CN108191490B - 一种生物质炭基肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质炭基肥及其制备方法。该方法先对农作物秸秆依次进行粉碎和造粒，制得生物质颗粒，所述生物质颗粒的压实密度为0.5‑0.8kg/L；在限氧下，将所述生物质颗粒于压力为‑0.1kpa‑0.1kpa下进行热裂解，制得生物质炭；再将生物质炭与氮磷钾复合肥混合，得到混合料；最后向所述混合料中加入粘结剂，并依次进行造粒、烘干、冷却和筛分，制得生物质炭基肥。通过采用上述特定方法制得的生物质炭，并结合后续步骤，使最终制得的生物质炭基肥的肥料利用率显著提高，经测试，其中的肥料利用率可以达到70％以上。

Description

一种生物质炭基肥及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料制备技术领域，具体涉及一种生物质炭基肥及其制备方法。

背景技术

氮磷钾复合肥简称NPK，是含有氮(N)、磷(P)、钾(K)三种养分的复混肥料，也称之为三元复合肥，主要种类有磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸二氢钾，同时也有将磷酸一铵、硫酸钾和尿素三者混合所形成的氮磷钾复合肥，其广泛应用于农作物生产过程中，可以作为基肥，也可以作为追肥。

虽然，氮磷钾复合肥能给作物提供比较丰富的营养，但将其施加于土壤中后，会因大气挥发、地表径流和淋溶流失等途径损失，从而造成氮磷钾复合肥使用量高，但利用率低的问题。

为了能提高肥料的利用率，一般是将肥料与其它具有缓释特性的物质混合制成缓释肥，诸如中国专利文献CN102701833 A公开了一种生物炭基尿素及其制备方法。其先以农业废弃物作为生物质原料，低温炭化成多孔的生物质炭黑；再以生物质炭黑为核心，混入尿素；最后加入粘合剂，并在有机无机肥料造粒机内造粒，包裹造粒后的物料进入烘干机干燥，经冷却筛分得到颗粒生物炭基尿素。

上述技术虽然在一定程度上提高了肥料的利用率，但其提高幅度不大，原因在于：上述技术将农业废弃物粉碎、烘干后，直接进行低温炭化，这样处理会因农业废弃物较为蓬松，极易在其内夹杂空气，造成炭化温度不易控制，易出现温度陡升，导致炭化过度，降低了生物炭中固定碳含量，同时也会影响生物炭的比表面积，最终导致肥料的利用率提升程度不高。

发明内容

为此，本发明所要解决的是现有生物质炭基肥的肥料利用率不高的缺陷，进而提供了一种肥料利用率、硬度大及增产效果好的生物质炭基肥及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明所提供的生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

对农作物秸秆依次进行粉碎和造粒，制得生物质颗粒，所述生物质颗粒的压实密度为0.5-0.8kg/L；在限氧下，将所述生物质颗粒于压力为-0.1kpa-0.1kpa下进行热裂解，制得生物质炭；

将生物质炭与氮磷钾复合肥混合，得到混合料；

向所述混合料中加入粘结剂，并依次进行造粒、烘干、冷却和筛分，制得生物质炭基肥。

进一步地，所述生物质颗粒的压实密度为0.6-0.7kg/L；

所述压力为-0.05kpa-0kpa。

进一步地，所述粉碎为将所述农作物秸秆粉碎至其长度为1cm-2cm；

所述造粒为将所述粉碎后的农作物秸秆挤压造粒形成颗粒直径为0.5-1.0cm的生物质颗粒。

进一步地，所述农作物秸秆的含水率为8-15wt％。优选地为10wt％。

进一步地，所述热裂解的温度为400-500℃。

优选地，所述热裂解的温度为450℃、时间为1-2h。

进一步地，所述限氧为向所述热裂解所形成的反应体系中通入惰性气体至反应体系内的氧含量不大于3％。

进一步地，还包括对热裂解后的生物质颗粒于300-400W下微波处理5-10min的步骤。

进一步地，所述农作物秸秆为水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、甘蔗秸秆、油菜秸秆中的至少一种。

进一步地，所述生物质炭、所述氮磷钾复合肥和所述粘结剂的质量比为(2-20)：(68-70)：(8-10)。

进一步地，所述生物质炭的粒度为15-20目；

所述氮磷钾复合肥的粒度为10-30目；

所述氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为(12-18)：(12-18)：(8-12)。

进一步地，所述造粒是在滚筒造粒机中进行，在进行造粒时，所述滚筒造粒机中的温度为90-120℃，水蒸汽的喷射压力为0.3-0.5Mpa，造粒滚筒的转速为6-12r/min。

进一步地，所述烘干的温度为300-450℃；

所述冷却的温度不大于100℃。

进一步地，所述烘干是在烘干滚筒内进行，所述造粒后的颗粒旋转着滚动通过烘干滚筒，所述烘干滚筒的转速为4-7r/min；

所述冷却是在冷却滚筒内进行，所述烘干后的颗粒旋转着滚动通过冷却滚筒，所述冷却滚筒的转速为8-12r/min。

进一步地，所述筛分包括一级筛分和二级筛分，所述一级筛分为将所述冷却后颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；

所述二级筛分为将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料。

此外，本发明还提供了上述制备方法制得的生物质炭基肥。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明所提供的生物质炭基肥的制备方法，首先对农作物秸秆依次进行粉碎和造粒，降低了其蓬松度，并在造粒过程中排出其内夹杂的空气，便于控制热裂解温度，防止热解过度；加之将生物质颗粒的压实密度维持在0.5-0.8kg/L，利于生物质颗粒由外向内形成温度梯度，同样能防止热解过度，同时，合理的压实密度还有利于挥发分或其它气态物挥发，利于在生物质炭中形成孔隙，提高其比表面积；接着，在限氧下，将上述生物质颗粒于压力为-0.1kpa-0.1kpa下进行热裂解，在该低压力下，有利于热裂解过程中的挥发分或其它气态物快速从其中挥发出来，提高了生物质炭的比表面积，经测试，本发明制得的生物质炭的比表面积在140m²/g以上，同时，其中的固定碳含量在65wt％以上，生物质炭产率在45wt％以上；再将生物质炭与氮磷钾复合肥混合，得到混合料；最后向所述混合料中加入粘结剂，并依次进行造粒、烘干、冷却和筛分，即可制得生物质炭基肥，通过采用上述特定方法制得的生物质炭，并结合后续步骤，使最终制得的生物质炭基肥的肥料利用率显著提高，经测试，其中的肥料利用率可以达到70％以上，而中国专利文献CN102701833A中的生物炭基尿素的肥料利用率在55％以下。

(2)本发明所提供的生物质炭基肥的制备方法，通过限定压实密度在0.5-0.8kg/L，避免密度小所带来的农作物秸秆蓬松度仍较高的缺陷，避免密度大所带来的农作物秸秆较密实，不利于挥发分或其它气态物挥发的缺陷；通过限定热裂解的压力在-0.1kpa-0.1kpa，避免压力过大所带来的挥发分或其它气态物较难从其中挥发出来的缺陷，避免压力过小所带来的外界空气易进入反应体系的缺陷；通过预先挤压成颗粒，减少热裂解过程中固定碳的挥发，减少车间中的粉尘含量；通过限定生物质炭、氮磷钾复合肥和粘结剂的质量比，有助于造粒并充分发挥生物质炭特性；通过限定生物质炭及氮磷钾复合肥的粒度，便于两者充分混合，使造粒均匀，提高生物质炭基肥的硬度；通过控制造粒的参数，不但有助于制得不易粉化、硬度较好的生物质炭基肥，同时还有助于进一步提高其肥料利用率。

(3)本发明所提供的生物质炭基肥的制备方法，通过限定农作物秸秆的粉碎长度，便于后面造粒成型；通过限定生物质颗粒的直径，均衡了温度梯度与挥发分或其它气态物挥发的需求，同时能提高生产效率；通过限定农作物秸秆的含水率，便于在无粘结剂的条件下造粒成型，同时，其中的水会在热裂解过程中挥发，从而在生物质炭中形成发达孔隙，提高其比表面积；通过对热裂解后的生物质颗粒进行微波处理，进一步提高了生物质炭的比表面积，便于未挥发的挥发分或其它气态物挥发，提高其中固定碳含量。

(4)本发明所提供的生物质炭基肥，其有机质含量达到15％以上，全氮含量达到15％以上，五氧化二磷含量达到15％以上，氧化钾含量达到15％以上，总养分达到45％以上，符合GB 18877-2009国家标准，其pH在4.5-4.9，含水率不大于0.08％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中生物质炭的SEM图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为10wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1.5cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.6kg/L、颗粒直径为0.8cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于0kpa、450℃下热裂解1.5h，制得生物质炭；

该生物质炭的SEM图，如图1所示，从图1可得知：该生物质炭的比表面积为141.6m²/g，平均孔径为4.23nm；

3)将上述生物质炭粉碎至18目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至20目，取粉碎后的生物质炭粉9kg和粉碎后的氮磷钾复合肥69kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为15：15：10；

4)向所述混合料中加入9kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为110℃，水蒸汽的喷射压力为0.4Mpa，造粒滚筒的转速为9r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于400℃下烘干，并于80℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例2

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为8wt％的高粱秸秆粉碎成长度为2cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.7kg/L、颗粒直径为1cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于-0.1kpa、500℃下热裂解1h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至20目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至10目，取粉碎后的生物质炭粉20kg和粉碎后的氮磷钾复合肥70kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为12：18：8；

4)向所述混合料中加入8kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为120℃，水蒸汽的喷射压力为0.3Mpa，造粒滚筒的转速为12r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于450℃下烘干，并于70℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例3

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为15wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.5kg/L、颗粒直径为0.5cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于0.1kpa、400℃下热裂解2h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至15目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至30目，取粉碎后的生物质炭粉2kg和粉碎后的氮磷钾复合肥68kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为18：12：1 2；

4)向所述混合料中加入10kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为90℃，水蒸汽的喷射压力为0.5Mpa，造粒滚筒的转速为6r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于300℃下烘干，并于50℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例4

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为13wt％的玉米秸秆粉碎成长度为1.3cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.8kg/L、颗粒直径为0.7cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于-0.05kpa、470℃下热裂解1.3h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至16目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至22目，取粉碎后的生物质炭粉6kg和粉碎后的氮磷钾复合肥69kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为13：17：9；

4)向所述混合料中加入8.9kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为100℃，水蒸汽的喷射压力为0.35Mpa，造粒滚筒的转速为10r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于350℃下烘干，并于60℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例5

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为9wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1.7cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.8kg/L、颗粒直径为0.6cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氦气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于0.05kpa、420℃下热裂解1.6h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至19目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至22目，取粉碎后的生物质炭粉15kg和粉碎后的氮磷钾复合肥70kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为17：13：11；

4)向所述混合料中加入9kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为100℃，水蒸汽的喷射压力为0.35Mpa，造粒滚筒的转速为10r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于350℃下烘干，并于60℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例6

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为10wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1.5cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.6kg/L、颗粒直径为0.8cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于0kpa、450℃下热裂解1.5h；

3)对热裂解后的生物质颗粒于300W下微波处理10min，制得生物质炭；

4)将上述生物质炭粉碎至18目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至20目，取粉碎后的生物质炭粉9kg和粉碎后的氮磷钾复合肥69kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为15：15：10；

5)向所述混合料中加入9kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为110℃，水蒸汽的喷射压力为0.4Mpa，造粒滚筒的转速为9r/min；

6)将所述造粒后的颗粒依次于400℃下烘干，并于80℃下冷却；

7)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例7

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为8wt％的高粱秸秆粉碎成长度为2cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.7kg/L、颗粒直径为1cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于-0.1kpa、500℃下热裂解1h；

3)对热裂解后的生物质颗粒于400W下微波处理5min，制得生物质炭；

4)将上述生物质炭粉碎至20目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至10目，取粉碎后的生物质炭粉20kg和粉碎后的氮磷钾复合肥70kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为12：18：8；

5)向所述混合料中加入8kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为120℃，水蒸汽的喷射压力为0.3Mpa，造粒滚筒的转速为12r/min；

6)将所述造粒后的颗粒依次于450℃下烘干，并于70℃下冷却；

7)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例8

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为15wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.5kg/L、颗粒直径为0.5cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于0.1kpa、400℃下热裂解2h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至15目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至30目，取粉碎后的生物质炭粉2kg和粉碎后的氮磷钾复合肥68kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为18：12：12；

4)向所述混合料中加入10kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为90℃，水蒸汽的喷射压力为0.5Mpa，造粒滚筒的转速为6r/min；

5)将所述造粒后的颗粒送入烘干滚筒内于300℃下进行烘干，所述造粒后的颗粒旋转着滚动通过烘干滚筒，所述烘干滚筒的转速为6r/min；接着将烘干后的颗粒送入冷却滚筒内于50℃下进行冷却，所述烘干后的颗粒旋转着滚动通过冷却滚筒，所述冷却滚筒的转速为10r/min；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

实施例9

本实施例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为10wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1.5cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.6kg/L、颗粒直径为0.8cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于0kpa、450℃下热裂解1.5h；

3)对热裂解后的生物质颗粒于300W下微波处理10min，制得生物质炭；

4)将上述生物质炭粉碎至18目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至20目，取粉碎后的生物质炭粉9kg和粉碎后的氮磷钾复合肥69kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为15：15：10；

5)向所述混合料中加入9kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为110℃，水蒸汽的喷射压力为0.4Mpa，造粒滚筒的转速为9r/min；

6)将所述造粒后的颗粒依次于400℃下烘干，并于80℃下冷却；

7)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥；

8)将所述生物质炭基肥一级整形和二级整形，其中二级整形为包膜整形处理，整形的同时加入适量防结剂，通过整形使颗粒表面打磨的更光滑。

对比例1

本对比例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为10wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1.5cm的颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将上述颗粒于0kpa、450℃下热裂解1.5h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至18目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至20目，取粉碎后的生物质炭粉9kg和粉碎后的氮磷钾复合肥69kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为15：15：10；

4)向所述混合料中加入9kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为110℃，水蒸汽的喷射压力为0.4Mpa，造粒滚筒的转速为9r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于400℃下烘干，并于80℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

对比例2

本对比例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为10wt％的小麦秸秆粉碎成长度为1.5cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.6kg/L、颗粒直径为0.8cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于5kpa、450℃下热裂解1.5h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至20目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至10目，取粉碎后的生物质炭粉20kg和粉碎后的氮磷钾复合肥70kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为12：18：8；

4)向所述混合料中加入8kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为120℃，水蒸汽的喷射压力为0.3Mpa，造粒滚筒的转速为12r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于450℃下烘干，并于70℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

对比例3

本对比例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为8wt％的高粱秸秆粉碎成长度为2cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为1.2kg/L、颗粒直径为1cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于3kpa、500℃下热裂解1h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至20目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至10目，取粉碎后的生物质炭粉20kg和粉碎后的氮磷钾复合肥70kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为12：18：8；

4)向所述混合料中加入8kg的黏土，再将其送入滚筒造粒机中进行造粒，所述滚筒造粒机中的温度为120℃，水蒸汽的喷射压力为0.3Mpa，造粒滚筒的转速为12r/min；

5)将所述造粒后的颗粒依次于450℃下烘干，并于70℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

对比例4

本对比例提供了一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

1)将含水率为13wt％的玉米秸秆粉碎成长度为1.3cm的颗粒；再将该颗粒挤压造粒形成压实密度为0.8kg/L、颗粒直径为0.7cm的生物质颗粒；

2)向反应体系中通入氮气至其内的氧含量不大于3％，在该限氧下，将所述生物质颗粒于5kpa、470℃下热裂解1.3h，制得生物质炭；

3)将上述生物质炭粉碎至16目，同时将氮磷钾复合肥粉碎至22目，取粉碎后的生物质炭粉6kg和粉碎后的氮磷钾复合肥69kg，将两者充分混合，得到混合料，其中，氮磷钾复合肥中N：P₂O₅：K₂O的质量比为13：17：9；

4)向所述混合料中加入8.9kg的黏土，再将其送入圆盘造粒机中进行造粒；

5)将所述造粒后的颗粒依次于350℃下烘干，并于60℃下冷却；

6)将所述冷却后的颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；接着将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料，冷却后，即制得生物质炭基肥。

对比例5

本对比例提供了一种生物质炭基尿素，其由中国专利文献CN102701833A中实施例1中的制备方法所制得。

试验例1

对上述各实施例和对比例所制得的生物质炭基肥进行肥料利用率及田间增产效果测定，相应的测定方法如下：选取豫禾988玉米种进行田间种植，进行如下几种处理：1)对照组(施加普通氮磷钾复合肥，其中N：P₂O₅：K₂O的质量比为18:12:12)；2)施加上述各实施例和对比例所制得的生物质炭基肥；玉米田间试验小区面积15m²，按每公顷施加320kg上述各复合肥，上述各复合肥一次基施，各处理设三次处理，取平均值。

玉米成熟后进行考种计产，植株各部分(籽粒、茎叶和根系)含氮磷钾量，肥料利用率用差减法计算，相应的测试结果如下表1所示：

表1、肥料利用率及相对于对照组玉米的增产幅度

从表1可得知：本发明制得的生物质炭基肥的肥料利用率达到70％以上，增产幅度高达25％以上。

试验例2

按GB/T19587-2004对上述各实施例和对比例所制得的生物质炭的比表面积和孔径进行测试，相应的测试结果如下表2所示：

表2、生物质炭的比表面积和孔径

从表2可得知：本发明将生物质颗粒的压实密度维持在0.5-0.8kg/L，合理的压实密度有利于挥发分或其它气态物挥发，利于在生物质炭中形成孔隙，提高其比表面积；接着，在限氧下，将上述生物质颗粒于压力为-0.1kpa-0.1kpa下进行热裂解，在该低压力下，有利于热裂解过程中的挥发分或其它气态物快速从其中挥发出来，最终是本发明制得的生物质炭具有大的比表面积和小的孔径。

试验例3

对上述各实施例和对比例所制得的生物质炭中固定碳含量进行测定，同时也计算生物质炭产率，相应的测试结果如下表3所示：

表3、生物质炭中固定碳含量及生物质炭产率

从表3可得知：本发明对农作物秸秆依次进行粉碎和造粒，降低了其蓬松度，并在造粒过程中排出其内夹杂的空气，便于控制热裂解温度，防止热解过度；加之将生物质颗粒的压实密度维持在0.5-0.8kg/L，利于生物质颗粒由外向内形成温度梯度，同样能防止热解过度，使生物质炭中固定碳含量在65wt％以上，生物质炭产率在45wt％以上。

试验例4

对上述各实施例和对比例所制得的生物质炭基肥的硬度进行测试，相应的测试结果如下表4所示：

表4、生物质炭基肥的硬度

从表4可得知：本发明制得的生物质炭基肥的硬度较高，不易粉化。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种生物质炭基肥的制备方法，包括如下步骤：

对农作物秸秆依次进行粉碎和造粒，制得生物质颗粒，所述生物质颗粒的压实密度为0.5-0.8kg/L；在限氧下，将所述生物质颗粒于压力为-0.1kpa-0.1kpa下进行热裂解，制得生物质炭；

将生物质炭与氮磷钾复合肥混合，得到混合料；

向所述混合料中加入粘结剂，并依次进行造粒、烘干、冷却和筛分，制得生物质炭基肥；

所述农作物秸秆的含水率为8-15wt%，所述生物质颗粒的直径为0.5-1.0cm，所述热裂解的温度为400-500℃；

所述生物质炭、所述氮磷钾复合肥和所述粘结剂的质量比为（2-20）：（68-70）：（8-10）；所述氮磷钾复合肥中N：P2O5：K2O 的质量比为（12-18）：（12-18）：（8-12）。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质炭的粒度为15-20目；和/或，

所述氮磷钾复合肥的粒度为10-30目。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述造粒是在滚筒造粒机中进行，在进行造粒时，所述滚筒造粒机中的温度为90-120℃，水蒸汽的喷射压力为0.3-0.5 Mpa，造粒滚筒的转速为6-12r/min。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为300-450℃；

所述冷却的温度不大于100℃。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述烘干是在烘干滚筒内进行，所述造粒后的颗粒旋转着滚动通过烘干滚筒，所述烘干滚筒的转速为4-7r/min；

所述冷却是在冷却滚筒内进行，所述烘干后的颗粒旋转着滚动通过冷却滚筒，所述冷却滚筒的转速为8-12r/min。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述筛分包括一级筛分和二级筛分，所述一级筛分为将所述冷却后颗粒中粒径大于5mm的筛上料剔除，再将其粉碎后，进行所述造粒；

所述二级筛分为将所述一级筛分的筛下料中粒径小于1mm的筛下料剔除，并将其进行所述造粒，同时收集粒径为1mm-5mm的筛上料。

7.生物质炭基肥，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的制备方法制得。

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