁移有关的真空脉冲并在随后通过使用冷却剂气体进行加热而使水分从肥料去除之后，肥料的湿度大幅下降，从而导致干燥过程加快。

此外，热真空脉冲模式增加了消毒、均质化效率，从而增加了颗粒的农业化肥属性。

因此，颗粒状的有机矿物肥料的生产方法及用于实施该方法的设备以其基本特征确保了不属于本领域已知的固有技术方案的新技术属性。

附图说明：

图1-用于生产颗粒状的有机矿物肥料的设备的总框图；

图2（a,b）-脱水装置（第一脱水装置和第二脱水装置）；

图3-辊。

用于从有机废物中制造颗粒状的有机矿物肥料的设备（图1）包括：

-储料斗1；

-带式输送机2，其提供原材料组分的均匀送料；

-磁力分离器3；

-石块去除器4；

-机械破裂粉碎机5（如果需要）；

-脱水装置6，其具有（参见图2a）带式真空过滤器6，该带式真空过滤器配备有位于滤布15的上方和下方的施压辊14以及真空室16，所述真空室连接至真空脉冲作用装置7；

-真空脉冲作用装置7、13，其包括真空泵、接收器、多个快速响应阀和多个管道；

-附加的脱水装置8（如果需要的话），其在结构上被实现为与脱水装置6类似，并且在滤布上方配备有（参见图2b）热的冷却剂气体17的供给装置。脱水装置和附加的脱水装置可与以下装置结合：

-用于其它组分（无机化合物、腐殖酸盐、微量营养素等）的定量给料装置9，用以确保符合有机矿物肥料的配方；

-机械混合器10；

-辊11，包括（参见图3）一个或多个平行安装的水平加热辊11，所述水平加热辊具有边缘成型环18，该边缘成型环具有刀片19，用于按尺寸切割颗粒；

-加热的连续式真空干燥机12，其连接至真空脉冲作用装置13；

该方法以如下方式实现：

将肥料（有机废物）的原料组分装载到储料斗1中，并通过带式输送机2将所述原料组分传送到对固态颗粒的净化操作，首先在磁力分离器3中进行，然后传送到石块去除器4。接着，如果需要的话，将净化后的原料组分供送到用于预碾磨的机械破碎粉碎机5，当原料组分出现60-85%的高湿度时随后再供送至脱水装置6。通过在配备有施压辊14的带式真空过滤器6（参见2a）内进行压出而完成脱水，所述施压辊在真空室16的区域中位于滤布15的上方和下方。在压出周期期间，原料组分受到真空脉冲作用，与通常的真空处理相比，真空脉冲作用的特征在于使被处理的材料急剧减压，因此发生了更强烈的蒸发以及材料的快速干燥。

如果需要的话，通过附加的脱水装置8实现使加热的冷却剂气体从用于热气供应的单元17真空脉冲强制通过混合物组分层。能量真空脉冲作用模式的使用允许以高速实现强制通过，从而以高湍流度从表面去除游离水分。

脱水后的原料组分被供送到机械混合器10中，肥料的其他组分（腐殖质、矿物肥料以及微量营养素）从定量给料装置9被供送到机械混合器中。

在混合器10中进行混合后，混合物被供送至辊11，在该辊处进行包括碾磨、消毒、均质化以及干燥至20-60%的水分含量的最后的操作。上述操作随着颗粒的成型在加热的连续式辊11中直接地同时进行（参见图3），这在使被处理的块料通过端部成型环11、辊18以及用刀片19进行切割时发生。颗粒湿度较大时强度不足，容易起皱，且会粘在一起。水分含量较小时，颗粒的表面粗糙，还带有裂缝。颗粒可能碎裂，并且丧失适当的市场环境。

在滚轧过程中也会发生肥料的发酵。该发酵的实现不仅由于块料在加热辊中的升温造成的微生物过程增强。在轧制过程中，由于在辊之间的狭窄间隙中存在强大剪切应力，被处理的材料的分子结构发生了局部破坏，这导致了类似于微生物作用的改变。

加热的连续式辊中的所有上述操作同时进行。

然后颗粒进入加热的连续式真空干燥机12，在该真空干燥机中这些颗粒在真空脉冲模式下被干燥至所要求的水分含量。对于颗粒，20%的湿度极限是最佳的。在存储期间在更高的湿度下，肥料腐殖化过程可能被启动，使得市场环境丧失。

土壤也可通过所提出的方法处理。

所提出的方法及用于实现该方法的设备使得能够通过添加符合区域农业化肥行业要求所需的有机矿物组分来从各种有机废物中制造颗粒状的有机矿物肥料。并且与现有技术相比，由于多种操作结合在了一起，生产周期持续时间缩短。

特别是，作为原材料的来源，已经选定添加了腐殖酸钠和矿物组分（硫酸钾和尿素）的污泥，所添加的腐殖酸钠和矿物组分（硫酸钾和尿素）以固体为基准计含量为5%。肥料的化学成分包括：氮-1.06%，P₂O₅-0.80%，K₂O-0.52%，满足植物的养料需要。

对所获得肥料的研究结果也表明颗粒的性能特性由于通过辊压实及热真空脉冲作用而增加。

颗粒状的有机矿物肥料的现场测试显示了其有效性。马铃薯产量增加16%，亚麻产量增加47%。

还发现颗粒的水分含量高达20%时，能够保证其在长期存储期间的稳定性。

Claims (9)

1.从有机废物中生产颗粒状有机矿物肥料的方法，所述方法包括：供应混合物组分、去除固体、与添加的矿物组分混合、碾磨、消毒、均质化、颗粒化和干燥，其中，碾磨、消毒、均质化和颗粒化在加热辊中同时地进行，其中使被处理的块料连续传输通过辊的成型环并切割成颗粒，在加热的真空干燥机中在连续真空脉冲模式下进行所述干燥。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在混合前，通过使用真空脉冲作用模式在具有施压辊的带式输送机上压出游离水分而使混合物的组分脱水。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，随之压出的游离水分通过使加热的冷却剂气体强制真空脉冲通过混合物组分层而被去除。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在混合所述混合物组分的同时添加有机掺合料。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在加热的真空连续干燥机中进行颗粒干燥过程以获得不超过20%的湿度。

6.一种用于从有机废物中生产颗粒状有机矿物肥料的设备，所述设备包括用以供给混合物组分、去除固体、混合、碾磨、消毒、均质化、颗粒化和干燥的装置，其中碾磨、消毒、均质化和颗粒化的装置被制成一个或多个平行安装的水平加热辊的形式，所述水平加热辊被放置在混合装置之后并且具有在边缘上带有刀片的端部成型环，所述刀片用于按尺寸切割颗粒；用于干燥的装置被制成加热的真空连续干燥机的形式，所述加热的真空连续干燥机通过带有速动阀的管道连接至接收器和真空泵。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，该设备附加地包括用于对混合物组分进行预碾磨的预碾磨装置，该预碾磨装置安装在用于去除固体的装置之后。

8.根据权利要求6所述的设备，其中，该设备配备有安装在混合装置之前的脱水装置，所述脱水装置被制成具有施压辊的带式真空过滤器的形式，该带式真空过滤器通过带有速动阀的管道连接至接收器和真空泵。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，该设备包含附加的脱水装置，所述附加的脱水装置被制成具有施压辊的带式真空过滤器的形式，该带式真空过滤器在一侧连接至冷却剂气体的加热源、而在相对侧连接至具有快速响应阀的管道以及接收器并连接至用于使冷却剂气体强制通过的真空泵。

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