CN105601430A - 一种利用秸秆制炭、炭肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用秸秆制炭、炭肥的方法，该方法可根据当地土壤特性制作针对土壤结构配比出有益于农作物生长的炭和炭基活性有机肥。本发明节能环保、操作简单易学、生物质综合利用率高。

Description

一种利用秸秆制炭、炭肥的方法

技术领域

本发明涉及生物质炭肥料。更具体地，涉及一种利用秸秆制炭、炭肥的方法。

背景技术

物质是植物通过光合作用生成的有机物，生物质能是太阳能的一种，生物质是太阳能最主要的吸收器和储存器，作为植物生物质的主要成份——木质素和纤维素每年以约1640亿吨的速度再生，如以能量换算相当于石油产量的15-20倍。如果这部份资源得到好的利用，人类相当于拥有一个取之不尽的资源宝库。而且，由生物质来源于空气中的CO₂，燃烧后再生成CO₂，所以不会增加空气中的CO₂的含量，因此生物质与矿物质能源相比更为清洁。

近年来，生物质炭在农业上的应用已成为国内热点话题，而将生物质炭制作成肥料在有关的研究实验中已经取得了非常高的评价和成果。而是中国农业大国，生物质能源丰富，各个农作物种植地区都在进行农作物秸秆的有效利用项目工程，加快了中国可再生资源发展的进程，但是农作物的化肥和药物使用量也日趋增长，

在我国，随着人民生活水平不断提高，温饱问题基本解决后，高产优质农产品和卫生健康食品已成为当前社会和农业生产中的迫切需求。为此，农业部于2000年召开了有机食品工作会议，以推动有机食品的开发生产。这次会议在我国农业和食品加工业中掀起了一场绿色革命。国务院关于开发有机食品的文件指出：“开发有机食品对于保护生态环境，提高农产品质量，促进食品工业发展，增进人体健康，增加农产品出口创汇都具有深远影响”。国务院在我国生态环境保护的十大对策中明确提出要推广“生态农业”。为了发展生态农业，开发生产无污染“有机食品”，农业生产中的施肥技术必须进行改革，即合理施用化肥，走有机无机配合施用的发展之路，而生物肥料更应大力提倡和发展。随着我国加入“世界贸易组织”，和下一个五年规划对我国环境资源保护和人民生活健康水平等方面提出的更高要求。一个减少化肥、农药的污染使用，大力发展生物有机肥的时代已经来临，目前，在西方国家的农业发展中，化肥正被生物肥、生物有机肥等新型高效的无公害、无污染绿色肥料所取代。在当前的“世界贸易一体化”进程中，我国农业产品，要与西方国家和世界其它国家农产品进行竞争，其首要前提，就是要推广实施“绿色无公害”肥料，将农作物的“粮食”-绿色无公害肥料，进行大张旗鼓的推广、实施。这不但是我国农业的发展方向，也是我国加入“世贸”以后，农业生产所面临的一个最大、最迫切的问题。农业污染的主要来源则是化肥、农药和水源污染。整治农业污染已是摆在各级政府面前的一个迫在眉睫的现实任务。

目前，世界各国都在借助高科技手段，寻求新的肥源，其中炭基生物生态肥料是研究的重点。随着微生物领域科学技术的进步，各国农业科学家普遍认为，肥料要向高效、复合的方向发展，即应寻求一种新型炭基生物生态肥，不仅将氮、磷、钾及微量元素配合使用，而且要将活性炭与微生物肥和有机肥结合起来，发挥整体优势，以建立良性农田生态循环体系和作物营养综合体系，充分利用土壤潜力，达到使作物增产增收最佳效果。

肥料是农作物的粮食，是农业生产中必不可少的基本生产资料。然而，我国多数地区因长期施用化学肥料已使土壤生态环境、土壤理化性状以及土壤微生物区系受到了不同程度的破坏，尤其是过多施用单质化学肥料，已使土壤中营养元素比例严重失调，肥力供给能力下降，土壤板结加剧，根际土壤微生物优势种群大量减少，并在一定程度上对农产品品质造成了污染，使产品难以达到无公害食品的要求。随着生物质能源领域以及微生物领域科学技术的进步，各国科学家普遍认为，肥料要向高效、复合的方向发展，即应当寻求一种能将生物质炭与有机质和微生物肥料整体优势集于一体的新型肥料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用秸秆制炭、炭肥的方法，该方法简单易学，且制备得到炭和碳基有机肥收率高。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种利用秸秆制炭、炭肥的方法，包括如下步骤：

1)将秸秆粉碎至长度为50-55mm，静置24h；

2)将步骤1)粉碎后的秸秆进行压缩，得秸秆块；

3)将步骤2)所得秸秆块在炭化窑中炭化，炭化具体包括：原料入窑、点火、间歇式干馏炭化、烟气净化回收和燃气、木焦油、木醋酸回收储存；

4)干燥步骤3)中干馏炭化得到的生物质炭，并将生物质炭、高温杀菌后的牛粪、苦土石灰、骨粉、膨润土、微量元素、活性因子及有益菌剂进行混合；将混合物粉碎后过40-50目筛，加入木醋酸液，加水调和搅拌；造粒，干燥得炭基活性有机肥。

优选地，步骤2)中，所述秸秆块中的含水率为±0.2g/cm³。

优选地，步骤3)中，所述原料入窑是指将秸秆块铺设在敞口炭化窑内，在铺设时保证秸秆块上表面平整，避免出现原料空缺，使秸秆块填满炭化窑，同时在秸秆块上表面覆盖一层碎料，碎料厚度在4-6cm。

优选地，步骤3)中，所述点火是指：先在碎料上表面均匀布等距布设点火位，点火时先点炭化窑靠近炭化窑壁四周部位，点火的同时开启引风机控制炭化窑内的氧气供给量，等四周点火位点燃30-40min后，点燃炭化窑内的点火位，点燃后20-30min后，点燃靠近引风机的点火位，此时全部的点火位全部点燃。

优选地，步骤3)中，所述间歇式干馏炭化是指：在完成点火20-30min后，风机定时开启和关闭，具体为：引风机开机25-35min，再停机15-20min，如此重复16-20h，完成间歇式干馏炭化，得到不同形状的生物质炭。

优选地，步骤3)中，所述烟气净化回收和燃气是指：通过调整引风机，将间歇式干馏炭化后产生的含尘、水、油烟气以10-20m/s的速度由炭化窑的风道依次进入初级净化装置、一级净化回收装置、引风机以及燃气净化回收利用装置。

优选地，步骤3)中，所述燃气、木焦油、木醋酸回收储存是指：将间歇式干馏炭化后，烟气中夹杂着的木焦油、木醋酸液通过燃气净化回收利用装置进行净化回收，并通过储气罐进行储存备用。

优选地，步骤4)中，所述微量元素选自硼、硒或锰中的一种多多种；所述活性因子选自胺鲜酯、赤霉素或三碘苯甲酸等一种或多种；所述有益菌剂选自酵素菌或解磷菌。

进一步的，所述酵素菌或解磷菌均为市售，可购自山东德州阳光金满田生物科技有限公司。

进一步的，本发明所述炭化窑为本领域常规炭化窑。

优选地，步骤4)中，加入的组分的质量百分比为：生物质炭46-50％、苦土石灰13-17％、高温杀菌后的牛粪18-22.5％、膨润土2-6％、木醋酸液1-4％、微量元素3-5％、活性因子0.1-0.5％、有益菌剂0.5-1％。

本发明的有益效果如下：

一、节能环保：在生物质能源综合利用中，由于我们采用的相关配套设备对烟气及焦油进行了净化处理及回收，防止了污染的产生，使处理工艺完全符合环保要求。在生物质的综合利用过程中，既获取了大量的能源，又使排放的CO₂与生物质再生时吸收的CO₂达到碳平衡，具有CO₂零排放的效果，对缓解和最终解决温室效应问题及节能减排将起到重要贡献。此外，在处理的过程中只消耗少量的电能，不消耗其他的能源。

二、设备维修率低、操作简单易学：我们在研制开发中，就设备及操作工艺进行了多次改进，具有初中文化水平的工人经过一周的培训即可上岗操作，设备定时进行保养清洗即可保证设备正常周转。

三、生物质综合利用率高：生物质原料可以是大小、粗细、形状不同的稻壳、稻草、棉秸秆、玉米秸秆、玉米芯、锯沫、果树枝、果核、甘蔗渣、椰壳等农作物的混合体也可以是其中的一种。在处理的过程中即可生产可燃气体又可生产木炭及木焦油等化工原料，一举多得。改变了现有烧炭时树干直径不得小于6cm、粗细不等的树干不能混烧的工艺过程。

四、资源再生：我国拥有丰富的生物质资源，每年可利用的生物质约为12亿吨，农作物秸秆、林木枝桠材、农林产品加工剩余物等可燃性生物质的生活自用量日趋减少，大量被废弃并不得不被农民在田间烧掉，对生态环境造成极大污染。而通过生物质综合利用技术可使其变废为宝，产生的可燃气体可作为不可再生能源的替代和补充，生产出的木炭可代替天然木炭，节约了木材，保护林业资源和生态环境。

五、绿色生态：生物质肥，对改善土壤结构、增加土壤含水率，以及调节地温有很好的效果，同时对农作物生长和生产有积极的促进作用。与常规化肥相比，具有明显效果。并且能够吸附重金属(如镉、砷等)，减少植物对污染物的吸收，在一定程度上达到环境修复的效果。

六、社会效益和经济效益显著：在综合利用生物质原料时不但可以保护环境而且可以带动农村劳动力就业、增加农民收入，带来了良好的社会效益。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种利用秸秆制炭、炭肥的方法，包括如下步骤：

1)将秸秆粉碎至长度为50-55mm，静置24h；

2)将上述粉碎后的秸秆压缩成块状，使所得秸秆块中的含水率为±0.2g/cm³；

3)将步骤2)中所得秸秆块铺设在敞口的炭化窑内，在铺设时保证秸秆块上表面平整，避免出现原料空缺，使秸秆块填满炭化窑，同时在秸秆块上表面覆盖一层4cm厚的碎料；先在碎料上表面均匀布等距布设点火位，点火时先点炭化窑靠近炭化窑壁四周部位，点火的同时开启引风机控制炭化窑内的氧气供给量，等四周点火位点燃30min后，点燃炭化窑内的点火位，点燃后20min后，点燃靠近引风机的点火位，此时全部的点火位全部点燃；在全部点火位全部点燃20min后，引风机开机25min，再停机15min，如此重复16h，完成间歇式干馏炭化，得到不同形状的生物质炭，；通过调整引风机，将间歇式干馏炭化后产生的含尘、水、油的烟气以10m/s的速度由炭化窑的风道依次进入初级净化装置、一级净化回收装置、引风机以及燃气净化回收利用装置；烟气中夹杂着的木焦油、木醋酸液通过燃气净化回收利用装置进行净化回收，并通过储气罐进行储存备用；

4)干燥步骤3)中得到的生物质炭，按质量百分比，分别取如下物料：生物质炭50％、苦土石灰17％、高温杀菌后的牛粪22.5％、膨润土2％、木醋酸液4％、硼3％、胺鲜酯0.5％、酵素菌1％；

将上述生物质炭、高温杀菌后的牛粪、苦土石灰、膨润土、硼、胺鲜酯及酵素菌进行混合；将混合物粉碎后过40-50目筛，加入木醋酸液，加水调和搅拌；造粒，干燥得炭基活性有机肥。

根据NY798-2004-T的检测方法，测得所得炭基活性有机肥的含水率为0.1％，PH为6，有机质含量为70％。

实施例2

一种利用秸秆制炭、炭肥的方法，包括如下步骤：

1)将秸秆粉碎至长度为50-55mm，静置24h；

2)将上述粉碎后的秸秆压缩成块状，使所得秸秆块中的含水率为±0.2g/cm³。

3)将步骤2)中所得秸秆块铺设在敞口的炭化窑内，在铺设时保证秸秆块上表面平整，避免出现原料空缺，使秸秆块填满炭化窑，同时在秸秆块上表面覆盖一层4-6cm厚的碎料；先在碎料上表面均匀布等距布设点火位，点火时先点炭化窑靠近炭化窑壁四周部位，点火的同时开启引风机控制炭化窑内的氧气供给量，等四周点火位点燃40min后，点燃炭化窑内的点火位，点燃后30min后，点燃靠近引风机的点火位，此时全部的点火位全部点燃；在全部点火位全部点燃30min后，引风机开机235min，再停机20min，如此重复20h，完成间歇式干馏炭化，得到不同形状的生物质炭；通过调整引风机，将间歇式干馏炭化后产生的含尘、水、油的烟气以10-20m/s的速度由炭化窑的风道依次进入初级净化装置、一级净化回收装置、引风机以及燃气净化回收利用装置；烟气中夹杂着的木焦油、木醋酸液通过燃气净化回收利用装置进行净化回收，并通过储气罐进行储存备用。

4)干燥步骤3)中得到的生物质炭，按质量百分比，分别取如下物料：生物质炭50％、苦土石灰17％、高温杀菌后的牛粪18％、膨润土6％、木醋酸液3.4％、硒5％、赤霉素0.1％、解磷菌0.5％；

将上述生物质炭、高温杀菌后的牛粪、苦土石灰、膨润土、硒、赤霉素及解磷菌进行混合；将混合物粉碎后过40-50目筛，加入木醋酸液，加水调和搅拌；造粒，干燥得炭基活性有机肥。

根据NY798-2004-T的检测方法，测得所得炭基活性有机肥的含水率为0.2％，PH为6，有机质含量为60％。

实施例3

重复实施例2，区别在于，将赤霉素换成三碘苯甲酸，其它条件不变，得到炭基活性有机肥。根据NY798-2004-T的检测方法，测得所得炭基活性有机肥的含水率为0.02％，PH为6，有机质含量为66％。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将秸秆粉碎至长度为50-55mm，静置24h；

2)将步骤1)粉碎后的秸秆进行压缩，得秸秆块；

3)将步骤2)所得秸秆块在炭化窑中炭化，炭化具体包括：原料入窑、点火、间歇式干馏炭化、烟气净化回收和燃气、木焦油、木醋酸回收储存；

4)干燥步骤3)中干馏炭化得到的生物质炭，并将生物质炭、高温杀菌后的牛粪、苦土石灰、骨粉、膨润土、微量元素、活性因子及有益菌剂进行混合；将混合物粉碎后过40-50目筛，加入木醋酸液，加水调和搅拌；造粒，干燥得炭基活性有机肥。

2.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤2)中，所述秸秆块中的含水率为±0.2g/cm³。

3.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤3)中，所述原料入窑是指将秸秆块铺设在敞口炭化窑内，在铺设时保证秸秆块上表面平整，避免出现原料空缺，使秸秆块填满炭化窑，同时在秸秆块上表面覆盖一层碎料，碎料厚度在4-6cm。

4.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤3)中，所述点火是指：先在碎料上表面均匀布等距布设点火位，点火时先点炭化窑靠近炭化窑壁四周部位，点火的同时开启引风机控制炭化窑内的氧气供给量，等四周点火位点燃30-40min后，点燃炭化窑内的点火位，点燃后20-30min后，点燃靠近引风机的点火位，此时全部的点火位全部点燃。

5.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤3)中，所述间歇式干馏炭化是指：在完成点火20-30min后，风机定时开启和关闭，具体为：引风机开机25-35min，再停机15-20min，如此重复16-20h，完成间歇式干馏炭化，得到不同形状的生物质炭。

6.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤3)中，所述烟气净化回收和燃气是指：通过调整引风机，将间歇式干馏炭化后产生的烟气以10-20m/s的速度由炭化窑的风道依次进入初级净化装置、一级净化回收装置、引风机以及燃气净化回收利用装置。

7.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤3)中，所述燃气、木焦油、木醋酸回收储存是指：将间歇式干馏炭化后，烟气中夹杂着的木焦油、木醋酸液通过燃气净化回收利用装置进行净化回收，并通过储气罐进行储存备用。

8.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤4)中，所述微量元素选自硼、硒或锰中的一种多多种；所述活性因子选自胺鲜酯、赤霉素或三碘苯甲酸等一种或多种；所述有益菌剂选自酵素菌或解磷菌。

9.根据权利要求1所述的利用秸秆制炭、炭肥的方法，其特征在于，步骤4)中，加入的组分的质量百分比为：生物质炭46-50％、苦土石灰13-17％、高温杀菌后的牛粪18-22.5％、膨润土2-6％、木醋酸液1-4％、微量元素3-5％、活性因子0.1-0.5％、有益菌剂0.5-1％。