CN107698337A - 一种高品质生物质肥料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高品质生物质肥料的制备工艺，使用粘结剂在无机肥料颗粒的表面裹覆一层改性生物质炭粉。本发明对生物质肥料的加工处理工艺进行了特殊的改进，有效提升了肥料的利用率和使用效果，其综合品质好，制造成本低，具有很强的市场竞争力和推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于肥料加工技术领域，具体涉及一种高品质生物质肥料的制备工艺。
背景技术
肥料是现有作物种植中的常见而必备的物质，是保证、促进作物健康生长发育的基础。肥料多分为无机肥料、有机肥料两类，目前市场上用量较大的仍是无机肥料。无机肥料虽然存在着见效快、便于施加等有点，但同时也造成了易流失、利用率不高等问题，由此造成了生产成本的提高和环境的破坏。为了改善此问题，人们通过改进使得无机肥料具有一定的缓释功能，具体是对其进行表面包膜处理。传统的包膜原料为有机高分子聚合物材料，虽然能有效的减缓养分的释放， 提高肥料利用效率，但其在生产过程中大都使用脂溶性物质，施用后容易对环境造成污染，加之价格昂贵等原因，限制了这类肥料的推广应用。生物质炭具有高度的孔隙结构，可以增加土壤孔隙度及增强土壤保水能力，而被开发应用于无机肥料的包膜处理中。但其存在着控释效果不佳，加工成型率不高等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种高品质生物质肥料的制备工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高品质生物质肥料的制备工艺，使用粘结剂在无机肥料颗粒的表面裹覆一层改性生物质炭粉。
进一步的，所述的粘结剂为质量浓度为6~8%的聚乙烯醇水溶液。
进一步的，所述的无机肥料颗粒是由无机肥料成分经过造粒机造粒后而得，其颗粒直径不大于5mm。
进一步的，所述的改性生物质炭粉的制备方法包括如下步骤：
（1）用清水将农作物秸秆的表面灰尘清洗去除后，再将其晾干，最后将其粉碎至3~6cm的段长后备用；
（2）将步骤（1）粉碎后的农作物秸秆经过汽爆处理后，再浸入到溶液A中，加热保持溶液A的温度为70~75℃，增压至2.0~2.3MPa，不断搅拌浸泡处理1~2h后取出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：10~15份纳米二氧化钛、5~8份硬脂酸锌、4~7份壬基酚聚氧乙烯醚、180~200份水；
（3）将步骤（2）处理后的农作物秸秆放入到干燥室内进行干燥处理，待农作物秸秆的整体水含量不大于15%后取出备用；
（4）将步骤（3）处理后的农作物秸秆投入到管式炉内，预先将管式炉内充满氮气，然后加热保持管式炉内的温度为450~480℃，保温处理50~55min后取出即可。
进一步的，步骤（2）中所述的浸泡处理的转速控制为300~400转/分钟。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~100nm。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理时干燥室内的温度控制为80~85℃。
进一步的，所述改性生物质炭粉的使用量是无机肥料颗粒总质量的8~10%。
生物质炭成分已被开发利用于无机肥料的包膜处理中，但其与无机肥料、粘结剂等成分间的亲和性不强，导致加工的成粒率不高，同时对于无机肥料有效成分的控制速率仍不稳定，对此本发明对生物质肥料的加工处理方法进行了特殊的改进，尤其是对生物质炭粉进行了改进处理，其中在生物质炭粉的加工中，先将农作物秸秆进行汽爆处理后，有效松散了其组织结构，提升了比表面积，为后续的处理奠定了基础，然后用溶液A对农作物秸秆进行了浸泡处理，将溶液A中的纳米二氧化钛成分有效渗入填充于农作物秸秆的内部，为后续的处理做好准备，之后对其进行炭化处理，事先填充于农作物秸秆内部的纳米二氧化钛成分最后固化填充于生物质炭粉的内部，大量的纳米二氧化钛成分提升了生物质炭粉的比表面积，使得生物质炭粉具有多枝状的结构，增强了生物质炭粉与粘结剂等成分间的结合强度，提高了加工的成粒率，同时又能提升此复合肥料颗粒的抗压强度，增强了运输、储藏的稳定性，且纳米二氧化钛成分具有很好的抑菌特性，可防止土壤中的病菌病害，降低发病率，此外纳米二氧化钛颗粒的填充起到了毛细导管的作用，增强了营养成分控释的稳定性，并能提高控释的效果。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明对生物质肥料的加工处理工艺进行了特殊的改进，有效提升了肥料的利用率和使用效果，其综合品质好，制造成本低，具有很强的市场竞争力和推广应用价值。
具体实施方式
实施例1
一种高品质生物质肥料的制备工艺，使用粘结剂在无机肥料颗粒的表面裹覆一层改性生物质炭粉。
进一步的，所述的粘结剂为质量浓度为6%的聚乙烯醇水溶液。
进一步的，所述的无机肥料颗粒是由无机肥料成分经过造粒机造粒后而得，其颗粒直径不大于5mm。
进一步的，所述的改性生物质炭粉的制备方法包括如下步骤：
（1）用清水将农作物秸秆的表面灰尘清洗去除后，再将其晾干，最后将其粉碎至3~6cm的段长后备用；
（2）将步骤（1）粉碎后的农作物秸秆经过汽爆处理后，再浸入到溶液A中，加热保持溶液A的温度为70℃，增压至2.0MPa，不断搅拌浸泡处理1h后取出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：10份纳米二氧化钛、5份硬脂酸锌、4份壬基酚聚氧乙烯醚、180份水；
（3）将步骤（2）处理后的农作物秸秆放入到干燥室内进行干燥处理，待农作物秸秆的整体水含量不大于15%后取出备用；
（4）将步骤（3）处理后的农作物秸秆投入到管式炉内，预先将管式炉内充满氮气，然后加热保持管式炉内的温度为450℃，保温处理50min后取出即可。
进一步的，步骤（2）中所述的浸泡处理的转速控制为300转/分钟。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~100nm。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理时干燥室内的温度控制为80℃。
进一步的，所述改性生物质炭粉的使用量是无机肥料颗粒总质量的8%。
实施例2
一种高品质生物质肥料的制备工艺，使用粘结剂在无机肥料颗粒的表面裹覆一层改性生物质炭粉。
进一步的，所述的粘结剂为质量浓度为7%的聚乙烯醇水溶液。
进一步的，所述的无机肥料颗粒是由无机肥料成分经过造粒机造粒后而得，其颗粒直径不大于5mm。
进一步的，所述的改性生物质炭粉的制备方法包括如下步骤：
（1）用清水将农作物秸秆的表面灰尘清洗去除后，再将其晾干，最后将其粉碎至3~6cm的段长后备用；
（2）将步骤（1）粉碎后的农作物秸秆经过汽爆处理后，再浸入到溶液A中，加热保持溶液A的温度为73℃，增压至2.2MPa，不断搅拌浸泡处理1.5h后取出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：13份纳米二氧化钛、7份硬脂酸锌、6份壬基酚聚氧乙烯醚、190份水；
（3）将步骤（2）处理后的农作物秸秆放入到干燥室内进行干燥处理，待农作物秸秆的整体水含量不大于15%后取出备用；
（4）将步骤（3）处理后的农作物秸秆投入到管式炉内，预先将管式炉内充满氮气，然后加热保持管式炉内的温度为470℃，保温处理53min后取出即可。
进一步的，步骤（2）中所述的浸泡处理的转速控制为350转/分钟。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~100nm。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理时干燥室内的温度控制为83℃。
进一步的，所述改性生物质炭粉的使用量是无机肥料颗粒总质量的9%。
实施例3
一种高品质生物质肥料的制备工艺，使用粘结剂在无机肥料颗粒的表面裹覆一层改性生物质炭粉。
进一步的，所述的粘结剂为质量浓度为8%的聚乙烯醇水溶液。
进一步的，所述的无机肥料颗粒是由无机肥料成分经过造粒机造粒后而得，其颗粒直径不大于5mm。
进一步的，所述的改性生物质炭粉的制备方法包括如下步骤：
（1）用清水将农作物秸秆的表面灰尘清洗去除后，再将其晾干，最后将其粉碎至3~6cm的段长后备用；
（2）将步骤（1）粉碎后的农作物秸秆经过汽爆处理后，再浸入到溶液A中，加热保持溶液A的温度为75℃，增压至2.3MPa，不断搅拌浸泡处理2h后取出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：15份纳米二氧化钛、8份硬脂酸锌、7份壬基酚聚氧乙烯醚、200份水；
（3）将步骤（2）处理后的农作物秸秆放入到干燥室内进行干燥处理，待农作物秸秆的整体水含量不大于15%后取出备用；
（4）将步骤（3）处理后的农作物秸秆投入到管式炉内，预先将管式炉内充满氮气，然后加热保持管式炉内的温度为480℃，保温处理55min后取出即可。
进一步的，步骤（2）中所述的浸泡处理的转速控制为400转/分钟。
进一步的，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~100nm。
进一步的，步骤（3）中所述的干燥处理时干燥室内的温度控制为85℃。
进一步的，所述改性生物质炭粉的使用量是无机肥料颗粒总质量的10%。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去改性生物质炭粉制备过程中的步骤（2），除此外的方法步骤均相同。
对照组
本对照组与实施例2相比，用现有市售的生物质炭粉取代改性生物质炭粉成分，除此外的方法步骤均相同。
为了对比本发明效果，对上述实施例2、对比实施例1、对照组所述的方法及制得的肥料进行工艺和品质统计，具体对比数据如下表1所示：
表1
| 加工成粒率（%） | 抗压力值（N） | 1~10天内氮素释放率平均值（%） | 11~20天内氮素释放率平均值（%） | 21~30天内氮素释放率平均值（%） | |
| 实施例2 | 97.6 | 8.7 | 2.01 | 1.85 | 1.57 |
| 对比实施例1 | 90.2 | 6.0 | 2.20 | 1.48 | 1.01 |
| 对照组 | 88.5 | 5.4 | 2.14 | 1.52 | 1.03 |
注：上表1中所述的抗压力值参照GB15063-2009进行测试；所述的氮素释放率平均值测试时所用的无机肥料成分为尿素。
由上表1可以看出，本发明制备工艺能有效的提升生物质肥料的缓释效果，且其加工成品率高，经济效益好，极具推广使用价值。
Claims (8)
1.一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，使用粘结剂在无机肥料颗粒的表面裹覆一层改性生物质炭粉。
2.根据权利要求1所述的一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，所述的粘结剂为质量浓度为6~8%的聚乙烯醇水溶液。
3.根据权利要求1所述的一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，所述的无机肥料颗粒是由无机肥料成分经过造粒机造粒后而得，其颗粒直径不大于5mm。
4.根据权利要求1所述的一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，所述的改性生物质炭粉的制备方法包括如下步骤：
（1）用清水将农作物秸秆的表面灰尘清洗去除后，再将其晾干，最后将其粉碎至3~6cm的段长后备用；
（2）将步骤（1）粉碎后的农作物秸秆经过汽爆处理后，再浸入到溶液A中，加热保持溶液A的温度为70~75℃，增压至2.0~2.3MPa，不断搅拌浸泡处理1~2h后取出备用；所述溶液A由如下重量份的物质组成：10~15份纳米二氧化钛、5~8份硬脂酸锌、4~7份壬基酚聚氧乙烯醚、180~200份水；
（3）将步骤（2）处理后的农作物秸秆放入到干燥室内进行干燥处理，待农作物秸秆的整体水含量不大于15%后取出备用；
（4）将步骤（3）处理后的农作物秸秆投入到管式炉内，预先将管式炉内充满氮气，然后加热保持管式炉内的温度为450~480℃，保温处理50~55min后取出即可。
5.根据权利要求4所述的一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的浸泡处理的转速控制为300~400转/分钟。
6.根据权利要求4所述的一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~100nm。
7.根据权利要求4所述的一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中所述的干燥处理时干燥室内的温度控制为80~85℃。
8.根据权利要求1所述的一种高品质生物质肥料的制备工艺，其特征在于，所述改性生物质炭粉的使用量是无机肥料颗粒总质量的8~10%。
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