CN104761410A - 含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法，包括将腐植酸原料以及活化剂通过磨煤机处理，得到含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物。本发明的方法避免了腐植酸湿法生产先加水反应而后蒸发干燥去除水分的高耗能问题和固液分离后固渣污染的问题，且工艺简便、流程缩短、所得产品质量稳定。

Description

含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法，具体为一种利用磨煤机干法制备含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的方法。

背景技术

以褐煤、风化煤、泥炭等矿物源腐植酸原料制备含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的传统工艺通常采用如下湿法流程：将原料粉碎，加入数倍于原料体积的碱性(或酸性)水溶液或有机溶剂；加热进行反应，反应结束后进行固液分离；在分离得到的液体或经蒸发干燥后的腐植酸固体产品中添加植物的营养元素以及改善土壤理化、生物活性的其它物料。虽然该方法具有制得的腐植酸产品纯度高的优点，但其仍存在能耗大、工艺流程长、污染环境等亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法。

具体而言，本发明提供一种利用磨煤机干法制备含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的方法。

一种含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法，包括将腐植酸原料以及活化剂通过磨煤机处理，得到含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物。

根据本发明的一实施方式，所述腐植酸原料与所述活化剂的重量比为1:1至20:1。

根据本发明的另一实施方式，所述腐植酸原料与所述活化剂在所述磨煤机内热风的作用下经混合、制粉、反应、干燥后得到所述含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物。

根据本发明的另一实施方式，所述热风的温度为120℃-400℃。

根据本发明的另一实施方式，所述腐植酸原料以及所述活化剂在所述磨煤机内的处理时间不多于10分钟。

根据本发明的另一实施方式，所述腐植酸原料选自风化煤、褐煤、泥炭中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述腐植酸原料的水含量为10～60wt%，腐植酸含量不低于30wt%。

根据本发明的另一实施方式，所述活化剂选自固体氮素原料、固体钾素原料、固体磷素原料、固体钙素原料、固体镁素原料和其他辅料中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，还包括向所述磨煤机处理后的产物中添加微生物菌粉剂的步骤，所述微生物菌粉剂的重量占所述腐植酸原料重量的0.15～2.5wt%。

根据本发明的另一实施方式，所述微生物菌粉剂选自根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷类微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂中的一种或多种。

本发明提供的方法与现有方法相比，具有如下优点：

1.能耗低

本发明的方法整个流程均为干法工艺，避免了腐植酸湿法生产中存在的先加水反应、后蒸发干燥去除水分的高耗能问题，因而本发明的方法生产成本低，具有极强的市场竞争力。

2.工艺短

本发明的方法克服了腐植酸湿法工艺必须间断反应，而分离、干燥过程又过长的弊端，在磨煤机一体化设备中依次完成混合、制粉、反应、干燥的过程，以一台设备完成各工艺步骤，实现连续化生产，气固分离后的固相即为所需产品。

3.无污染排放

本发明的方法属于干法工艺，没有废固、废液、废气排放，整个工艺过程绿色环保。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法做详细说明。本发明的保护范围不限于以下实施方式，列举这些方式仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

本发明以磨煤机作为核心设备，使腐植酸原料与活化剂依次在磨煤机内完成包括混合、制粉、反应、干燥的一体化过程。自磨煤机出料口收集得到的固体经计量、包装制成含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物固体产品，通过进一步添加微生物菌粉剂，还可以生产含腐植酸的有机肥、生物有机肥、复合微生物肥料等。

本发明提供一种含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法，包括将腐植酸原料，以及活化剂通过磨煤机处理，得到含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物。

本发明的方法采用磨煤机进行，磨煤机是将煤块破碎并磨成煤粉的机械，磨制主要通过压碎、击碎和研碎三种方式进行。磨煤机可分为低速、中速和高速磨煤机，本发明优选中速或高速磨煤机，中速磨煤机的工作转速一般为50～300r/min，主要通过碾压磨制煤粉，高速磨煤机的工作转速一般为500～1500r/min，主要通过撞击磨制煤粉。磨煤机的一般结构和工作原理为本领域技术人员所公知的，本发明对此无特殊限定。

本发明中，腐植酸矿物源原料和活化剂经磨煤机的锁风喂料器自进料口进入磨盘中央，热风从进风口通入磨内；随着磨盘的转动，腐植酸矿物源原料和活化剂所形成的混合物在离心力的作用下，向磨盘边缘移动，经过磨盘上的环形槽时受到磨辊的碾压而粉碎并发生反应；反应后的物料在磨盘边缘被风环高速气流带起，大颗粒直接落到磨盘上重新粉磨，气流中的原料经过上部分离器时，在旋转转子的作用下，粗粉(粒径大于1毫米)从锥斗落到磨盘重新粉磨，含有水分的物料在与热气流的接触过程中被烘干，合格细粉(粒径小于1毫米)随气流一起出磨，通过收尘装置在出料口收集，即得含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物。

腐植酸是一种天然高分子有机物，广泛存在于风化煤、褐煤、泥炭等低燃烧值的劣质煤炭中。根据本发明，加入磨煤机的腐植酸矿物源原料可以为风化煤、褐煤、泥炭中的一种或多种，其含水量优选在10～60wt%范围内，腐植酸含量优选为不低于30wt%，均以腐植酸矿物源原料的总重量为基准。

本发明的含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物，是指包含腐植酸类物质的组合物，该类组合物或能提供植物必需的营养元素，或能够改善土壤的物理、化学和微生物反应，增加土壤的肥力，或兼具上述特性，其中，能够使用本发明的方法制备的含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物不限于本发明所列举的范围。

本发明中，向磨煤机中加入100重量份的腐植酸矿物源原料的同时，优选为加入5-100重量份的活化剂，即向磨煤机中加入的腐植酸矿物源原料与活化剂的重量比优选为1:1至20:1。

本发明中，加入磨煤机的活化剂是指在磨煤机内与腐植酸矿物源原料发生氧化、络合、离子交换等化学反应的物质，包括下述物料中的一种或多种：固体氮素原料、固体钾素原料、固体磷素原料、固体钙素原料、固体镁素原料和其他辅料。

本发明中，固体氮素原料优选为尿素、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵中的一种或多种。固体钾素原料优选为硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、硝酸钾、碳酸钾中的一种或多种。固体磷素原料优选为磷酸钾、磷酸铵、磷酸钠、偏磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或多种。固体钙素原料优选为普钙、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙中的一种或多种。固体镁素原料优选为氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁中的一种或多种。其他辅料优选为硅酸钾、硅酸钠、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸锌中的一种或多种。

进一步地，还可向在磨煤机内反应后所得的产物中添加微生物菌粉剂，以生产含腐植酸的有机肥、生物有机肥、复合微生物肥料等。

所述微生物菌粉剂可以选自根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷类微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂中的一种或多种。

本发明中，根瘤菌菌剂可以为大豆根瘤菌、豇豆根瘤菌、苜蓿根瘤菌、豌豆根瘤菌、菜豆根瘤菌等；固氮菌菌剂可以为圆褐固氮菌、固氮类芽孢杆菌、拜氏固氮菌、棕色固氮菌等；解磷类微生物菌剂可以为巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等；硅酸盐微生物菌剂可以为胶质芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆菌等；光合细菌菌剂可以为沼泽红假单胞菌、紫色无硫菌等；有机物料腐熟剂可以为植物乳酸菌、粉状毕赤酵母、酿酒酵母菌、枯草芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉等；促生菌剂可以为枯草芽孢杆菌、哈茨木霉、侧孢短芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌；菌根菌剂可以为黑孢块菌、意大利白块菌、松口蘑、鸡油菌等；生物修复菌剂可以为胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌、芽孢杆菌等。

根据本发明的方法，选用以上原料最终制得的腐植酸肥料的腐植酸含量为15%-55%。

根据所添加的活化剂的不同，最终制得的腐植酸肥料所含养分物质为氮、磷、钾和/或钙、镁、硅、铁、锌中的一种或多种，其中所述氮、磷、钾以(N+P₂O₅+K₂O)计含量不低于4wt%，所述钙、镁、硅、铁、锌中的一种或多种的含量为2～12wt%。

本发明中，可通过调节热风温度，满足不同湿度物料要求，达到所需的最终组合物含水量，其中热风的温度优选为120℃-400℃，此条件下制得的含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的含水量不超过35wt%，同时离开磨煤机时物料的温度需控制在90℃以内。

本发明中，物料在磨煤机内的处理时间不多于10分钟，该时间是指物料自进料口进入磨煤机至从出料口离开磨煤机所持续的时间，该时间的长短与热风的温度及风流量有关。

根据本发明，所制得的腐植酸肥料的pH值为5.0～12.0。

通过调整磨煤机的上部分离器，可达到不同产品所需的粗细度。根据本发明，最终制得的含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的粒径优选为小于1毫米。

除非另作限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

以下通过实施例对本发明作进一步地说明，其中，所使用的中速磨煤机为ZGM113N型，由北京电力设备总厂制造；实施例中所述的有机质含量是指包含腐植酸在内的总有机质的含量。

实施例1

将100重量份的含有机质75wt%的霍林河褐煤原料和20重量份的碳酸钙、11重量份的尿素、9重量份的硫酸钾经锁风喂料器自进料口送入中速磨煤机，将固体进料量调节为40吨，将物料在进出口热风中的流量设定为17.83公斤/秒，温度设定为400℃，加入的物料在磨煤机中经混合、制粉、反应、干燥后，在出料口收集固相颗粒。

所用霍林河褐煤原料含有机质75wt%，其中，腐植酸占60wt%，其它有机质占15wt%，所述含量均以霍林河褐煤原料的重量为基准。

本实施例制得的腐植酸肥料所含养分物质以(N+P₂O₅+K₂O)计为6.2wt%，含钙量为7wt%，含水量为10wt%，pH值为7.0，总腐植酸含量为38wt%，有机质含量为55wt%，所述含量均以腐植酸肥料的总重量为基准。

实施例2

将100重量份的有机质含量为67wt%的包头石拐风化煤原料和20重量份的碳酸钙、6重量份的尿素、5重量份的硫酸钾、4重量份的磷酸二铵经锁风喂料器自进料口送入中速磨煤机，将固体进料量调节为30吨，将物料在进出口热风中的流量设定为16.5公斤/秒，温度设定为120℃，加入的物料在磨煤机中经混合、制粉、反应、干燥后，在出料口收集固相颗粒，待温度降至低于55℃后加入含15亿/克的微生物菌剂巨大芽孢杆菌2.5份。

所用包头石拐风化煤原料含有机质67wt%，其中，腐植酸占40wt%，其它有机质占27wt%，所述含量均以包头石拐风化煤原料的重量为基准。

本实施例制得的生物有机肥有机质含量为49.6wt%，总腐植酸(含水溶性腐植酸)为29wt%，水溶性腐植酸为0.5wt%，养分物质以(N+P₂O₅+K₂O)计为4.8wt%，含钙量为7wt%，含水量为10wt%，pH值为7.2，有效活菌数大于0.2亿/克，所述含量均以生物有机肥的总重量为基准。

实施例3

将100重量份的含腐植酸50wt%、有机质85wt%的泥炭原料和20重量份的硫酸铵、10重量份的普钙经锁风喂料器自进料口送入中速磨煤机，将固体进料量调节为20吨，将物料在进出口热风中的流量设定为15.5公斤/秒，温度设定为120℃，加入的物料在磨煤机中经混合、制粉、反应、干燥后，在出料口收集固相颗粒，待温度降至低于55℃后加入含100亿/克的微生物菌剂硫酸盐还原菌0.5份。

本实施例制得的生物有机肥有机质含量为64.4wt%，总腐植酸(含水溶性腐植酸)为37.9wt%，养分物质以(N+P₂O₅+K₂O)计为4.1wt%，含水量为15wt%，pH值为7.5，有效活菌数大于0.3亿/克，所述含量均以生物有机肥的总重量为基准。

本发明的方法彻底避免了腐植酸湿法生产中存在的先加水反应，后蒸发干燥去除水分的高耗能问题和固液分离后固渣污染环境的问题。此外，本发明的方法工艺简便、流程缩短且产品质量稳定。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物的制备方法，包括将腐植酸原料以及活化剂通过磨煤机处理，得到含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述腐植酸原料与所述活化剂的重量比为1:1至20:1。

3.根据权利要求1的方法，其中，所述腐植酸原料与所述活化剂在所述磨煤机内热风的作用下经混合、制粉、反应、干燥后得到所述含腐植酸的肥料和土壤调理剂组合物。

4.根据权利要求3的方法，其中，所述热风的温度为120℃-400℃。

5.根据权利要求1的方法，其中，所述腐植酸原料以及所述活化剂在所述磨煤机内的处理时间不多于10分钟。

6.根据权利要求1的方法，其中，所述腐植酸原料选自风化煤、褐煤、泥炭中的一种或多种。

7.根据权利要求1的方法，其中，所述腐植酸原料的水含量为10～60wt%，腐植酸含量不低于30wt%。

8.根据权利要求1的方法，其中，所述活化剂选自固体氮素原料、固体钾素原料、固体磷素原料、固体钙素原料、固体镁素原料和其他辅料中的一种或多种。

9.根据权利要求1至8任一项的方法，其中，还包括向所述磨煤机处理后的产物中添加微生物菌粉剂的步骤，所述微生物菌粉剂的重量占所述腐植酸原料重量的0.15～2.5wt%。

10.根据权利要求9的方法，其中，所述微生物菌粉剂选自根瘤菌菌剂、固氮菌菌剂、解磷类微生物菌剂、硅酸盐微生物菌剂、光合细菌菌剂、有机物料腐熟剂、促生菌剂、菌根菌剂、生物修复菌剂中的一种或多种。