CN106278722A - 硫改性生物炭肥及其制备方法 - Google Patents

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    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80—Soil conditioners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
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Abstract

本发明一种硫改性生物炭肥，由下述重量份的原料制成：农林副产物70‑80份，人畜粪便30‑40份，添加剂20‑30份，活化剂10‑20份。本发明的生物炭具有较大的比表面积，提高了土壤的有机质含量；使用人畜粪便和农林副产物作为主要原料，较仅利用农林副产物作原料获取的生物炭肥含有更丰富的氮、磷、钾和微量元素。作为低成本非化学肥料，本发明产品可以为有机农业、绿色农业提供产量上的保证，制备方法简单、可控、易实施，在有效处理了人畜粪便和生物质的同时，比传统生物炭肥具有更高的吸附性能和更高的肥效，可以在一定范围内代替化肥施用，具有工业化推广的前景，以及显著的经济效益、环境效益和社会效益。

Description

硫改性生物炭肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合肥，具体涉及硫改性生物炭肥及其制备方法。
背景技术
不论是在粮食作物还是在经济作物的种植领域，长久以来就采用施肥的手段来提高作物产量和质量。从最早的施用农家有机肥到施用无机肥，再到施用有机无机复合肥。施肥种类、施肥量及配比等对粮食作物或经济作物产量和质量都有很大的影响。传统的肥料尤其是有机无机复合肥虽然在提高作物产量方面起到了不错的效果。但是，传统的肥料存在成分和养分配比不合理，几乎不能恢复土壤肥力、改善土壤结构，甚至还会产生副作用，造成土壤板结等。
复合肥料是指含有两种或两种以上营养元素的化肥，复合肥具有养分含量高、副成分少且物理性状好等优点，对于平衡施肥，提高肥料利用率，促进作物的高产稳产有着十分重要的作用。
生物炭是生物有机材料(生物质)在缺氧或绝氧环境中，经高温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源、土壤改良剂，也可作为还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等，已广泛应用于固碳减排、水源净化、重金属吸附和土壤改良等，可在一定程度上为气候变化、环境污染和土壤功能退化等全球关切的热点问题提供解决方案。它是在低氧环境下，通过高温裂解将木材、草、玉米秆或其它农作物废物碳化而成。生物炭虽可作为肥料，但其微孔结构较少、比表面积较低，且保留的营养元素包括微量元素较少，因此使用时一般需要添加其他肥料。
发明内容
本发明的目的是提供硫改性生物炭肥及其制备方法。
实现本发明目的的技术方案为：
一种硫改性生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
农林副产物70-80份，人畜粪便30-40份，添加剂20-30份，活化剂10-20份。
其中，所述农林副产物为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、玉米芯、棉籽壳、稻壳、花生壳、豆壳、果壳、甘蔗渣、果皮、残次果、树木残枝、木屑中的一种或两种以上的混合物，含水量控制在10-12％。
所述人畜粪便是将选取的人畜粪便晒干或烘干，粉碎成粉末，混匀而成，含水量控制在20-22％。
所述添加剂为过磷酸钙。
所述活化剂是由硫酸铵。
上述硫改性生物炭肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农林副产物干燥、粉碎成粉末，备用；
(2)将人畜粪便放入上述生物质原料中，搅拌均匀，得到混合物1；
(3)将制备好的添加剂和活化剂加入上述生物质原料与人畜粪便的混合物1中，搅拌均匀，获得混合物2；
(4)将经步骤(3)处理后的混合物2放入热解物料仓，仓内填充率大于80％，将物料仓加热至160-180℃，并保温30-50分钟，利用产生的水蒸气将仓内残留空气充分排出；
(5)将经步骤(4)处理后的混合物送入裂解设备中，升温280-300℃，保持该温度12-16分钟，然后在3-5分钟内升温至480-500℃，并保持该温度3-4h，然后在3-5分钟内急冷至180-200℃，保持该温度40-50分钟，使物料充分完成碳化后自然冷却，得到所述的硫改性生物炭肥。
本发明的优点为：本发明的生物炭具有较大的比表面积，提高了土壤的有机质含量；使用人畜粪便和农林副产物作为主要原料，较仅利用农林副产物作原料获取的生物炭肥含有更丰富的氮、磷、钾和微量元素。作为低成本非化学肥料，本发明产品可以为有机农业、绿色农业提供产量上的保证，制备方法简单、可控、易实施，在有效处理了人畜粪便和生物质的同时，比传统生物炭肥具有更高的吸附性能和更高的肥效，可以在一定范围内代替化肥施用，具有工业化推广的前景，以及显著的经济效益、环境效益和社会效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种硫改性生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
农林副产物70份，人畜粪便30份，添加剂20份，活化剂10份。
其中，所述农林副产物为玉米秸秆、小麦秸秆、玉米芯、棉籽壳的混合物，含水量控制在10％。
所述人畜粪便是将选取的人畜粪便晒干，粉碎成粉末，混匀而成，含水量控制在20％。
所述添加剂为过磷酸钙。
所述活化剂是由硫酸铵。
上述硫改性生物炭肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农林副产物干燥、粉碎成粉末，备用；
(2)将人畜粪便放入上述生物质原料中，搅拌均匀，得到混合物1；
(3)将制备好的添加剂和活化剂加入上述生物质原料与人畜粪便的混合物中，搅拌均匀，获得混合物2；
(4)将经步骤(3)处理后的混合物3放入热解物料仓，仓内填充率82％，将物料仓加热至160℃，并保温30分钟，利用产生的水蒸气将仓内残留空气充分排出；
(5)将经步骤(4)处理后的混合物送入裂解设备中，升温280℃，保持该温度12分钟，然后在3分钟内升温至480℃，并保持该温度3h，然后在3分钟内急冷至180℃，保持该温度40分钟，使物料充分完成碳化后自然冷却，得到所述的硫改性生物炭肥。
所得到的生物炭肥的比表面积为610m3/g，按每亩施用220kg的该生物炭肥6个月后，经检测发现土壤中重金属含量减少62％，而与不施用该生物肥而使用普通复混肥比较，作物中的重金属还少36％，证明土壤中的重金属被吸附到生物炭中固化。
实施例2
一种硫改性生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
农林副产物75份，人畜粪便35份，添加剂25份，活化剂15份。
其中，所述农林副产物为水稻秸秆、棉花秸秆、玉米芯、豆壳、果壳、甘蔗渣、的混合物，含水量控制在11％。
所述人畜粪便是将选取的人畜粪便晒干，粉碎成粉末，混匀而成，含水量控制在21％。
所述添加剂为过磷酸钙。
所述活化剂是由硫酸铵。
上述硫改性生物炭肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农林副产物干燥、粉碎成粉末，备用；
(2)将人畜粪便放入上述生物质原料中，搅拌均匀，得到混合物1；
(3)将制备好的添加剂和活化剂加入上述生物质原料与人畜粪便的混合物中，搅拌均匀，获得混合物2；
(4)将经步骤(3)处理后的混合物3放入热解物料仓，仓内填充率86％，将物料仓加热至170℃，并保温40分钟，利用产生的水蒸气将仓内残留空气充分排出；
(5)将经步骤(4)处理后的混合物送入裂解设备中，升温290℃，保持该温度14分钟，然后在4分钟内升温至490℃，并保持该温度3.5h，然后在4分钟内急冷至190℃，保持该温度45分钟，使物料充分完成碳化后自然冷却，得到所述的硫改性生物炭肥。
所得到的生物炭肥的比表面积为620m3/g，按每亩施用220kg的该生物炭肥6个月后，经检测发现土壤中重金属含量减少64％，而与不施用该生物肥而使用普通复混肥比较，作物中的重金属还少38％，证明土壤中的重金属被吸附到生物炭中固化。
实施例3
一种硫改性生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
农林副产物80份，人畜粪便40份，添加剂30份，活化剂20份。
其中，所述农林副产物为小麦秸秆、棉花秸秆、甘蔗渣、果皮、残次果、木屑的混合物，含水量控制在12％。
所述人畜粪便是将选取的人畜粪便烘干，粉碎成粉末，混匀而成，含水量控制在22％。
所述添加剂为过磷酸钙。
所述活化剂是由硫酸铵。
上述硫改性生物炭肥的制备方法，包括如下步骤：
(1)将农林副产物干燥、粉碎成粉末，备用；
(2)将人畜粪便放入上述生物质原料中，搅拌均匀，得到混合物1；
(3)将制备好的添加剂和活化剂加入上述生物质原料与人畜粪便的混合物中，搅拌均匀，获得混合物2；
(4)将经步骤(3)处理后的混合物3放入热解物料仓，仓内填充率90％，将物料仓加热至180℃，并保温50分钟，利用产生的水蒸气将仓内残留空气充分排出；
(5)将经步骤(4)处理后的混合物送入裂解设备中，升温300℃，保持该温度16分钟，然后在5分钟内升温至500℃，并保持该温度4h，然后在5分钟内急冷至200℃，保持该温度50分钟，使物料充分完成碳化后自然冷却，得到所述的硫改性生物炭肥。
所得到的生物炭肥的比表面积为650m3/g，按每亩施用220kg的该生物炭肥6个月后，经检测发现土壤中重金属含量减少67％，而与不施用该生物肥而使用普通复混肥比较，作物中的重金属还少42％，证明土壤中的重金属被吸附到生物炭中固化。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种硫改性生物炭肥，其特征是：由下述重量份的原料制成：
农林副产物70-80份，人畜粪便30-40份，添加剂20-30份，活化剂10-20份。
2.根据权利要求1所述的硫改性生物炭肥，其特征是：所述农林副产物为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、玉米芯、棉籽壳、稻壳、花生壳、豆壳、果壳、甘蔗渣、果皮、残次果、树木残枝、木屑中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的硫改性生物炭肥，其特征是：所述农林副产物为含水量控制在10-12％。
4.根据权利要求1所述的硫改性生物炭肥，其特征是：所述农林副产物为所述人畜粪便是将选取的人畜粪便晒干或烘干，粉碎成粉末，混匀而成，含水量控制在20-22％。
5.根据权利要求1所述的硫改性生物炭肥，其特征是：所述农林副产物为所述添加剂为过磷酸钙。
6.根据权利要求1所述的硫改性生物炭肥，其特征是：所述农林副产物为所述活化剂是由硫酸铵。
7.如权利要求1所述的硫改性生物炭肥的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
(1)将农林副产物干燥、粉碎成粉末，备用；
(2)将人畜粪便放入上述生物质原料中，搅拌均匀，得到混合物1；
(3)将制备好的添加剂和活化剂加入上述生物质原料与人畜粪便的混合物中，搅拌均匀，获得混合物2；
(4)将经步骤(3)处理后的混合物3放入热解物料仓，仓内填充率大于80％，将物料仓加热至160-180℃，并保温30-50分钟，利用产生的水蒸气将仓内残留空气充分排出；
(5)将经步骤(4)处理后的混合物送入裂解设备中，升温280-300℃，保持该温度12-16分钟，然后在3-5分钟内升温至480-500℃，并保持该温度3-4h，然后在3-5分钟内急冷至180-200℃，保持该温度40-50分钟，使物料充分完成碳化后自然冷却，得到所述的硫改性生物炭肥。
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