CN104446935A - 一种生物炭包膜控释肥的生产方法 - Google Patents

一种生物炭包膜控释肥的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种生物炭包膜控释肥的生产方法，属于农业废弃物循环利用技术和土壤肥料技术领域。其包括：将干燥的生物质材料粉碎，在缺氧和250～800℃条件下热解0.5～12h后形成颗粒生物炭，经冷却研磨得到74～180um的生物炭粉；将颗粒状化肥筛分后转入鼓风流化床中，预热后喷涂粘结剂，使粘结剂在连续滚动的颗粒状化肥表面涂布，并逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉喷洒到连续滚动的颗粒状化肥上，并持续加热以保持物料温度在60～70℃，处理10～15min后，生物炭粉被包裹到运动的颗粒状化肥上固化后形成包膜层，将化肥包裹2～5次，混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型。本发明得到的控释肥可降解、控释效果好。

Description

一种生物炭包膜控释肥的生产方法
技术领域
本发明属于农业废弃物循环利用技术和土壤肥料技术领域，具体涉及一种生物炭包膜控释肥的生产方法。
背景技术
我国现有耕地20 亿亩，年需化肥1.5 亿吨，是世界最大的化肥进口国和氮肥生产国。尽管如此，化肥量仍满足不了农业发展的需求。究其原因，关键问题在于化肥的利用率太低。据调查，我国化肥的利用率只有35％-40％，其余部分被土壤固定，部分经过径流、淋溶等造成水体污染、湖泊富营养化等环境问题。化肥是一种高耗能产品，受原材料价格和环境污染的影响，许多小型化肥厂濒临倒闭状态。而我国由于能源、环境等条件的限制，目前还无能力改造小型化肥厂，从而限制了我国肥料总量的增加。越来越多学者认为研制新型肥料，降低生产成本，提高肥料利用率是目前肥料研究亟待解决的问题。
为解决上述问题，20 世纪70 年代末许多学者研究认为采用无机类矿物材料包膜技术、有机高分子控释材料包膜技术、转化抑制剂的稳定氮肥、尿素涂层技术等。目前，常用的有机合成类高吸水树脂难以被土壤中的生物分解，长期使用容易造成土壤结构破坏和环境污染。缓释材料的选择、缓释的材料与肥料的复合工艺及合理配施是目前农业上迫切需要解决的问题。生物炭是生物质在半缺氧亚高温条件下裂解得到的富碳产物，拥有丰富的多微孔碳架结构、巨大的比表面积和孔隙度，使其具备了极强的吸附能力，为水分和养分的固持能力提供了理想载体。生物碳缓释肥的制备国内外还未见报道。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种生物炭包膜控释肥的生产方法的技术方案。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
1）将干燥的生物质材料粉碎，在缺氧和250～800℃条件下热解0.5～12h后形成颗粒生物炭, 经冷却研磨得到74～180um的生物炭粉；
2）将颗粒状化肥筛分后转入鼓风流化床中，预热后喷涂粘结剂，使粘结剂在连续滚动的颗粒状化肥表面涂布，并逐渐包裹形成均匀的液层；
3）将生物炭粉喷洒到连续滚动的颗粒状化肥上，并持续加热以保持物料温度在60～70℃，处理10～15 min后，生物炭粉被包裹到运动的颗粒状化肥上固化后形成包膜层，将化肥包裹2～5次，混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1）中生物质材料为玉米、小麦、水稻、油菜、大豆、花生壳、甘蔗渣、中药渣或果渣的一种或多种。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1）中将生物质材料粉碎至直径1～10mm 的颗粒。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1）中生物质材料在缺氧和300～500℃条件下热解2～8h。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2）中化肥为尿素、磷肥、钾肥、有机肥料或复混肥中的一种或多种，所述的化肥粒度为0.5～3.5mm。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2）中预热至55～65℃。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2）中粘结剂为脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩醛类、聚苯乙烯或改性的淀粉糊。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤3）中保持物料温度在64～68℃，处理12～14 min。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒状化肥、粘结剂、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥10～80份、粘结剂10～40份，生物炭粉5～50份。
所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒状化肥、粘结剂、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥40～60份、粘结剂20～30份，生物炭粉15～30份。
上述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，设计合理，以生物炭为包膜材料，生产工艺简单、成本低，得到的控释肥可降解、控释效果好。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明。
实施例一：
将干燥的水稻秸秆粉碎至直径5mm 的颗粒，在缺氧和650℃条件下热解5h形成颗粒生物炭，经冷却研磨后得180um的生物炭粉；将粒径3 mm颗粒状尿素80kg筛分后转入鼓风流化床中，预热至60℃后喷涂脲醛树脂10kg，使脲醛树脂在连续滚动的肥料颗粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉5kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上，并持续加热以保持物料温度在65℃，处理10min后，生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化后形成包膜层，将化肥包裹5次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
该实施例一中生物质材料可采用玉米、小麦、水稻、油菜、大豆、花生壳、甘蔗渣、中药渣或果渣的一种或多种；粘结剂可采用脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩醛类、聚苯乙烯或改性的淀粉糊；化肥可采用尿素、磷肥、钾肥、有机肥料或复混肥中的一种或多种。
 
实施例二：
将干燥的玉米秸秆粉碎为直径10mm 的颗粒，在缺氧和450℃条件下热解10h形成颗粒生物炭，经冷却研磨得74um的生物炭粉；将粒径2mm颗粒状尿素80kg筛分后转入鼓风流化床中，预热至55℃后喷涂酚醛树脂12kg，使酚醛树脂在连续滚动的肥料颗粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉6kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上，并持续加热以保持物料温度在60℃，处理15min后，生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化后形成包膜层，将化肥包裹4次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
 
实施例三：
将干燥的小麦秸秆粉碎为直径5mm 的颗粒，在缺氧和800℃条件下热解0.5h形成颗粒生物炭，经冷却研磨后得120um的生物炭粉；将粒径3 mm颗粒状磷肥50kg筛分后转入鼓风流化床中，预热至65℃后喷涂三聚氰胺甲醛树脂20kg，使三聚氰胺甲醛树脂在连续滚动的肥料颗粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉15kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上，并持续加热以保持物料温度在70℃ ，处理12 min，生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化后形成包膜层，将化肥包裹4次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
 
实施例四： 
将干燥的甘蔗渣粉碎为直径10mm 的颗粒，在缺氧和250℃条件下热解12h形成颗粒生物炭，经冷却研磨后得100um的生物炭粉；将粒径2 mm颗粒状有机肥料60kg筛分后转入鼓风流化床中，预热至60℃后喷涂改性的淀粉糊25kg，使改性的淀粉糊在连续滚动的肥料颗粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉30kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上，并持续加热以保持物料温度在64℃，处理12 min，生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化后形成包膜层，将化肥包裹5次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
 
实施例五： 
将干燥的花生壳粉碎为直径6mm 的颗粒，在缺氧和550℃条件下热解8h形成颗粒生物炭，经冷却研磨后得100um的生物炭粉；将粒径3.5 mm颗粒状磷肥和钾肥的混合肥50kg筛分后转入鼓风流化床中，预热至58℃后喷涂环氧树脂15kg，使环氧树脂在连续滚动的肥料颗粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉10kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上，并持续加热以保持物料温度在68℃，处理14min，生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化后形成包膜层，将化肥包裹5次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
 
试验例
下面以试验来说明本产品的具体效果：
（1）试验材料和设计
试验设在浙江省杭州市富阳市中国水稻研究所试验基地，供试土壤为种植水稻数十年水稻土。供试肥料为控释100天的生物炭包膜尿素（含氮量为46%），磷肥为P205含量14%的过磷酸钙，钾肥为德国产的K2O≥60%的氯化钾。普通施肥处理纯氮400kg/hm2，生物炭包膜尿素设两个处理，分别施纯氮300kg/hm2（控释肥1由实施例一制得）和200kg/hm2（控释肥2由实施例二制得）,根据当地农民施肥习惯普通尿素、生物炭包膜控释尿素、磷肥和钾肥都在灌水前一次性基施，并耙土覆盖10cm左右，在灌水后插秧前进行水耙（耙深10cm左右)。供试水稻品种为两优培九，根据当地习惯插秧密度为20cm×20cm,每穴3-5苗，每苗1-3蘖。
（2）结果分析，详见表1
表1不同施肥处理水稻产量
处理 比普通肥料减少施用量（％) 比普通肥料增产率（％) 效果评价
普通肥料 0 0 肥料利用率低，建议增加施肥次数或施用新型肥料。
控释肥1 25 19.1 增产效果明显，投入成本稍高，省时省力，可以推广。
控释肥2 50 8.7 增产效果较好，投入少，省时省力，值得推广。
本发明生物炭控释肥产品符合2007年10月1日起实施的国家控释肥料第HG/T 3931-2007行业标准，在提高作物产量、降低包膜控释肥生产成本及提高控释效果等方面，取得了突出的技术效果。
同样，实施例三-五得到的控释肥进行如试验例相同的试验，其最后也能达到在减少施用量的同时，提高增产率的效果。

Claims (10)

1.一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤：
1）将干燥的生物质材料粉碎，在缺氧和250～800℃条件下热解0.5～12h后形成颗粒生物炭, 经冷却研磨得到74～180um的生物炭粉；
2）将颗粒状化肥筛分后转入鼓风流化床中，预热后喷涂粘结剂，使粘结剂在连续滚动的颗粒状化肥表面涂布，并逐渐包裹形成均匀的液层；
3）将生物炭粉喷洒到连续滚动的颗粒状化肥上，并持续加热以保持物料温度在60～70℃，处理10～15 min后，生物炭粉被包裹到运动的颗粒状化肥上固化后形成包膜层，将化肥包裹2～5次，混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
2.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1）中生物质材料为玉米、小麦、水稻、油菜、大豆、花生壳、甘蔗渣、中药渣或果渣的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1）中将生物质材料粉碎至直径1～10mm 的颗粒。
4.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1）中生物质材料在缺氧和300～500℃条件下热解2～8h。
5.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2）中化肥为尿素、磷肥、钾肥、有机肥料或复混肥中的一种或多种，所述的化肥粒度为0.5～3.5mm。
6.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2）中预热至55～65℃。
7.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2）中粘结剂为脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩醛类、聚苯乙烯或改性的淀粉糊。
8.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤3）中保持物料温度在64～68℃，处理12～14 min。
9.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒状化肥、粘结剂、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥10～80份、粘结剂10～40份，生物炭粉5～50份。
10.如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒状化肥、粘结剂、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥40～60份、粘结剂20～30份，生物炭粉15～30份。
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