CN107141185A - 一种秸秆生物质肥料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种秸秆生物质肥料的制备方法，所述制备方法包括秸秆预处理、预混肥料制备、乳化干燥、造粒抛圆成型四个步骤。本发明的秸秆生物质肥料以农作物秸秆为主要成分，绿色无污染，无氮氧化物的产生和排放，使用后能够增加土壤中的有机质含量，改善土壤肥力，提高农作物产量和防病害能力，减少了二氧化碳、甲烷等温室气体的排放，具有环保和经济的双重价值。

Description

一种秸秆生物质肥料的制备方法
技术领域
本发明涉及环保肥料技术领域，具体涉及一种秸秆生物质肥料的制备方法。
背景技术
秸秆通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。这些农作物的秸秆普遍被遗弃堆积在田间地头，相对潮湿，引燃时不能完全燃烧，会产生大量对眼睛、呼吸道有强烈刺激性的烟雾，其中含有大量的粉尘、液滴以及其它污染物，这些烟雾随风扩散，对环境、人及其它动物产生严重的危害。同样秸秆还田自然而然会令土壤中含有大量的碳元素，但是这些碳相对而言是不稳定的，受气候影响很大，一旦遇到像农耕这样的变化，土壤就会释放出二氧化碳。而将农作物秸秆制成生物质肥料可以稳定地将碳元素锁住长达数百年，改善土壤土质，提高农作物产量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种秸秆生物质肥料的制备方法，该制备方法以农作物秸秆为主要成分，绿色无污染，无氮氧化物的产生和排放，使用后能够增加土壤中的有机质含量，改善土壤肥力，提高农作物产量和防病害能力，减少了二氧化碳、甲烷等温室气体的排放，具有环保和经济的双重价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种秸秆生物质肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：先将农作物秸秆粉碎成6～10cm的长段，堆垛成高0.8～1.2m的秸秆垛，于30～40℃的温室中预干燥至含水量小于20%，再投入无焰燃烧锅炉中进行无焰燃烧，得到秸秆生物炭基质；
（2）预混肥料制备：将秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比20～30：2～5：1～3：1～5：0.2～0.6混合均匀，粉碎后过60～100目筛，再加入尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾，混合搅拌20～30min后，得到预混肥料；
（3）乳化干燥：向预混肥料中加入环己烷、聚乙二醇，在40～50℃的反应釜中搅拌均匀，吹入氮气除去氧气，加入亚硫酸钠，乳化30～40min，提高转速后继续反应2～3小时；过滤得到珠状凝胶，40～50℃真空干燥4～5小时得到缓释肥料；
（4）造粒抛圆成型：使用圆盘造粒机在30～40℃对缓释肥料进行造粒，再送入三层抛圆机中抛圆成型，得到该生物质肥料。
优选地，所述农作物秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、大麦秸秆中的一种或多种的组合。
优选地，所述步骤（1）秸秆垛上压上一层隔热膜，并在隔热膜四周用砖块压实。
优选地，所述步骤（1）无焰燃烧的氧含量为8～15%，燃烧温度为950～1150℃。
优选地，所述步骤（2）秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比26：3：2：3：0.5混合均匀。
优选地，所述步骤（2）秸秆生物炭基质、尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾的质量比为20～30：2～6：1～3：1～3：3～8。
优选地，所述步骤（3）环己烷用量为预混肥料质量的2～3倍；聚乙二醇的用量为预混肥料质量的0.01～0.03倍。
优选地，所述步骤（4）圆盘造粒机的造粒盘直径为500～800mm，转速为20～30r/min；三层抛圆机的成粒率大于96%，得到的生物质肥料的粒径为2.5～5.5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明的秸秆生物质肥料的制备方法，包括秸秆预处理、预混肥料制备、乳化干燥、造粒抛圆成型四个步骤，以农作物秸秆为主要成分，绿色无污染，无氮氧化物的产生和排放，使用后能够增加土壤中的有机质含量，改善土壤肥力，提高农作物产量和防病害能力，减少了二氧化碳、甲烷等温室气体的排放，具有环保和经济的双重价值。
（2）本发明的秸秆预处理将农作物秸秆干燥后使用无焰燃烧，相较于局部高温的有焰燃烧，具有无焰透亮、热流分布均匀、温度波动小等特点，而且没有氮氧化物和硫化物的产生和排放，完整保留了秸秆中的生物质有机碳，绿色环保。
（3）本发明的预混肥料以秸秆作为基质，加入了多种肥料添加剂，如碳酸钾粉末、尿素、腐殖酸钾等，补充了肥料中的钠肥、钾肥、磷肥等营养物质，使得肥料的营养元素更加均衡，有助于改善土壤肥力。
（4）本发明的乳化干燥，加入溶解性能优良的环己烷有机溶剂和乳化剂聚乙二醇，使得肥料得到乳化和包裹，有利于肥料的保水性和缓释性，延长肥效。
（5）本发明的造粒抛圆步骤通过圆盘造粒机和三层抛圆机二次成粒，提高了成粒率，造粒大小均匀，表面光亮圆滑，颗粒强度高，既节约了能耗，又提高了产量和肥料的肥效。
具体实施方式
以下结合具体实施例对发明作进一步详细的描述。
实施例1
一种秸秆生物质肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：先将小麦秸秆粉碎成6～10cm的长段，堆垛成高0.8～1.2m的秸秆垛，在其上压上一层隔热膜，并在隔热膜四周用砖块压实，于36℃的温室中预干燥至含水量小于20%，再投入无焰燃烧锅炉中进行无焰燃烧，得到秸秆生物炭基质。其中，无焰燃烧的氧含量为8%，燃烧温度为980℃。
（2）预混肥料制备：将秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比26：3：2：3：0.5混合均匀，粉碎后过60～100目筛，再加入尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾，混合搅拌25min后，得到预混肥料；秸秆生物炭基质、尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾的质量比为25：3：1：2：5。
（3）乳化干燥：向预混肥料中加入环己烷、聚乙二醇，在40℃的反应釜中搅拌均匀，吹入氮气除去氧气，加入亚硫酸钠，乳化40min，提高转速后继续反应3小时；过滤得到珠状凝胶，50℃真空干燥4.5小时得到缓释肥料；其中，环己烷用量为预混肥料质量的3倍；聚乙二醇的用量为预混肥料质量的0.03倍。
（4）造粒抛圆成型：使用圆盘造粒机在30～40℃对缓释肥料进行造粒，再送入三层抛圆机中抛圆成型，得到该生物质肥料。其中，圆盘造粒机的造粒盘直径为500～800mm，转速为20～30r/min；三层抛圆机的成粒率大于96%，得到的生物质肥料的粒径为2.5～5.5mm。
实施例2
一种秸秆生物质肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：先将水稻秸秆粉碎成6～10cm的长段，堆垛成高0.8～1.2m的秸秆垛，在其上压上一层隔热膜，并在隔热膜四周用砖块压实，于38℃的温室中预干燥至含水量小于20%，再投入无焰燃烧锅炉中进行无焰燃烧，得到秸秆生物炭基质。其中，无焰燃烧的氧含量为10%，燃烧温度为990℃。
（2）预混肥料制备：将秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比28：4：2：3：0.5混合均匀，粉碎后过60～100目筛，再加入尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾，混合搅拌20～30min后，得到预混肥料；秸秆生物炭基质、尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾的质量比为25：3：2：3：7。
（3）乳化干燥：向预混肥料中加入环己烷、聚乙二醇，在48℃的反应釜中搅拌均匀，吹入氮气除去氧气，加入亚硫酸钠，乳化38min，提高转速后继续反应2.6小时；过滤得到珠状凝胶，48℃真空干燥4.6小时得到缓释肥料；其中，环己烷用量为预混肥料质量的3倍；聚乙二醇的用量为预混肥料质量的0.02倍。
（4）造粒抛圆成型：使用圆盘造粒机在30～40℃对缓释肥料进行造粒，再送入三层抛圆机中抛圆成型，得到该生物质肥料。其中，圆盘造粒机的造粒盘直径为500～800mm，转速为20～30r/min；三层抛圆机的成粒率大于96%，得到的生物质肥料的粒径为2.5～5.5mm。
实施例3
一种秸秆生物质肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：先将高粱秸秆粉碎成6～10cm的长段，堆垛成高0.8～1.2m的秸秆垛，在其上压上一层隔热膜，并在隔热膜四周用砖块压实，于40℃的温室中预干燥至含水量小于20%，再投入无焰燃烧锅炉中进行无焰燃烧，得到秸秆生物炭基质。其中，无焰燃烧的氧含量为13%，燃烧温度为1060℃。
（2）预混肥料制备：将秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比28：5：3：4：0.5混合均匀，粉碎后过60～100目筛，再加入尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾，混合搅拌26min后，得到预混肥料；秸秆生物炭基质、尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾的质量比为22：3：2：3：8。
（3）乳化干燥：向预混肥料中加入环己烷、聚乙二醇，在50℃的反应釜中搅拌均匀，吹入氮气除去氧气，加入亚硫酸钠，乳化30min，提高转速后继续反应2小时；过滤得到珠状凝胶，40℃真空干燥5小时得到缓释肥料；其中，环己烷用量为预混肥料质量的3倍；聚乙二醇的用量为预混肥料质量的0.03倍。
（4）造粒抛圆成型：使用圆盘造粒机在30～40℃对缓释肥料进行造粒，再送入三层抛圆机中抛圆成型，得到该生物质肥料。其中，圆盘造粒机的造粒盘直径为500～800mm，转速为20～30r/min；三层抛圆机的成粒率大于96%，得到的生物质肥料的粒径为2.5～5.5mm。
实施例4
一种秸秆生物质肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：先将玉米秸秆粉碎成6～10cm的长段，堆垛成高0.8～1.2m的秸秆垛，在其上压上一层隔热膜，并在隔热膜四周用砖块压实，于40℃的温室中预干燥至含水量小于20%，再投入无焰燃烧锅炉中进行无焰燃烧，得到秸秆生物炭基质。其中，无焰燃烧的氧含量为15%，燃烧温度为1120℃。
（2）预混肥料制备：将秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比30：5：3：5：0.6混合均匀，粉碎后过60～100目筛，再加入尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾，混合搅拌20～30min后，得到预混肥料；秸秆生物炭基质、尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾的质量比为30：5：3：3：6。
（3）乳化干燥：向预混肥料中加入环己烷、聚乙二醇，在46℃的反应釜中搅拌均匀，吹入氮气除去氧气，加入亚硫酸钠，乳化35min，提高转速后继续反应2.2小时；过滤得到珠状凝胶，40℃真空干燥5小时得到缓释肥料；其中，环己烷用量为预混肥料质量的2.2倍；聚乙二醇的用量为预混肥料质量的0.01倍。
（4）造粒抛圆成型：使用圆盘造粒机在30～40℃对缓释肥料进行造粒，再送入三层抛圆机中抛圆成型，得到该生物质肥料。其中，圆盘造粒机的造粒盘直径为500～800mm，转速为20～30r/min；三层抛圆机的成粒率大于96%，得到的生物质肥料的粒径为2.5～5.5mm。
实施例5
一种秸秆生物质肥料的制备方法，包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：先将玉米秸秆粉碎成6～10cm的长段，堆垛成高0.8～1.2m的秸秆垛，在其上压上一层隔热膜，并在隔热膜四周用砖块压实，于40℃的温室中预干燥至含水量小于20%，再投入无焰燃烧锅炉中进行无焰燃烧，得到秸秆生物炭基质。其中，无焰燃烧的氧含量为12%，燃烧温度为1150℃。
（2）预混肥料制备：将秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比30：5：3：5：0.6混合均匀，粉碎后过60～100目筛，再加入尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾，混合搅拌20～30min后，得到预混肥料；秸秆生物炭基质、尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾的质量比为28：5：3：3：6。
（3）乳化干燥：向预混肥料中加入环己烷、聚乙二醇，在50℃的反应釜中搅拌均匀，吹入氮气除去氧气，加入亚硫酸钠，乳化38min，提高转速后继续反应2.6小时；过滤得到珠状凝胶，45℃真空干燥5.2小时得到缓释肥料；其中，环己烷用量为预混肥料质量的3倍；聚乙二醇的用量为预混肥料质量的0.01倍。
（4）造粒抛圆成型：使用圆盘造粒机在30～40℃对缓释肥料进行造粒，再送入三层抛圆机中抛圆成型，得到该生物质肥料。其中，圆盘造粒机的造粒盘直径为500～800mm，转速为20～30r/min；三层抛圆机的成粒率大于96%，得到的生物质肥料的粒径为2.5～5.5mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）秸秆预处理：先将农作物秸秆粉碎成6～10cm的长段，堆垛成高0.8～1.2m的秸秆垛，于30～40℃的温室中预干燥至含水量小于20%，再投入无焰燃烧锅炉中进行无焰燃烧，得到秸秆生物炭基质；
（2）预混肥料制备：将秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比20～30：2～5：1～3：1～5：0.2～0.6混合均匀，粉碎后过60～100目筛，再加入尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾，混合搅拌20～30min后，得到预混肥料；
（3）乳化干燥：向预混肥料中加入环己烷、聚乙二醇，在40～50℃的反应釜中搅拌均匀，吹入氮气除去氧气，加入亚硫酸钠，乳化30～40min，提高转速后继续反应2～3小时；过滤得到珠状凝胶，40～50℃真空干燥4～5小时得到缓释肥料；
（4）造粒抛圆成型：使用圆盘造粒机在30～40℃对缓释肥料进行造粒，再送入三层抛圆机中抛圆成型，得到该生物质肥料。
2.根据权利要求1所述的秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，所述农作物秸秆选自小麦秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆、大麦秸秆中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）秸秆垛上压上一层隔热膜，并在隔热膜四周用砖块压实。
4.根据权利要求1所述的秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）无焰燃烧的氧含量为8～15%，燃烧温度为950～1150℃。
5.根据权利要求1所述的秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）秸秆生物炭基质、碳酸钠粉末、碳酸钾粉末、磷酸钾粉末、凹凸棒土按照质量比26：3：2：3：0.5混合均匀。
6.根据权利要求1所述的秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）秸秆生物炭基质、尿素、硫酸钾、硫酸锌、腐殖酸钾的质量比为20～30：2～6：1～3：1～3：3～8。
7.根据权利要求1所述的秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）环己烷用量为预混肥料质量的2～3倍；聚乙二醇的用量为预混肥料质量的0.01～0.03倍。
8.根据权利要求1所述的秸秆生物质肥料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）圆盘造粒机的造粒盘直径为500～800mm，转速为20～30r/min；三层抛圆机的成粒率大于96%，得到的生物质肥料的粒径为2.5～5.5mm。
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