CN103467194A - 一种有机无机复合肥的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有机无机复合肥的制备方法，属于环境保护废物资源化利用技术领域；该方法以黄磷炉气电除尘灰和沼液为主要原料，制备过程包括沼液浓缩、物料研磨、配料、造粒、干燥等步骤，该方法可以充分利用黄磷炉气电除尘中丰富的无机养分、沼液中丰富的有机养分，并通过添加硅藻土改善性能，获得一种绿色的增肥增产效果好的复合肥料，有利于废物的处理处置和资源化利用，即获得环境效益又获得经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机无机复合肥的制备方法，特别是磷炉气电除尘灰等与沼液共同制备有机无机复合肥，属于环境保护领域。
背景技术
农作物在生长发育过程中，氮、磷、钾三种元素起着重要的作用，且需求量比较大，然而土壤中这三种元素一般含量较少，或者以一种不易吸收的状态存在，需要人们通过施肥去补充，硅是植物体组成的重要元素，大部分植物体内含有大量的硅，例如生产1000 kg稻谷，水稻地上部分对SiO2的吸收量达150 kg。
黄磷是一种重要的化工产品，主要用于农药、医药、电子、高性能添加剂等领域，是国民经济发展、国防安全的一种不可或缺的基础原料，我国是黄磷生产大国，年产黄磷总量接近100 t，黄磷生产属于三高行业，其干法除尘制磷工艺中产生电除尘灰，每生产1吨黄磷产生约250 kg的电除尘灰，电除尘灰的主要成分是：P2O5（15%-48%）、SiO2（18%-37%）、Al2O3（1%-5%）、K2O（10%-19%）、CaO（0~17%）、F（0~6%）、C（0~16%），磷泥和电除尘灰中含有较多的磷元素，处理处置不当会造成对水体的污染，同时也是一种资源的浪费，电除尘灰中的磷元素可以为植物提供生长所必须的营养成分，此外还含有K2O、Si2O等，可以为植物提供K、Si元素，电除尘灰粒径较小，基本是微米级和亚微米级，粉尘的物理性能较好。
沼气是一种清洁能源，能源短缺、资源和环境保护使其受到广泛的开发和应用，人畜粪便经过沼气池密封发酵后，对沉淀及杀灭血吸虫和钩虫等寄生虫卵及一些病菌有着显著的效果，沼液是人、畜粪便及农作物秸秆等各种有机物经厌氧发酵后的残余物，经过发酵液沼池中氮、磷、钾基本没有损失，而且更容易被植物吸收，沼液中总氮的质量分数约占0.1%~0.4%、总磷0.003%~0.01%、总钾0.01%~0.07%，是一种优质高效无污染的有机肥料，此外，无氧发酵的残留物中含有铁、铜、锰、镍、铬、硒和钙等元素，可通过食物链进行良性循环，将这些人体和动物所必需的元素为人体利用，我国沼气开发利用得到大力推广，截至2008年底，全国共有畜禽养殖场大中型沼气工程就已经达到15625处，近几年各地集中型大中型沼气在不断建设，畜禽养殖场在各地均有分布，很多地方政府纷纷扶持在养殖场周边配备大中型沼气装置，解决养殖废水、废渣对环境的污染，沼液沼渣的来源广泛。
目前已有一些利用工业废料、沼液沼渣制备肥料研究和应用，公布号为CN 102603407 A的专利公开了一种利用粉煤灰制备复合肥料的方法，采用粉煤灰和其他元素肥料制备出复合肥料；公布号为CN 102786326的专利公开了一种沼液制取多功能有机肥料的方法，该方法在沼液中添加无机肥料，通过调节pH值并添加螯合剂和稳定剂后得到有机肥料；公布号为CN 102850141 A的专利公开了果树多功能沼液肥的制备方法，在沼液中加入尿素等无机肥，搅拌溶解后得到沼液肥；公布号为CN 102276353 A的专利公开了一种利用黄磷渣生产缓释复混肥的方法，利用黄磷渣、复合肥、糖蜜生产复混肥；这些发明中利用工业废物或沼液制备肥料的方法，在制备过程中都需要加入无机化肥以保证肥料的营养含量，虽然一定程度上实现了废物资源化，但是需要加入普通的化肥，化肥的添加量常常很大，废物利用的同时需要消耗其它的肥料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机无机复合肥的制备方法，包括如下步骤：
（1）将沼液原液在小于等于100 ℃的温度下浓缩至含水率为20%~25%，备用，浓缩步骤可以利用黄磷炉的余热；
（2）将硅藻土干燥、研磨后过100~120目筛，备用；
（3）按质量比为7:3~9:1的比例将黄磷炉气电除尘灰与硅藻土混合均匀，得到固体混合物，按质量比为1:3~1:6的比例将固体混合物加入到步骤（1）中得到的沼液原液中，搅拌均匀；
（4）将混合均匀后的肥料成型，粒度范围为1~5 mm；
（5）将成型后的肥料干燥，使其含水量低于10%，其中干燥温度低于105 ℃，即得到成品。
本发明所述硅藻土为市售的硅藻土；
本发明所述的黄磷炉气电除尘灰是指：用干法生产黄磷过程中电除尘器收集的粉尘，主要成分是：P2O5（15%-48%）、SiO2（18%-37%）、Al2O3（1%-5%）、K2O（10%-19%）、CaO（0~17%）、F（0~6%）、C（0~16%），其中P2O5、K2O、SiO2可以为植物生产提供所需的磷、钾、硅元素，CaO对土壤有一定改良作用，这几种物质占电除尘灰总量的80%以上，黄磷炉气电除尘灰包含了植物的三大营养元素中的两大元素，且含量较高，黄磷炉气电除尘灰经过磷炉高温环境并由电除尘器收集得到，其粒径较小、活性高，易被植物吸收利用。
沼液是一种优质高效无污染的有机肥料，在沼液中，氮的质量分数约为0.163%~0.263%、磷的质量分数为0.003%~0.01%、钾的质量分数为0.01%~0.07%，其中氮的含量较高，可以作为氮源的主要提供者，此外，肥料制备过程中加入硅藻土，主要是利用硅藻土孔隙丰富、吸水率高的优点，以改善肥料的综合性能，同时也能提供部分硅元素等营养成分，以复合肥为目标配制肥料，N-P2O5-K2O的比例一定范围内可调，具体可根据不同农作物和土质的需要调制。
本发明的有益效果：
（1）本发明充分利用黄磷炉气电除尘灰无机养分丰富和沼液中有机养分丰富的优势，互补其短缺，无需添加普通的化肥作为原料，以较低的成本投入得到较好的利用效益，而且得到的肥料的绿色有机程度更高；
（2）本发明所述有机无机复合肥的制备工艺简单，易于实现，得到的肥料综合性能好，对植物的助长效果显著；
（3）现在大中型沼气建设比较多，本发明有利于黄磷炉气电除尘灰和沼液两种废物资源化利用的相互推进，减少其对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述有机复合肥的制备方法包括如下步骤：
（1）取某生猪养殖场沼液原液（猪的粪便经过厌氧发酵后的残余物），将沼液原液在100 ℃的温度下浓缩至含水量为20%，备用，该步骤可以利用黄磷炉的余热；
（2）将硅藻土干燥，使其含水量为8%，研磨后过100目筛，备用；
（3）取90 kg黄磷炉气电除尘灰与10 kg硅藻土混合均匀，得到固体混合物，将固体混合物与300 kg步骤（1）中得到的沼液原液混合，搅拌均匀；
（4）将混合均匀后的肥料成型，粒度范围为1 mm；
（5）将成型后的肥料在100 ℃下干燥，使其含水量为10%，即得到成品，得到复合肥的N-P2O5-K2O约为6-10-5，有效的肥料总含量为28%。
本实施例制备得到的有机复合肥用于种植玉米，并考察肥料的效果，具体方法如下：在适合种植玉米的春末季节播种，待玉米发芽长至20 cm左右高度时松土施肥，施肥量65 kg/亩，施肥后不同时间段测定玉米平均株高，玉米成熟后测晒干的玉米粒产量，通过相同的方法，将普通复合化肥（N-P2O5-K2O为15-15-15，总养分>25%）施用于同土质同种玉米，作为对比实验，经过实验得到的结果见表1。
表1 实施例复合肥的玉米施用效果
由上表可以看出：本实施例制备的有机无机复合肥肥效更长，作物可以持续吸收养分，最终获得更高的产量。
实施例2
本实施例所述有机复合肥的制备方法包括如下步骤：
（1）取奶牛粪便为主要原料的沼气工程的沼液原液（奶牛粪便经过厌氧发酵后的残余物），将沼液原液在80 ℃的温度下浓缩至含水量为25%，备用，该步骤可以利用黄磷炉的余热；
（2）将硅藻土干燥，使其含水量低于10%，研磨后过200目筛，备用；
（3）取80 kg黄磷炉气电除尘灰与20 kg硅藻土混合均匀，得到固体混合物，将固体混合物与600 kg步骤（1）中得到的沼液原液混合，搅拌均匀；
（4）将混合均匀后的肥料成型，粒度范围为5mm；
（5）将成型后的肥料在80 ℃下干燥，使其含水量为8%，即得到成品，得到复合肥的N-P2O5-K2O约为7-9-5，有效的肥料总含量27%。
本实施例制备得到的有机复合肥用于种植玉米，并考察肥料的效果，具体方法如下：在适合种植玉米的春末季节播种，待玉米发芽长至20 cm左右高度时松土施肥，施肥量65 kg/亩，施肥后不同时间段测定玉米平均株高，玉米成熟后测晒干的玉米粒产量，通过相同的方法，将市售有机肥施用于同土质同种玉米，该有机肥中N+P2O5+K2O>5%，有机质含量>35%，经过实验得到的结果见表2。
表2 实施例复合肥的玉米施用效果
由上表可以看出：本实施例制备的有机无机复合肥与普通有机肥相比，植株长势更好，产量更高，本实施例制备的有机无机复合肥营养元素更充足，结合了有机无机肥的优势。
实施例3
本实施例所述有机复合肥的制备方法包括如下步骤：
（1）取奶牛粪便为主要原料的沼气工程的沼液原液（奶牛粪便经过厌氧发酵后的残余物），将沼液原液在50℃的温度下浓缩至含水量为23%，备用，该步骤可以利用黄磷炉的余热；
（2）将硅藻土干燥，使其含水量为3%，研磨后过120目筛，备用；
（3）取70 kg黄磷炉气电除尘灰与30 kg硅藻土混合均匀，得到固体混合物，将固体混合物与500 kg步骤（1）中得到的沼液原液混合，搅拌均匀；
（4）将混合均匀后的肥料成型，粒度范围为3mm；
（5）将成型后的肥料在105 ℃下干燥，使其含水量为5%，即得到成品，得到复合肥的N-P2O5-K2O约为8-9-5，有效的肥料总含量25%。
本实施例制备得到的有机复合肥用于种植玉米，并考察肥料的效果，具体方法如下：在适合种植玉米的春末季节播种，待玉米发芽长至20 cm左右高度时松土施肥，施肥量65 kg/亩，施肥后不同时间段测定玉米平均株高，玉米成熟后测晒干的玉米粒产量，通过相同的方法，将步骤（1）中的浓缩沼液施用于同土质同种玉米，作为对比实验，经过实验得到的结果见表3。
表3 实施例复合肥的玉米施用效果
由上表可以看出：本实施例制备的有机无机复合肥与沼液相比，在植株长势上差别不大，但是玉米产量相差较大，原因主要是沼液中主要营养成分是N，而P、K相对缺乏，所以影响玉米的收成。
Claims (1)
1.一种有机无机复合肥的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将沼液原液在小于等于100 ℃的温度下浓缩至含水率为20%~25%，备用；
（2）将硅藻土干燥、研磨后过100~120目筛，备用；
（3）按质量比为7:3~9:1的比例将黄磷炉气电除尘灰与硅藻土混合均匀，得到固体混合物，按质量比为1:3~1:6的比例将固体混合物加入到步骤（1）中得到的沼液原液中，搅拌均匀；
（4）将混合均匀后的肥料成型，粒度范围为1~5 mm；
（5）将成型后的肥料干燥，使其含水量低于10%，其中干燥温度低于105 ℃，即得到成品。
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