CN104692950A - 一种生物炭缓控释复合肥制备方法 - Google Patents

一种生物炭缓控释复合肥制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物炭缓控释复合肥的制备方法，是利用稻壳、秸秆、叶片等农林废弃物热解生产生物炭，再与硅藻土和肥料混合，喷洒脲甲醛溶液制备而成。本发明结合缓控释肥料的制备方法，利用生物炭极强的吸附性，使肥料达到局部控释的效果，且生物炭可以每年随肥料施入土壤，起到固碳、降低土壤中养分淋失、改变土壤理化性质等作用，可实现农林废弃物的循环利用。此外，选用脲甲醛为粘结剂，不仅可以提高肥料的成粒率、外观及硬度，还可以根据喷施量的不同控制肥料释放率。本发明充分发挥了生物炭复合肥环保经济，缓释效果好，肥效持久，提高作物产量等优点，降低了土壤、环境及农产品的安全风险。

Description

一种生物炭缓控释复合肥制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种生物炭缓控释复合肥的制备方法，属于肥料加工技术及肥料配方领域。
(二)背景技术
生物炭是一种将秸秆等生物质在限氧条件下进行低温热解后获得的含碳量较高有机物，将其填埋于土壤中可有效固定环境中的碳素，缓解温室效应。同时生物炭还是一种土壤改良剂，可改善土壤的理化性质，其较强的吸附性也可延缓肥料释放，提高肥料利用率。而脲甲醛是在一定的条件下(pH、温度、摩尔比、反应时间等)由甲醛与尿素反应形成，是不同聚合程度的亚甲基脲的混合物，主要提供延长养分释放时间功能，以达到提供作物生长周期所需养分和提高肥料利用率的效果。因此，将秸秆等农林废弃物转化成生物炭作为肥料添加剂，并利用脲甲醛作为肥料粘结剂，不仅能够有效提高肥料成粒率、硬度等肥料理化特征，还可以使肥料具有缓释效果，从而起到既提高经济效益，又达到节能减排、保护生态环境的双赢效果。
目前国内有关生物炭应用于肥料的专利主要涉及肥料添加剂、抑菌剂、控释肥料的制备领域，如，CN 103396171A(环保型生物炭基肥及其施用方法)、CN 102775236A(一种农林废弃物炭基缓释肥及其制备方法)、CN 102424642A(一种生物炭基缓释氮肥的生产方法)、CN 102358714A(一种利用秸秆、厨余废弃物生物质炭生产的多功能生物质炭肥)和CN 102701834A(一种生物炭基益生菌剂及其制备方法)。这些专利均利用农林废弃物，进行炭化处理，生产生物炭，再直接与无机、有机或微生物菌剂混合制成炭基肥。这些技术主要不足是肥料成粒率低，硬度低，缓释效果差。针对上述问题本发明利用脲甲醛为肥料粘结剂，根据不同配方配制成生物炭缓控释复合肥，能更好提高肥料利用率、作物产量及经济效益。
(三)发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种生物炭缓控释复合肥的制备方法。
一种生物炭缓控释复合肥的制备方法，包括如下步骤：
a、稻壳、秸秆、叶片等农林废弃物热解生产生物炭
将稻壳、秸秆或叶片等农林废弃物风干、粉碎，在300-500℃限氧条件下热解1-3小时，冷却至室温，研磨过0.25mm筛，得到生物炭；
b、生物炭与肥料的混合
尿素、磷酸二铵、氯化钾和过磷酸钙分别粉碎成粉状，与硅藻土和a中得到的生物炭充分搅拌混匀。
所述各组分按重量比为：生物炭3-10％、尿素20-25％、磷酸二铵15-30％、氯化钾20-30％、过磷酸钙15-40％、硅藻土1-5％；各组分重量比之和为100％。
c、生物炭复合肥的制备
将步骤b中混合后的肥料放入圆盘造粒机中，高压喷洒脲甲醛溶液，圆盘造粒，风干，过筛，制成颗粒直径为2mm-3mm的表面光滑、大小均匀的肥料颗粒。成品肥料总养分含量为36％-45％，氮、五氧化二磷、氧化钾的含量均为10-15％，碳含量为1％-10％。
所述c中脲甲醛溶液的制备方法为：将尿素(N 46％)与浓度为37％甲醛溶液按尿素与甲醛摩尔比1.2-1.5：1混合，加入反应釜中充分搅拌，再用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH7.0～7.5，在40℃下搅拌反应1-2小时；用0.2mol/L磷酸溶液调节上述反应釜中溶液pH3.0～3.5，在40℃下继续搅拌反应1-2小时后终止反应。对反应液进行抽滤，将滤饼在80-90℃下烘干，制得脲甲醛。称取烘干后的脲甲醛固体，在水浴60℃下配制浓度为10-30％脲甲醛溶液。
有益效果：
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明结合缓控释肥料的制备方法，利用生物炭极强的吸附性，使肥料达到局部控释的效果，且生物炭可以每年随肥料施入土壤，起到固碳、降低土壤中养分淋失、改变土壤理化性质等作用，可实现农林废弃物的循环利用。此外，选用脲甲醛为粘结剂，不仅可以提高肥料的成粒率、外观及硬度，还可以根据喷施量的不同控制肥料释放率。本发明充分发挥了生物炭复合肥环保经济，缓释效果好，肥效持久，提高作物产量等优点，降低了土壤、环境及农产品的安全风险。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
本发明实施例中均使用浓度为20％脲甲醛溶液，其制备方法为：称取尿素(N 46％)96.2g、量取蒸馏水200mL分别加入反应釜中充分搅拌，调节温度至40℃，用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH＝7.0，加入37％甲醛溶液100g，在40℃下搅拌反应2小时后，用0.2mol/L磷酸溶液调节上述反应釜中溶液pH＝3.5，在40℃下继续搅拌反应2小时后终止反应。对反应液进行抽滤，将滤饼在85℃下烘干，制得脲甲醛。称取烘干后的脲甲醛固体，在水浴60℃下配制浓度为20％脲甲醛溶液。喷洒的脲甲醛溶液根据原料重量和拟制备肥料颗粒大小确定，能使原料形成颗粒即可。
实施例1
制备10kg生物炭缓控释复合肥所需原料及质量，包括：生物炭0.5kg、尿素2.1kg、磷酸二铵2.7kg、氯化钾3kg、过磷酸钙1.5kg、硅藻土0.1kg，混合均匀，加入圆盘造粒机,高压喷洒0.5L脲甲醛溶液，造粒，风干，筛选直径大小在2mm-3mm左右的肥料颗粒装袋，所得复合肥养分含量为N：P2O5：K2O＝15：15：15。
实施例2
制备10kg生物炭缓控释复合肥所需原料及质量，包括：生物炭0.8kg、尿素1.9kg、磷酸二铵1.5kg、过磷酸钙3.5kg、氯化钾2kg，硅藻土0.2kg，混合均匀，加入圆盘造粒机,高压喷洒0.5L脲甲醛溶液，造粒，风干，筛选直径大小在2mm-3mm左右的肥料颗粒装袋，所得复合肥养分含量为N：P2O5：K2O＝12：12：12。
实施例3
制备10kg生物炭缓控释复合肥所需原料及质量，包括：生物炭0.3kg、尿素2.2kg、磷酸二铵2.7kg、氯化钾3kg、过磷酸钙1.5kg、硅藻土0.3kg，混合均匀，加入圆盘造粒机,高压喷洒0.5L脲甲醛溶液，造粒，风干，筛选直径大小在2mm-3mm左右的肥料颗粒装袋，所得复合肥养分含量为N：P2O5：K2O＝15：15：15。
实施例4
制备10kg生物炭缓控释复合肥所需原料及质量,包括：生物炭0.5kg、尿素1.9kg、磷酸二铵1.5kg、过磷酸钙3.6kg、氯化钾2kg、硅藻土0.4kg，混合均匀，加入圆盘造粒机,高压喷洒0.5L脲甲醛溶液，造粒，风干，筛选直径大小在2mm-3mm左右的肥料颗粒装袋，所得复合肥养分含量为N：P2O5：K2O＝12：12：12。

Claims (1)

1.一种生物炭缓控释复合肥的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、将稻壳、秸秆或叶片废弃物风干、粉碎，在300-500℃限氧条件下热解1-3小时，冷却至室温，研磨过0.25mm筛，得到生物炭；
b、将尿素、磷酸二铵、氯化钾和过磷酸钙分别粉碎成粉状，与硅藻土和a中得到的生物炭充分搅拌混匀；
所述各组分按重量比为：生物炭3-10％、尿素20-25％、磷酸二铵15-30％、氯化钾20-30％、过磷酸钙15-40％、硅藻土1-5％；各组分重量比之和为100％；
c、将步骤b中混合后的肥料放入圆盘造粒机中，高压喷洒脲甲醛溶液，圆盘造粒，风干，过筛，制成直径为2mm-3mm肥料颗粒；
所述c中脲甲醛溶液的制备方法为：将尿素与浓度为37％甲醛溶液按尿素与甲醛摩尔比1.2-1.5：1混合，再用0.1mol/L氢氧化钠溶液调节pH7.0～7.5，在40℃下搅拌反应1-2小时；用0.2mol/L磷酸溶液调节上述溶液pH3.0～3.5，在40℃下继续搅拌反应1-2小时后终止反应；对反应液进行抽滤，将滤饼在80-90℃下烘干，制得脲甲醛；称取烘干后的脲甲醛固体，在水浴60℃下配制浓度为10-30％脲甲醛溶液。
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