CN106748251A - 一种海藻焦混合肥料及其制备方法 - Google Patents

一种海藻焦混合肥料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海藻焦混合肥料，主要由传统化肥和海藻焦制成，传统化肥的质量百分含量为45~55%，传统化肥包括氮肥、磷肥和钾肥，海藻焦为A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的混合物，海藻焦是通过包括以下步骤的方法制备获得：选取海藻，在190~300℃温度范围内热解80~100min，得A类海藻焦，调节温度为300~450℃继续热解50~70min，得B类海藻焦，调节温度为450~600℃再热解20~40min，得C类海藻焦，将各类海藻焦混合得海藻焦。该肥料充分利用海藻热解制油产生的废弃物海藻焦，将海藻废弃物充分利用，实现海藻资源的近乎完全利用。本发明还公开了上述海藻焦混合肥料的制备方法。

Description

一种海藻焦混合肥料及其制备方法
技术领域
本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种海藻焦混合肥料及其制备方法。
背景技术
混合肥料与传统肥料相比，其营养元素含量高，养分分配合理，能促进土壤养分平衡，降低土壤酸性，肥料利用率高，并且可根据不同植物需求合理调整其营养元素的含量，针对性强，肥效显著，深受农民朋友的欢迎。
我国海岸线长，海藻产量丰富，并且目前我国正在进行海藻热解制油技术的开发研究，实验过程中会产生大量的海藻焦，除一小部分用于元素分析，大量的海藻焦被处理掉，传统的处理方式是将其进行掩埋，处理过程中会产生大量的漂浮颗粒物，造成环境污染。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种海藻焦混合肥料，该肥料充分利用海藻热解制油产生的废弃物海藻焦，将海藻废弃物充分利用，实现海藻资源的近乎完全利用。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述海藻焦混合肥料的制备方法，该制备方法工艺简洁，成本低。
本发明上述第一个技术问题是通过如下技术方案来实现的：一种海藻焦混合肥料，主要由传统化肥和海藻焦制成，所述传统化肥的质量百分含量为45~55%，所述传统化肥包括氮肥、磷肥和钾肥，所述海藻焦为A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的混合物，所述海藻焦是通过包括以下步骤的方法制备获得：选取海藻，在190~300℃温度范围内热解80~100min，得A类海藻焦，调节温度为300~450℃继续热解50~70min，得B类海藻焦，调节温度为450~600℃再热解20~40min，得C类海藻焦，将A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混合，即得海藻焦。
本发明中的海藻在190~300℃热解时，海藻主要发生的反应是脱水和一些末端小分子侧链的解聚，产生的半焦几乎没有明显的圆孔，主要呈现出不规则颗粒状的聚集态，碳未完全燃烧，产生的A类海藻焦含碳量高，灰分含量少，半焦的孔隙比表面积小，参与传统肥料混合时，A类海藻焦的质量百分含量不大于10%为佳。
本发明中的海藻在300~450℃热解时，烃类物质析出比例增大，芳香环结构断裂开环，大分子不断地解聚和重组，而此时少部分硫酸多糖分解生成SO2，蛋白质也初步开始热解，相比其他气体烃类物质比较，如末端的-OH、-COOH、C-C等键的断裂，析出少量C1~C3烃类气体产物，甲烷的相对含量最多，焦炭表面颗粒状形态明显减少，表面变得光滑并开始形成大小不等的小气孔，产生的B类海藻焦中含碳量减少，灰分含量增加，半焦的孔隙比表面积增大，参与传统肥料混合时，B类海藻焦的质量百分含量以不低于10%为佳。
本发明中的海藻在450~600℃热解，烃类相对含量都明显减小，此时反应慢慢进入尾声，大分子几乎完全解聚，除了产生CO、H2外，蛋白质与硫酸多糖生成较多的NOx与SO2等气体，焦炭中较大气孔周围产生了更多的小气孔，并开始出现孔的坍塌烧结现象由于热解温度高，大部分碳元素完全燃烧，产生的海藻焦中碳含量少，灰分含量高，海藻焦孔隙比表面积大，利于保水保肥，参与传统肥料混合时，C类海藻焦的质量百分含量以不低于15%为佳。
因此，本发明中的海藻焦是海藻在高温下热解的产物，其孔隙多、具有极强的吸附能力，有良好的保水、保肥的性能，可以保持土壤的含水率，减少肥料的流失，提高肥料利用率。
本发明所述海藻焦中A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的质量份配比优选为1：1.5~6：2~6。
本发明所述氮肥优选为尿素、氰氨化钙或硝酸铵钙，所述磷肥为过磷酸钙、骨粉或磷质海鸟粪，所述钾肥为氯化钾、硫酸钾或磷酸二氢钾。
本发明所述海藻优选为江蓠、马尾藻和条浒苔中的一种或几种。
为了便于肥料渗入土壤，本发明所述海藻焦混合肥料的颗粒大小优选为1~2mm。
本发明中的海藻焦混合肥料是由海藻焦与传统化肥经过研磨、混合、造粒获得的，通过海藻在190~300℃、300~450℃、450~600℃三个不同的温度区间内进行热解，获得不同类型的海藻焦，将获得的海藻焦与传统肥料按照不同的比例进行混合，获得不同等级的海藻焦混合肥料。
作为本发明一种优选的技术方案，本发明上述所要解决的第二个技术问题是通过以下技术方案来实现的：上述海藻焦混合肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）选取海藻，经预处理后获得海藻粉末；
（2）将步骤（1）中的海藻粉末，置于热解装置中进行热解处理，调节不同热解温度，热解过程中以氮气作为载气，将热解过程中产生的油气带走，降低海藻焦中的杂质分子，分别获得A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦，将A 类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混匀，得海藻焦；
（3）将步骤（2）中的海藻焦粉碎并筛选分离后，得海藻焦粉末；
（4）将传统肥料研磨后过筛分离，得肥料粉末，将肥料粉末与步骤（3）中的海藻焦粉末混匀，加入常用粘结剂进行造粒，造粒后过筛分离、烘干，获得海藻焦混合肥料。
在上述海藻焦混合肥料的制备方法中：
步骤（1）中所述的预处理优选包括烘干、粉碎、筛选分离和再次烘干处理，其中烘干是将海藻中水分的质量百分含量降低至20%以下，粉碎采用研磨粉碎，筛选分离为过80~100目筛，得海藻粉末，将海藻粉末再次烘干至海藻粉末中水分的质量百分含量降低至10%以下。
步骤（1）中所述的预处理还包括酸洗或碱洗。
步骤（3）中将海藻焦粉碎处理后，优选用60~100目筛筛选分离，获得海藻焦粉末。
步骤（4）中将传统肥料研磨后优选用60~100目筛过筛分离，造粒后优选采用20~40目筛过筛分离，烘干时温度优选为45~60℃。
本发明具有以下优点：
（1）本发明海藻焦混合肥料通过将海藻焦与传统化肥粉末按照一定的比例进行混合并制成颗粒状，生产不同等级的混合肥料，可以实现化肥养料的完全吸收、海藻资源的还土还肥，同时提高土壤蓄水率，减少水分流失；
（2）本发明海藻焦混合肥料具有原料来源广、能充分利用海藻焦裂解制油产生的废弃物海藻焦、成本低、效果好等优点，同时具有一定的蓄水保肥的能力，能提高土壤蓄水能力，降低土壤酸化概率，并且减少养分流失，适用于大规模生产复混肥。
具体实施方式
本发明在下述各实施例中被给予了具体的说明。这些实施例都是说明性的，并不在任何方面限制本发明。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例提供的海藻焦混合肥料，主要由传统化肥和海藻焦制成，传统化肥的质量百分含量为52%，传统化肥包括氮肥、磷肥和钾肥，海藻焦为A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的混合物，其中A类海藻焦的质量百分含量为8%，B类海藻焦的质量百分含量为15%，C类海藻焦的质量百分含量为25%。
其中A类海藻焦是通过包括以下步骤的方法制备获得：选取海藻，在190℃温度范围内热解90min，即得A类海藻焦；调节温度为400℃继续热解60min，得B类海藻焦，调节温度为500℃再热解30min，得C类海藻焦，将A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混合，即得海藻焦。
传统化肥中氮肥为尿素，磷肥为过磷酸钙，钾肥为氯化钾。
海藻为条浒苔。
海藻焦混合肥料的颗粒大小为1~2mm。
本实施例海藻焦混合肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将条浒苔放入烘箱中进行烘干，待水分百分含量降到20%以下，从烘箱中取出条浒苔；
（2）将干燥之后的条浒苔放入磨粉机中进行研磨粉碎，并用80目筛进行筛选分离，获得热解用海藻粉末；
（3）将筛选出的粉末再次放入烘箱中进行烘干，使水分百分含量降低到10%以下；
（4）烘干之后的粉末放入海藻生物质热解制油装置中进行热解，加热温度为190℃，热解时间90分钟，热解过程中以氮气作为载气，将热解过程中产生的油气全部带出，降低条浒苔海藻焦中杂质分子的含量，获得条浒苔A类海藻焦，调整加热温度为400℃，热解时间60分钟，获得B类海藻焦；再调整加热温度为500℃，热解时间30分钟，获得C类海藻焦，将A 类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混匀，得条浒苔海藻焦；
（5）冷却至室温后将海藻焦进行粉碎，用60目筛进行筛选分离，得条浒苔海藻焦粉末；
（6）将传统肥料尿素、过磷酸钙（2级）、氯化钾研磨成粉末，并用60目筛进行筛选分离，称取筛选后的传统肥料尿素0.15kg、过磷酸钙（2级）0.12kg、氯化钾0.25kg；
（7）称取0.48kg条浒苔海藻焦粉末，与称取的传统化肥肥料充分混合。
（8）根据需要向混合物中加入适量的粘合剂（如淀粉），进行造粒；
（9）用20目筛筛选出粒径小于1mm的颗粒重新进行造粒，使颗粒直径均在1~2mm即可；
（10） 将制好的颗粒放在45℃下烘干，即可获得海藻焦混合肥料。
传统化肥中与条浒苔海藻焦混合肥料中，含有植物生长所需的Ca、Mg、Fe、Na等微量元素，适合于果实生长期使用，可提高植物中K元素的含量，提高植物的光合作用。
实施例2
本实施例提供的海藻焦混合肥料，主要由传统化肥和海藻焦制成，传统化肥的质量百分含量为50%，传统化肥包括氮肥、磷肥和钾肥，海藻焦为A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的混合物，其中A类海藻焦的质量百分含量为5%，B类海藻焦的质量百分含量为10%，C类海藻焦的质量百分含量为35%。
其中A类海藻焦是通过包括以下步骤的方法制备获得：选取海藻，在220℃温度范围内热解90min，即得A类海藻焦；调节温度为380℃继续热解60min，得B类海藻焦，调节温度为500℃再热解30min，得C类海藻焦，将A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混合，即得海藻焦。
传统化肥中氮肥为硝酸铵钙，磷肥为骨粉，钾肥为磷酸二氢钾。
海藻为马尾藻。
海藻焦混合肥料的颗粒大小为1~2mm。
本实施例海藻焦混合肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将马尾藻放入烘箱中进行烘干，待水分含量降到20%以下，从烘箱中取出马尾藻；
（2）将干燥之后的马尾藻放入磨粉机中进行研磨粉碎，并用80目筛进行筛选分离，获得热解用海藻粉末；
（3）将筛选出的粉末再次放入烘箱中进行烘干，使水分含量降低到10%以下；
（4）烘干之后的粉末放入海藻生物质热解制油装置中进行热解，加热温度为220℃，热解时间90分钟，热解过程中以氮气作为载气，将热解过程中产生的油气全部带出，降低马尾藻海藻焦中杂质分子的含量，获得马尾藻A类海藻焦，调整加热温度为380℃，热解时间60分钟，获得B类海藻焦；再调整加热温度为500℃，热解时间30分钟，获得C类海藻焦，将A 类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混匀，得马尾藻海藻焦；
（5）冷却至室温后将马尾藻海藻焦进行粉碎，用60目筛进行筛选分离，得马尾藻海藻焦粉末；
（6）将传统肥料硝酸铵钙、骨粉和磷酸二氢钾研磨成粉末，并用60目筛进行筛选分离，称取筛选后的传统肥料硝酸铵钙0.25kg、骨粉0.15kg、磷酸二氢钾0.10kg；
（7）称取0.50kg马尾藻海藻焦，与称取的传统化肥肥料充分混合。
（8）根据需要向混合物中加入适量的粘合剂（如淀粉），进行造粒；
（9）用20目筛筛选出粒径小于1mm的颗粒重新进行造粒，使颗粒直径均在1~2mm即可；
（10）将制好的颗粒放在45℃下烘干，即可获得海藻焦混合肥料。
传统化肥与该马尾藻海藻焦混合肥料中，含有植物生长所需的Ca、Mg、Fe、Na等微量元素，适合于植物快速生长期使用，为植物提供各类营养物质。
实施例3
本实施例提供的海藻焦混合肥料，主要由传统化肥和海藻焦制成，传统化肥的质量百分含量为48%，传统化肥包括氮肥、磷肥和钾肥，海藻焦为A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的混合物，其中A类海藻焦的质量百分含量为6%，B类海藻焦的质量百分含量为20%，C类海藻焦的质量百分含量为26%。
其中A类海藻焦是通过包括以下步骤的方法制备获得：选取海藻，在280℃温度范围内热解80min，即得A类海藻焦；调节温度为550℃继续热解50min，得B类海藻焦，调节温度为580℃再热解20min，得C类海藻焦，将A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混合，即得海藻焦。
传统化肥中氮肥为氰氨化钙，磷肥为磷质海鸟粪，钾肥为硫酸钾。
海藻为马尾藻和江蓠的混合藻。
海藻焦混合肥料的颗粒大小为1~2mm。
本实施例海藻焦混合肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将马尾藻和江蓠（二者的质量份配比为1:1）放入烘箱中进行烘干，待水分含量降到20%以下，从烘箱中取出马尾藻和江蓠；
（2）将干燥之后的马尾藻和江蓠放入磨粉机中进行研磨粉碎，并用80目筛进行筛选分离，获得热解用海藻粉末；
（3）将筛选出的粉末再次放入烘箱中进行烘干，使水分含量降低到10%以下；
（4）烘干之后的粉末放入海藻生物质热解制油装置中进行热解，加热温度为280℃，热解时间80分钟，热解过程中以氮气作为载气，将热解过程中产生的油气全部带出，降低马尾藻和江蓠海藻焦中杂质分子的含量，获得马尾藻和江蓠A类海藻焦，调整加热温度为550℃，热解时间50分钟，获得B类海藻焦；再调整加热温度为580℃，热解时间20分钟，获得C类海藻焦，将A 类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混匀，得马尾藻和江蓠海藻焦；
（5）冷却至室温后将马尾藻和江蓠海藻焦进行粉碎，用60目筛进行筛选分离，得马尾藻和江蓠海藻焦粉末；
（6）将传统肥料硝酸铵钙、骨粉和磷酸二氢钾研磨成粉末，并用60目筛进行筛选分离，称取筛选后的传统肥料氰氨化钙0.25kg、磷质海鸟粪0.15kg、硫酸钾0.08kg；
（7）称取0.52kg马尾藻和江蓠海藻焦，与称取的传统化肥肥料充分混合。
（8）根据需要向混合物中加入适量的粘合剂（如淀粉），进行造粒；
（9）用20目筛筛选出粒径小于1mm的颗粒重新进行造粒，使颗粒直径均在1~2mm即可；
（10）将制好的颗粒放在45℃下烘干，即可获得海藻焦混合肥料。
传统化肥与该马尾藻和江蓠海藻焦混合肥料中，含有植物生长所需的Ca、Mg、Fe、Na等微量元素，适合于植物快速生长期使用，为植物提供各类营养物质。
上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海藻焦混合肥料，其特征是主要由传统化肥和海藻焦制成，所述传统化肥的质量百分含量为45~55%，所述传统化肥包括氮肥、磷肥和钾肥，所述海藻焦为A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的混合物，所述海藻焦是通过包括以下步骤的方法制备获得：选取海藻，在190~300℃温度范围内热解80~100min，得A类海藻焦，调节温度为300~450℃继续热解50~70min，得B类海藻焦，调节温度为450~600℃再热解20~40min，得C类海藻焦，将A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混合，即得海藻焦。
2.根据权利要求1所述的海藻焦混合肥料，其特征是：所述海藻焦中A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦的质量份配比为1：1.5~6：2~6。
3.根据权利要求1所述的海藻焦混合肥料，其特征是：所述氮肥为尿素、氰氨化钙或硝酸铵钙，所述磷肥为过磷酸钙、骨粉或磷质海鸟粪，所述钾肥为氯化钾、硫酸钾或磷酸二氢钾。
4.根据权利要求1所述的海藻焦混合肥料，其特征是：所述海藻为江蓠、马尾藻和条浒苔中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的海藻焦混合肥料，其特征是：所述海藻焦混合肥料的颗粒大小为1~2mm。
6.权利要求1-5任一项所述的海藻焦混合肥料的制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）选取海藻，经预处理后获得海藻粉末；
（2）将步骤（1）中的海藻粉末，置于热解装置中进行热解处理，调节不同热解温度，热解过程中以氮气作为载气，将热解过程中产生的油气带走，降低海藻焦中的杂质分子，分别获得A类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦，将A 类海藻焦、B类海藻焦和C类海藻焦混匀，得海藻焦；
（3）将步骤（2）中的海藻焦粉碎并筛选分离后，得海藻焦粉末；
（4）将传统肥料研磨后过筛分离，得肥料粉末，将肥料粉末与步骤（3）中的海藻焦粉末混匀，加入常用粘结剂进行造粒，造粒后过筛分离、烘干，获得海藻焦混合肥料。
7.根据权利要求6所述的海藻焦混合肥料的制备方法，其特征是：步骤（1）中所述的预处理包括烘干、粉碎、筛选分离和再次烘干处理，其中烘干是将海藻中水分的质量百分含量降低至20%以下，粉碎采用研磨粉碎，筛选分离为过80~100目筛，得海藻粉末，将海藻粉末再次烘干至海藻粉末中水分的质量百分含量降低至10%以下。
8.根据权利要求7所述的海藻焦混合肥料的制备方法，其特征是：步骤（1）中所述的预处理还包括酸洗或碱洗。
9.根据权利要求6所述的海藻焦混合肥料的制备方法，其特征是：步骤（3）中将海藻焦粉碎处理后，用60~100目筛筛选分离，获得海藻焦粉末。
10.根据权利要求6所述的海藻焦混合肥料的制备方法，其特征是：步骤（4）中将传统肥料研磨后用60~100目筛过筛分离，造粒后采用20~40目筛过筛分离，烘干时温度为45~60℃。
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李桢，等: "大型海藻浒苔热解特性与动力学研究", 《生物技术通报》 *

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