CN106396795A - 一种利用烟草废料生产的含中微量元素有机水溶肥料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用烟草废料生产的含中微量元素有机水溶肥料，由如下方法制成：（1）卷烟生产中产生的烟草酒精浸出液的收集和过滤；（2）将烟草浸出液采用在100‑121℃高温下灭菌、浓缩后形成富含有机质和含钾的基底液；（3）将基底液温度升温至130℃，然后添加中微量元素源，480r/min‑560r/min下搅拌2‑3小时，搅拌至完全溶解螯合，调整pH值；（4）研磨，静置去泡，即得中微量元素有机水溶肥料。本发明将烟草浸出液废弃物生产出新型有机水溶肥，从根本上解决烟草生产中的环保问题，杜绝污水排放，能够对卷烟生产过程中产生的废弃物做到100%回收利用，又能达到“零”污染排放，并变废为宝烟草废弃物开发了新的高值化利用途径。
Description
技术领域
本发明涉及肥料领域，具体地说，涉及一种烟草有机水溶肥料。
背景技术
我国烟草的种植面积和产量均局世界首位，每年烟叶加工生产中也伴随着产生约25％(90150万吨)的不适用烟末、烟杆和烟草浸出液等废弃物，如果处理不当，不仅会给环境带来严重的污染和危害，而且也会造成资源的浪费。这些废弃物不能用于卷烟生产，通常情况下都被随意丢弃、焚烧和排放；有些企业采用提取烟碱、茄尼醇、植物蛋白、乙醇或烟酞胺等方法对其废弃物进行再利用，但是这些方法都多数停留在实验阶段，未得到广泛的产业化推广；由于烟草废弃物中含有果糖、蛋白、氨基酸、烟碱等生物有机成分和次生代谢产物，同时含有大量的氮、磷、钾及中微量元素等养分，因此，应用于有机农业生产将具较高的利用价值。
我国现在有耕地1.3亿公顷，农田灌溉面积占耕地的总面积56％，根据我国节水灌溉发展规划，预计到2030年，我国人口将达到19亿，所需粮食约8000千亿多公斤，比当前增加2500多亿公斤，为此农业灌溉的面积，需要大量增加。实践证明，水肥一体化的施肥方式和传统浇水施肥相比，节水达到50％以上，有的甚至能达到90％。“在水资源供应不能完全解决的情况下，灌溉面积的扩大，将主要依靠节水灌溉区域。”中国农科院农业资源与农业区划研究所所长王道龙说。
因此，近年来水肥一体化就成为了专家们热议并提倡的话题，就当前来看，其前景十分广阔。提到水肥一体化的市场趋势，不得不提的就是水溶肥料，它是水肥一体化的引导主打产品。
目前水肥一体化推广面积大概在467万多公顷，根据农业部部署，到2020年，将新增水肥一体化推广面积533万多公顷，未来水溶肥的需求量是每年递增，五年翻一番。
目前，已获得农业部登记证的水溶肥料一共有6602个，其中大量元素水溶肥料1494个、中微量元素水溶肥料1714个、氨基酸水溶肥料1679个、腐植酸水溶肥料1615个，而有机水溶肥料只有100个，可见有机水溶肥产品还是比较欠缺，而采用烟草浸出液来作为有机原料生产的含中微量元素有机水溶肥更是目前首创。
解放后我国化肥的大量使用，大部分缓和缺磷和氮情况，但是中微量元素和中量元素水平缺乏情况越来越严重，比如第二次土壤普查结果显示，全国的农田土壤里的锌、镁、硼的缺乏面积占耕地总面积的51.1％、54％和60％，而缺硼农田的面积多达5亿亩以上，并有增加趋势，因此我国土壤现阶段急需补充中中微量元素，然而我国中中微量元素肥料发展却非常落后，使用不便利，利用率也非常低。因此本技术旨在开发高浓度的含中微量元素的有机水溶肥对我国发展“水肥一体化”现代农业有着重大的现实意义。
“水溶性肥料”是一种可以完全溶于水的多元复合肥料，它能迅速地溶解于水中，更容易被作物吸收，而且其吸收利用率相对较高，可应用于喷施、喷灌、滴灌，实现水肥一体化，省水、省肥、省人工，但一般的化肥型水溶肥中不含有机成分，而“有机水溶肥料”，目前还没有权威的国家标准予以命名，但目前普遍应用的是有机物质+化学肥料+水形成的溶液。其中，有机物质可以包括任何具有化肥增效作用和络合(螯合)作用的可溶有机物质，比如分别或者同时存在的经发酵、腐熟、萃取或活化后施于土壤以提供植物养分为其主要功效的氨基酸、果糖、海藻酸等含碳物料叫有机质。
水溶肥有一种重要的使用方法就是叶面施肥，也就是叶面肥。作物叶片两面均有很多气孔，每平方厘米叶面积约有气孔1万到2万个。气孔可以使体内的水分蒸腾出去，也可以吸收二氧化碳供光合作用利用。同时气孔还有一个重要作用，它可以吸收喷施在叶片上的液体肥料。不仅是气孔，叶片上的肥料也可以通过叶片角质层和细胞壁，再通过原生质膜进入细胞内部。这种肥料供给速度跟得上吸收、转运更快，更加符合追肥的需求，因此叶面施肥常被称为“根外追肥”。
本技术所生产的有机水溶肥富含烟草浸出的氨基酸和果糖等有机物质和作物生长所需的营养物质，并螯合了锌、铁、硼、锰、钼、铜和镁等中微量元素，充分合理利用该肥料不仅能提供作物生长所需养分，改良土壤，部分或全部替代化学肥料可改善土壤环境与提高肥力，改善土壤微生态环境，提高作物产量，还可以改善农作物品质，同时可提高肥料利用率，降低生产成本。
本技术以集中利用烟草废弃物为原料开发生态肥还田为目的，即以制作生态肥料为纽带，将烟草业和农业种植进行优化组合，做到能量多级利用、物质良性循环，进一步完善了烟草的产业链，为推动绿色环保尽到一份力量。
本技术以烟草生产中产生的烟杆烟末，以及经烟草浸出液固液分离后收集的滤渣、滤液为处理对象，利用生物菌定向发酵技术对物料进行发酵腐熟增肥处理，通过添加复合微生物菌剂或选择理想钝化剂对烟草废弃物中的重金属进行无害化处理，将烟草废弃物综合利用开发出生物有机肥、有机水溶肥等系列生态肥料，实现环境保护和废弃物资源的高值化利用。由于项目实施所采用的设备均为国产设备，建设运行维护费用较低，加上资源化处理效果好，能够对卷烟生产过程中产生的废弃物做到100％回收利用，又能达到“零”污染排放从而实现清洁生产，因此具有很高的推广应用价值。
综上所述，本发明具有良好创新性和可行性，利用本发明加工技术，利用烟草废弃物生产含中微量元素有机水溶肥，在符合我国中微量元素水溶肥料标准的基础上，还可以自由调节中微量元素之间的比例，以适应不同土壤条件和作物的要求，能满足测土配方施肥的需要，既可喷施、喷灌，又可滴灌和叶面追肥，应用性很强，而且市场需求量每年递增，未来五年翻一番，因此，本专利产品在现代肥料行业具有巨大的价值空间的。
发明内容
本发明的目的在于解决目前烟草废弃物在卷烟生产过程中的污染祸害问题，杜绝污染排放，变废为宝，进一步完善烟草的产业链，解决当前我国土壤现阶段急需补充有机质和中微量元素的现状，提供一种烟草有机水溶肥料。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种烟草有机水溶肥料，由如下方法制成：
(1)卷烟生产中产生的烟草酒精浸出液的收集和过滤；
(2)将烟草浸出液采用在100-121℃高温下灭菌、浓缩后形成富含有机质和含钾的基底液；
(3)将基底液温度升温至130℃，然后添加中微量元素源，搅拌速度480r/min-560r/min，搅拌时间为2-3小时，搅拌至完全溶解螯合，调整pH值；
(4)研磨，静置去泡，即得含中微量元素有机水溶肥料。
作为优选的，在上述的利用烟草下脚料生产的有机水溶肥料中，所述烟草浸出液的取得方法是：对卷烟生产中产生的废液进行归集和过滤，该废液是先用酒精浸泡烟草，溶出果糖和氨基酸等有机质后蒸馏回收酒精，剩余的即是烟草浸出液。
作为优选的，在上述的烟草有机水溶肥料中，所述中微量元素源采用硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锌、氯化锌、氧化锌、硫酸锰、硼酸、硼砂和硫酸钼，添加量为基底液质量的10-30％。
作为优选的，在上述的烟草有机水溶肥料中，所述调整pH值是采用碳酸铵或氨水，调整pH5-7之间。
作为优选的，在上述的烟草有机水溶肥料中，步骤(2)所述灭菌和浓缩过程所采用的设备是带高压的搪瓷反应釜或不锈钢反应釜。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明将烟草浸出液废弃物生产出新型有机水溶肥，从根本上解决烟草生产中的环保问题，杜绝污水排放，能够对卷烟生产过程中产生的废弃物做到100％回收利用，又能达到“零”污染排放，并变废为宝烟草废弃物开发了新的高值化利用途径。
(2)本发明得到的有机水溶肥料可用于高效肥料和农业高效土壤改良，减少了化肥施用量，改善当前我国土壤欠有机质和中中微量元素的现状，并且产品是水溶性，适用滴灌、喷灌等现代农业。利用这种肥料，每亩地施用2-10kg，作物产量可提高20-30％，而且提高农作物品质。
(3)本专利制备方法操作简单，采用“一釜螯合法”在符合我国中微量元素水溶肥料标准的基础上，自由调节中微量元素之间的比例，以适应不同土壤条件和作物的要求，能满足测土配方施肥的需要，制备出高浓度二元、三元及三元以上多元中微量有机水溶肥。
(4)有机水溶肥料我国暂无现行标准，先与氨基酸中微量元素水溶肥料(NY1429-2010)和大量元素中微量元素型水溶肥料标准(NY1107-2010)作对比，多项指标显优。
具体实施方式
实施例1：利用烟草废弃物生产有机水溶肥料的生产步骤如下：
(1)烟草浸出液的取得方法是：对卷烟生产中产生的废液进行归集和过滤，该废液是先用酒精浸泡烟草，溶出果糖和氨基酸等有机质后蒸馏回收酒精，剩余的即是烟草浸出液。
(2)将烟草浸出液采用搪瓷反应釜100℃高温灭菌40分钟、浓缩后形成富含有机质和含钾的基底液，水分是70％；
(3)升温到130℃，按基底液添加质量12％硼酸和6％硫酸锌，搅拌速度480r/min，搅拌2.5h，完全溶解螯合；
(4)测量pH值，用氨水调整酸碱度至pH等于6.5；
(5)后经胶体磨研磨，过滤机100目过滤，最后放入储备池静置24小时去泡、检测合格，罐装出厂。
所得有机水溶肥料外观为棕黄色液体，气味为烟草甜香味，有机质含量超过150g/L，氮磷钾含量超过100g/L，锌加硼含量超过30g/L，不溶物小于20g/L，非常适合作为农业滴灌冲施肥和水溶性叶面肥。用量为每亩施用3-10kg，对作物的直接作用有促进座果率、防止裂果，提高根茎抗病能力、提高产量、改善品质、提高植株座果率和增加抗逆性。
实施例2：利用烟草废弃物生产有机水溶肥料的生产步骤如下：
(1)烟草浸出液的取得方法是：对卷烟生产中产生的废液进行归集和过滤，该废液是先用酒精浸泡烟草，溶出果糖和氨基酸等有机质后蒸馏回收酒精，剩余的即是烟草浸出液。
(2)将烟草浸出液采用搪瓷反应釜121℃高温灭菌30分钟、下降温度持续浓缩后形成富含有机质和含钾的基底液，达到水分为60％；
(3)升温到130℃，按基底液添加质量15％硼酸和10％硫酸镁，搅拌速度560r/min，搅拌3h，完全溶解螯合；
(4)测量pH值，用碳酸铵调整酸碱度至pH等于6.0；
(5)后经胶体磨研磨，过滤机100目过滤，最后放入储备池静置24小时去泡、检测合格，罐装出厂。
所得有机水溶肥料外观为棕黄色液体，气味为烟草甜香味，有机质含量超过200g/L，氮磷钾含量超过100g/L，硼含量超过25g/L，镁含量超过20g/L不溶物小于30g/L，非常适合作为农业滴灌冲施肥。用量为每亩施用3-10kg，使作物迅速转绿，作物甜度添加，增产明显。实施例3：利用烟草废弃物生产有机水溶肥料的生产步骤如下：
(1)烟草浸出液的取得方法是：对卷烟生产中产生的废液进行归集和过滤，该废液是先用酒精浸泡烟草，溶出果糖和氨基酸等有机质后蒸馏回收酒精，剩余的即是烟草浸出液。
(2)将烟草浸出液采用搪瓷反应釜121℃高温灭菌30分钟、下降温度持续浓缩后形成富含有机质和含钾的基底液，达到水分为60％；
(3)升温到130℃，按基底液添加质量5％硫酸锌、10％硼酸和10％硫酸镁，搅拌速度560r/min，搅拌3h，完全溶解螯合；
(4)测量pH值，用铵水调整酸碱度至pH等于6.8；
(5)后经胶体磨研磨，过滤机100目过滤，最后放入储备池静置24小时去泡、检测合格，罐装出厂。
所得有机水溶肥料外观为棕黄色液体，气味为烟草甜香味，有机质含量超过200g/L，氮磷钾含量超过100g/L，锌加硼含量超过25g/L，镁含量超过20g/L不溶物小于30g/L，非常适合作为农业滴灌或喷灌冲施肥。用量为每亩施用3-8kg，使作物迅速转绿，保花保果，作物甜度添加，抗逆性增强。
实施例4：利用烟草废弃物生产有机水溶肥料的生产步骤如下：
(1)烟草浸出液的取得方法是：对卷烟生产中产生的废液进行归集和过滤，该废液是先用酒精浸泡烟草，溶出果糖和氨基酸等有机质后蒸馏回收酒精，剩余的即是烟草浸出液。
(2)将烟草浸出液采用搪瓷反应釜110℃高温灭菌30分钟、浓缩后形成富含有机质和含钾的基底液，水分是65％；
(3)按基底液添加质量4％硫酸锰、4％硫酸锌、8％硫酸亚铁和8％硼酸，搅拌速度480r/min，搅拌3h，完全溶解螯合；
(4)测量pH值，用氨水调整酸碱度至pH等于6.3；
(5)后经胶体磨研磨，过滤机100目过滤，最后放入储备池静置24小时去泡、检测合格，罐装出厂。
所得有机水溶肥料外观为棕黄色液体，气味为烟草甜香味，有机质含量超过180g/L，氮磷钾含量超过100g/L，锌、铁、硼和锰含量超过40g/L，不溶物小于50g/L，非常适合作为农业滴灌冲施肥和水溶性叶面肥。用量为每亩施用3-10kg，对酸性土质改良、作物复绿效果显著。
数据测试：有机水溶肥料我国暂无现行标准，先与氨基酸中微量元素水溶肥料(NY1429-2010)和大量元素中微量元素型水溶肥料标准(NY 1107-2010)作对比，结果显示四个实施例不单微量元素含量、不溶物和酸碱度Ph值都符合对照两个国家标准的要求，而且三个实施例的有机质含量超过150g/L，实施例2的中量元素大于20g/L，而对照两个标准的有机质含量都为0，总结而言本技术生产的中微量元素有机水溶肥的营养更全面。具体参数见表1所示：
表1
Claims (5)
1.一种烟草有机水溶肥料，其特征在于由如下方法制成：
（1）卷烟生产中产生的烟草酒精浸出液的收集和过滤；
（2）将烟草浸出液采用在100-121℃高温下灭菌、浓缩后形成富含有机质和含钾的基底液；
（3）将基底液温度升温至130℃，然后添加中微量元素源，480r/min-560r/min下搅拌2-3小时，搅拌至完全溶解螯合，调整pH值；
（4）研磨，静置去泡，即得中微量元素有机水溶肥料。
2.如权利要求1所述的烟草有机水溶肥料，其特征在于，所述烟草浸出液的制备方法是：先用酒精浸泡烟草，溶出有机物后蒸馏回收酒精，剩余的即是烟草浸出液。
3.如权利要求1所述的烟草有机水溶肥料，其特征在于，所述中微量元素源采用硫酸镁、硫酸亚铁、硫酸锌、氯化锌、氧化锌、硫酸锰、硼酸、硼砂或硫酸钼，添加量为基底液质量的10-30%。
4.如权利要求1所述的烟草有机水溶肥料，其特征在于，所述调整pH值是采用碳酸铵或氨水，调整pH5-7之间。
5.如权利要求1所述的烟草有机水溶肥料，其特征在于，步骤（2）所述灭菌和浓缩过程所采用的设备是带高压搪瓷反应釜或不锈钢反应釜。
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