CN107226765A - 一种生物炭基缓释氮肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物炭基缓释氮肥，由以下原料按照重量份组成：生物质75‑90份、硝酸铵42‑65份、沸石粉4‑8份、腐殖酸12‑17份、凹凸棒土5‑10份、微量元素0.5‑1.5份和复合氨基酸0.1‑0.4份，微量元素包括锌、硼、锰、钼、铁和铜元素。本发明还公布了该氮肥的制备方法。本发明中将硝酸铵熔化在生物炭的多孔结构内，并且与沸石粉、腐殖酸、凹凸棒土、微量元素和复合氨基酸配合，能够降低化肥的淋失，减轻化肥对环境的污染，并且通过生物炭载体延缓硝酸铵的释放，延长其养分有效期，降低养分损失，提高肥料养分利用率，生物炭还可以改良土壤，使用效果好；该发明适用于农田作物、蔬菜、果树等产品。

Description

一种生物炭基缓释氮肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种肥料，具体是一种生物炭基缓释氮肥。

背景技术

生物炭是生物质(主要是废弃生物质，生物质是生物有机材料的统称)在缺氧或微氧气条件下热化学(包括热裂解和气化)转化后的固体产物，主要用于农林土壤改良的粉状颗粒炭，其在物理结构及化学属性上类似于传统的木炭、竹炭和活性炭。生物炭在形态上为粉状颗粒，颜色为黑色，成分上含40％-75％的碳，其中绝大部分碳为微生物极难降解的碳，属于芳香环堆叠的碳，含有羟基、羧基残基，并含有不同量的矿物质，主要为钙、镁、铁及其他微量元素。微观形态上为多孔性结构，具丰富的孔隙及巨大表面积，可吸收自身重量5-6倍的水分。化学性质上大多呈现碱性，可以吸附阳离子和阴离子，具有很的高离子交换量。生物炭的独特物理化学性质使其能够交换吸附肥料及土壤养分，改善土壤持水能力，可以改善土壤pH，其孔隙结构可为土壤有益微生物，特别是MF菌(MycorrhizalFungi:菌根真菌)栖息环境，所以，生物炭可以改善土壤理化及微生物活性，培肥土壤，其难降解性碳可以在土壤中保存数百至数千年，所以生物炭施入土壤可起到固碳或碳汇作用，其既可以作土壤改良剂，也可以作为固碳剂，还可以作为肥料缓释载体，因此，自上世纪90年代以来成为全球研究和关注热点材料。

国内外研究人员探索将生物炭与肥料进行复合，以化学肥料养分弥补生物炭所含养分不足的缺陷，而用生物炭改善化学肥料的养分溶解释放特征。由于生物炭基肥料具有养分缓释作用，能够延缓释放、降低养分损失，提高肥料养分利用率，生物炭在其负载养分释放后，仍能交换吸附土壤水肥，起到改善土壤保水保肥能力，促进土壤有益微生物繁殖和活动，发挥其土壤改良剂功能，难降解生物炭可以在土壤中固碳，特别是当生物炭与肥料复合造粒可极大降低生物炭施用作业困难和损失。

氮肥是农作物生产的第一要素，是农林业生产中消费量最大的肥料，也是与环境质量密切的肥料。由于传统氮肥具有极好的水溶性，在土壤中溶解快，释放快，其有效期短。在土壤中氮肥易于产生氨挥发，硝酸盐淋溶及反硝化的N₂O释放问题，这些分别会导致空气、水环境及水质污染、温室效应等问题，人们在研究将生物炭和氮肥结合，从而加强肥料的效果，这种肥料具有广阔的市场前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物炭基缓释氮肥，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物炭基缓释氮肥，由以下原料按照重量份组成：生物质75-90份、硝酸铵42-65份、沸石粉4-8份、腐殖酸12-17份、凹凸棒土5-10份、微量元素0.5-1.5份和复合氨基酸0.1-0.4份，生物质采用蔬菜废弃物、秸秆和园林废弃物中的至少一种，微量元素包括锌、硼、锰、钼、铁和铜元素。

作为本发明进一步的方案：复合氨基酸采用赖氨酸、色氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸中的至少两种。

作为本发明进一步的方案：该氮肥还包括粘合剂2-5份，粘合剂采用膨润土。

所述生物炭基缓释氮肥的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将生物质在450-620摄氏度进行裂解或者气化，得到生物炭；

步骤二，将凹凸棒土、腐殖酸和沸石粉粉碎，粉碎后混合均匀并且过240-300目筛，得到第一混合物，备用；

步骤三，将复合氨基酸和微量元素充分溶于水中，得到第一混合溶液；

步骤四，将生物炭和硝酸铵进行粉碎并且将粉碎后的生物炭和硝酸铵混合均匀，加热至硝酸铵熔化并且加压，使得熔化的硝酸铵进入生物炭的多孔结构中，得到第二混合物；

步骤五，将第一混合物、第二混合物和第一混合溶液投入造粒机中，即可得到成品。

作为本发明进一步的方案：步骤四中加压的压力为0.2-0.36MPa，加压时间为25-40分钟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，制备工艺简单，适用于大规模的工业化生产；本发明中将硝酸铵熔化在生物炭的多孔结构内，并且与沸石粉、腐殖酸、凹凸棒土、微量元素和复合氨基酸配合，能够降低化肥的淋失，减轻化肥对环境的污染，并且通过生物炭载体延缓硝酸铵的释放，延长其养分有效期，降低养分损失，提高肥料养分利用率，生物炭还可以改良土壤，使用效果好；该发明适用于农田作物、蔬菜、果树等产品，具有良好的市场前景。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种生物炭基缓释氮肥，由以下原料按照重量份组成：生物质75份、硝酸铵42份、沸石粉4份、腐殖酸12份、凹凸棒土5份、微量元素0.5份和复合氨基酸0.1份，生物质采用蔬菜废弃物和秸秆的混合物，微量元素包括锌、硼、锰、钼、铁和铜元素。复合氨基酸采用赖氨酸、色氨酸、天冬氨酸和亮氨酸的混合物。

所述生物炭基缓释氮肥的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将生物质在450摄氏度进行裂解或者气化，得到生物炭；

步骤二，将凹凸棒土、腐殖酸和沸石粉粉碎，粉碎后混合均匀并且过240目筛，得到第一混合物，备用；

步骤三，将复合氨基酸和微量元素充分溶于水中，得到第一混合溶液；

步骤四，将生物炭和硝酸铵进行粉碎并且将粉碎后的生物炭和硝酸铵混合均匀，加热至硝酸铵熔化并且加压，使得熔化的硝酸铵进入生物炭的多孔结构中，得到第二混合物；

步骤五，将第一混合物、第二混合物和第一混合溶液投入造粒机中，即可得到成品。

实施例2

一种生物炭基缓释氮肥，由以下原料按照重量份组成：生物质82份、硝酸铵49份、沸石粉5份、腐殖酸14份、凹凸棒土7份、微量元素0.8份、粘合剂2.5份和复合氨基酸0.2份，生物质采用蔬菜废弃物，微量元素包括锌、硼、锰、钼、铁和铜元素，粘合剂采用膨润土。

所述生物炭基缓释氮肥的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将生物质在510摄氏度进行裂解或者气化，得到生物炭；

步骤二，将凹凸棒土、腐殖酸、粘合剂和沸石粉粉碎，粉碎后混合均匀并且过260目筛，得到第一混合物，备用；

步骤三，将复合氨基酸和微量元素充分溶于水中，得到第一混合溶液；

步骤四，将生物炭和硝酸铵进行粉碎并且将粉碎后的生物炭和硝酸铵混合均匀，加热至硝酸铵熔化并且加压，加压的压力为0.2MPa，加压时间为28分钟，使得熔化的硝酸铵进入生物炭的多孔结构中，得到第二混合物；

步骤五，将第一混合物、第二混合物和第一混合溶液投入造粒机中，即可得到成品。

实施例3

一种生物炭基缓释氮肥，由以下原料按照重量份组成：生物质84份、硝酸铵58份、沸石粉7份、腐殖酸16份、凹凸棒土9份、微量元素1.3份、粘合剂4.5份和复合氨基酸0.3份，生物质采用蔬菜废弃物、秸秆和园林废弃物的混合物，微量元素包括锌、硼、锰、钼、铁和铜元素，粘合剂采用膨润土，复合氨基酸采用天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸和甲硫氨酸的混合物。

所述生物炭基缓释氮肥的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将生物质在575摄氏度进行裂解或者气化，得到生物炭；

步骤二，将凹凸棒土、腐殖酸、膨润土和沸石粉粉碎，粉碎后混合均匀并且过280目筛，得到第一混合物，备用；

步骤三，将复合氨基酸和微量元素充分溶于水中，得到第一混合溶液；

步骤四，将生物炭和硝酸铵进行粉碎并且将粉碎后的生物炭和硝酸铵混合均匀，加热至硝酸铵熔化并且加压，使得熔化的硝酸铵进入生物炭的多孔结构中，得到第二混合物；

步骤五，将第一混合物、第二混合物和第一混合溶液投入造粒机中，即可得到成品。

实施例4

一种生物炭基缓释氮肥，由以下原料按照重量份组成：生物质90份、硝酸铵64份、沸石粉8份、腐殖酸17份、凹凸棒土10份、微量元素1.5份、粘合剂5份和复合氨基酸0.4份，生物质采用蔬菜废弃物、秸秆和园林废弃物的混合物，微量元素包括锌、硼、锰、钼、铁和铜元素，复合氨基酸采用赖氨酸、色氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸的混合物，粘合剂采用膨润土。

所述生物炭基缓释氮肥的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将生物质在605摄氏度进行裂解或者气化，得到生物炭；

步骤二，将凹凸棒土、腐殖酸、膨润土和沸石粉粉碎，粉碎后混合均匀并且过300目筛，得到第一混合物，备用；

步骤三，将复合氨基酸和微量元素充分溶于水中，得到第一混合溶液；

步骤四，将生物炭和硝酸铵进行粉碎并且将粉碎后的生物炭和硝酸铵混合均匀，加热至硝酸铵熔化并且加压，加压的压力为0.32MPa，加压时间为30分钟，使得熔化的硝酸铵进入生物炭的多孔结构中，得到第二混合物；

步骤五，将第一混合物、第二混合物和第一混合溶液投入造粒机中，即可得到成品。

本发明利用生物质制备生物炭，生物炭具有巨大的比表面积，生物炭作为载体，将熔化的硝酸铵进入生物炭的多孔结构中，沸石粉具有增效的作用，腐殖酸拥有的活性基团可以与金属离子和铵根形成腐殖酸盐，并与一些金属离子形成络合物，微量元素和复合氨基酸均填充了该肥料的营养元素，上述各组分配合使用，缓释效果好，缓释时间长，延长其养分有效期，降低养分损失，使得植物最大程度的吸收氮肥，生物炭进入土壤还可以改良土壤。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种生物炭基缓释氮肥，其特征在于，由以下原料按照重量份组成：生物质75-90份、硝酸铵42-65份、沸石粉4-8份、腐殖酸12-17份、凹凸棒土5-10份、微量元素0.5-1.5份和复合氨基酸0.1-0.4份，生物质采用蔬菜废弃物、秸秆和园林废弃物中的至少一种，微量元素包括锌、硼、锰、钼、铁和铜元素。

2.根据权利要求1所述的生物炭基缓释氮肥，其特征在于，所述复合氨基酸采用赖氨酸、色氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸和苯丙氨酸中的至少两种。

3.根据权利要求1或2所述的生物炭基缓释氮肥，其特征在于，所述氮肥还包括粘合剂2-5份，粘合剂采用膨润土。

4.一种如权利要求1-3任一所述的生物炭基缓释氮肥的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一，将生物质在450-620摄氏度进行裂解或者气化，得到生物炭；

步骤二，将凹凸棒土、腐殖酸和沸石粉粉碎，粉碎后混合均匀并且过240-300目筛，得到第一混合物，备用；

步骤三，将复合氨基酸和微量元素充分溶于水中，得到第一混合溶液；

步骤四，将生物炭和硝酸铵进行粉碎并且将粉碎后的生物炭和硝酸铵混合均匀，加热至硝酸铵熔化并且加压，使得熔化的硝酸铵进入生物炭的多孔结构中，得到第二混合物；

步骤五，将第一混合物、第二混合物和第一混合溶液投入造粒机中，即可得到成品。

5.根据权利要求4所述的生物炭基缓释氮肥的制备方法，其特征在于，所述步骤四中加压的压力为0.2-0.36MPa，加压时间为25-40分钟。