利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法
2023-06-13 07:51:21 5
專利名稱:利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，尤其適用於秸稈發電過程中通過燃燒、熱解、氣化等產生的灰渣處置，屬於農業環境保護領域中的固體廢棄物農肥處理與利用技術。
背景技術：
植物秸稈中含有C、H、S等可燃元素，可以直接燃燒或通過熱解、氣化後間接燃燒。1kg秸稈其熱值一般在18～21MJ，相當於0.61-0.72kg標準煤。我國是地域遼闊，秸稈資源十分豐富，2001年我國稻穀、小麥、玉米、豆類、薯類、油料、棉花、甘蔗等八大類主要農作物秸稈總產量達到59648.1萬噸，折標煤量30047萬噸。
秸稈的傳統利用方式主要是作為農村居民燃料、動物飼料或直接還田。近年來，隨著農村經濟發展和農民收入增加以及煤、油、氣等商品能源的普及，主要作為燃料的農作物秸稈已經成為廢棄物或佔用一定農田常年堆積，或就地焚燒，不僅浪費了大量資源、也嚴重汙染環境。
秸稈發電是一種秸稈資源化利用的新途徑。目前，在西方發達國家如美國、歐洲、日本等被廣泛採用，我國從90年代開始也相繼建立了規模不等的秸稈發電廠，如廣東和廣西兩省共有小型發電機組300餘臺，總裝置容量800Mw。根據我國新能源和再生能源發展綱要提出的目標，至2010年我國生物質能發電裝機容量要超過300萬kw。
不論是作為農村居民生活燃料或用於工廠化發電，秸稈熱解、氣化、燃燒過程中都會產生3-20％灰渣。秸稈灰渣含有P、K、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu等多種植物必需元素營養元素以及Si、Se等多種有益元素，大量研究表明，施用草木灰對很多作物顯著的增產效果，在我國傳統農業中草木灰是一種重要的肥源。秸稈灰渣中，植物必需元素和有益元素的生物有效性普遍較低。發明人曾測定了稻草、小麥這兩種主要農作物秸稈在300℃(相當於出現明火燃燒)、550℃(家庭小爐灶燃燒)、800℃(生物質鍋爐燃燒)處理下灰渣的pH及其全鉀、有效鉀、速效鉀和全磷、有效磷、速效磷的含量，結果見表1。
表1 兩種不同秸稈灰渣的pH及磷、鉀含量比較
從表1可以看出，兩種秸稈灰渣都呈強鹼性，有效磷一般只佔全鱗30-70％，有效鉀只佔全鉀的30-50％。顯然，作為肥料使用時，相當一部分養分不能被植物吸收利用。而秸稈灰渣鹼性強，在鹼性土壤中利用率更低。
另外，有大量研究表明，Ca、Fe、Zn等中微量元素在灰分的鹼性條件下，植物有效性極低。
由於不同種類秸稈和不同溫度燃燒的草木灰養分形態差別大，且多成無效態，如不加處理直接施用，一則不能充分發揮其肥效，二則可能造成對作物不良影響。
中國專利公開號CN1189481A公開了一種利用草木灰、糞灰等製取高鉀鈣農用肥料的方法。它是將草木灰、糞灰、石灰糞、工業用鹽、硫酸鉀、氯化鉀、尿液，通過攪拌、研磨、過篩後製得。其缺點是製得的肥料成鹽度高、鹼性強，灰渣中的大部分元素(如P、Si、Fe、Zn、Cu、Mn、Mo等)處於固定狀態不易被作物吸收利用，尤其不適用在鹼性土壤中使用。
發明內容
本發明針對秸稈灰渣直接施用及現有技術加工產生的植物營養元素有效性低的缺陷，提供一種利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，該方法生產的肥料植物營養元素的有效性高、不易被土壤固定失效、適宜各類土壤施用，且製備過程操作簡單，易於推廣。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到一種利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是該方法以植物秸稈灰渣為主要原料，加入工業廢酸液、農用有機酸和/或堆制反應能產生有機酸的有機固體廢棄物，餘量為水，控制物料pH值在6.0～7.5，物料溼度控制在30～40％；將上述物料攪拌均勻後堆制反應1～10天後，乾燥粉碎，得粉狀肥料；該粉狀肥料直接包裝，或添加其重量0.003～0.1倍的黏結劑造粒後包裝。
其中，將70～80份的植物秸稈灰渣、1～15份廢酸液和5～29份水三種組分混合後充分攪拌均勻，密封堆制反應1～3天後可製得中性多元素肥料。
其中，將60～70份秸稈灰渣，5～30份農用有機酸或堆制反應能產生有機酸的有機固體廢棄物和0～35份水，將上述三種組分混合後充分攪拌均勻，密封堆制反應2～10天後製得螯合多元素肥料。
所述的堆制反應能產生有機酸的有機固體廢棄物為畜禽糞便、城市汙泥、生活垃圾或工業有機廢渣中一種或幾種。
所述的工業有機廢渣為各種抗生素、酶製劑、酒精、檸檬酸、糠醛、味精、製糖或中草藥製劑工業生產中排出的廢渣中一種或幾種。
所述的農用有機酸是指農用胺基酸和農用腐殖酸。
所述的植物秸稈灰渣指農作物秸稈、林木或農林加工下腳料經燃燒、裂解、氣化形成的灰渣。
所述工業廢酸液指化工工業、釀造工業或食品加工業產生的廢硫酸、廢磷酸、廢硝酸、廢醋酸、廢蘋果酸或廢檸檬酸以及這些行業產生的含多種酸性成分的廢液中的一種或幾種。
所述黏結劑為凹凸棒土、改性澱粉、骨膠或聚乙烯醇中一種或幾種。
堆制反應在密封條件下進行。
本發明相比現有技術具有顯著特點1、本發明通過添加無機酸使灰渣元素得到活化，或通過添加有機廢棄物(如畜禽糞)進行漚制發酵產生有機酸或直接添加有機酸(如胺基酸、腐殖酸等)使灰渣中營養元素螯合態得到活化，因此本肥料的活性強，尤其是螯合態的形成，土壤不易固定，提高了灰渣中養分利用率。
2、通過有機酸或無機酸處理或通過加入有機廢棄物漚制發酵產酸，使灰渣pH下降至中性，因此製得的肥料適用於各類土壤。
3、田間試驗表明，本發明技術生產的灰渣肥料比普通的秸稈灰渣在每畝用量為150kg條件下，辣椒、番茄、蘿蔔、油菜等作物增產10～20％。
4、本發明還通過添加黏結劑，對灰渣肥料進行造粒加工，便於包裝運輸和施用，尤其適用於秸稈發電產生的大量灰渣的農肥化和商品化。
5、本發明所使用的原料均為工農業廢棄物，並且加工過程無廢物產生，因此是一種化廢為寶，實現廢棄資源再利用的環境友好技術。
圖1為本發明的生產流程圖。
具體實施方式
實施例1取秸稈灰渣700kg、廢硫酸(濃度為70-80％)40kg和水300kg，先將硫酸溶解在水中製得稀酸溶液，再在攪拌過程中徐徐加入稀酸溶液，物料最終含水量控制在30％，pH值為約為7.0。攪拌均勻後，放入混凝土池或其它反應容器內加蓋密封1天。1天後取出乾燥，粉碎，加入25kg的改性澱粉，進行園盤造粒，再包裝即可。
實施例2取秸稈灰渣600kg，加入檸檬酸渣300kg，用水補充至物料含水量為40％左右。用攪拌機充分攪拌均勻後，放入混凝土池內加蓋密封10天。10天後取出乾燥，粉碎，包裝。
實施例3
取秸稈灰渣650kg，加入奶牛鮮糞250kg，用水補充至物料含水量為35％左右。用攪拌機充分攪拌均勻後，放入混凝土池內加蓋密封7天。7天後取出乾燥，粉碎，加入25kg的改性澱粉，進行擠壓造粒後包裝。
實施例4取秸稈灰渣700kg，腐殖酸50kg，用水補充至物料含水量為33％左右。用攪拌機充分攪拌均勻後，得物料的pH值為約為6.8，放入混凝土池內加蓋密封3天。3天後取出乾燥，粉碎，加入30kg的骨膠，進行園盤造粒後包裝。
實施例5取秸稈灰渣800kg，加入農用胺基酸20kg，用水補充至物料含水量為36％左右。用攪拌機充分攪拌均勻後，得物料的pH值為約為7.3，放入混凝土池內加蓋密封3天。3天後取出乾燥，粉碎，加入35kg的骨膠，進行園盤造粒後包裝。
實施例6取秸稈灰渣600kg，加入糠醛渣300kg，用水補充至物料含水量為37％左右。用攪拌機充分攪拌均勻後，得物料的pH值為約為7.5，放入混凝土池內加蓋密封6天。6天後取出乾燥，粉碎，加入90kg的凹凸棒土，進行擠壓造粒後包裝。
實施例7取秸稈灰渣600kg，加入檸檬酸渣150kg、豬鮮糞250kg，用水補充至物料含水量為38％左右。用攪拌機充分攪拌均勻後放入混凝土池內加蓋密封8天。8天後取出乾燥，粉碎，加入60kg的改性澱粉，進行擠壓造粒後包裝。
實施例8取秸稈灰渣750kg，加入檸檬酸渣100kg和150kg腐殖酸，用水補充至物料含水量為35％左右，用攪拌機充分攪拌均勻後放入混凝土池內加蓋密封6天。6天後取出乾燥，粉碎，加入5kg的聚乙烯醇，進行擠壓造粒後包裝。
權利要求
1.一種利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是該方法以植物秸稈灰渣為主要原料，加入工業廢酸液、農用有機酸和/或堆制反應能產生有機酸的有機固體廢棄物，餘量為水，控制物料pH值在6.0～7.5，物料溼度控制在30～40％；將上述物料攪拌均勻後堆制反應1～10天後，乾燥粉碎，得粉狀肥料；該粉狀肥料直接包裝，或添加其重量0.003～0.1倍的黏結劑造粒後包裝。
2.根據權利要求
1所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是將70～80份的植物秸稈灰渣、1～15份廢酸液和5～29份水三種組分混合後充分攪拌均勻，密封堆制反應1～3天後製得中性多元素肥料。
3.根據權利要求
1所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是將60～70份秸稈灰渣，5～30份農用有機酸或堆制反應能產生有機酸的有機固體廢棄物和0～35份水，將上述三種組分混合後充分攪拌均勻，密封堆制反應2～10天後製得螯合多元素肥料。
4.根據權利要求
1或3所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是所述有堆制反應能產生有機酸的有機固體廢棄物為畜禽糞便、城市汙泥、生活垃圾或工業有機廢渣中一種或幾種。
5.根據權利要求
4所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵在於所述工業有機廢渣為各種抗生素、酶製劑、酒精、檸檬酸、糠醛、味精、製糖或中草藥製劑工業生產中排出的廢渣中一種或幾種。
6.根據權利要求
1或3所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是所述農用有機酸是指農用胺基酸或農用腐殖酸。
7.根據權利要求
1所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是所述的植物秸稈灰渣指農作物秸稈、林木或農林加工下腳料經燃燒、裂解、氣化等形成的灰渣。
8.根據權利要求
1所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是所述工業廢酸液指化工工業、釀造工業或食品加工業產生的廢硫酸、廢磷酸、廢硝酸、廢醋酸、廢蘋果酸或廢檸檬酸以及這些行業產生的含多種酸性成分的廢液中的一種或幾種。
9.根據權利要求
1所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是堆制反應在密封條件下進行。
10.根據權利要求
1所述的利用植物秸稈灰渣生產多元素肥料的方法，其特徵是所述黏結劑為凹凸棒土、改性澱粉、骨膠或聚乙烯醇中一種或幾種。
專利摘要
本發明提供一種植物秸稈灰渣多元素肥料的製造方法，方法所使用的設備簡單、投資少、生產成本低，生產的秸稈灰渣多元素肥料可以提供給植物P、K、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、Mo等多種養分。肥料所含養分的植物有效性高，不易被土壤固定，易於被植物吸收利用。該方法以植物秸稈燃燒、裂解、氣化後形成的灰渣為主要原料，加入無機廢酸溶液、農用有機酸和/或堆制反應能產生有機酸的有機固體廢棄物使原料pH值下降至6.0～7.5，堆制發酵反應1～10天，乾燥粉碎成產品或粉碎後加入3～10％的黏結劑，造粒成成品肥料。該技術尤其適用於秸稈發電過程中產生的灰渣農肥化處理和商品化加工。
文檔編號C05F11/02GKCN1793074SQ200510095748
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月21日
發明者黃紅英, 常志州, 馬豔, 葉小梅, 張建英, 朱紅 申請人:江蘇省農業科學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan