一種植物體製漿並聯產有機肥的方法
2023-07-17 21:09:46
專利名稱:一種植物體製漿並聯產有機肥的方法
技術領域：
本發明涉及ー種利用化學製漿新エ藝聯產含鉀有機肥源的方法，屬於植物體全價開發及三廢資源化利用的領域。
背景技術：
造紙エ業是世界上六大汙染エ業之一。目前，我國造紙行業毎年排放廢水量達40億噸，佔全國エ業廢水排放量的1/6 ;排放廢水中有機汙染物(以BOD計)達170萬噸，約 佔全國エ業廢水中有機汙染物總量的1/4 ；C0D為287. 7萬噸，約佔全國COD排放量的1/2。鹼法製漿廢液的汙染負荷約佔製漿造紙生產線生產廢水總汙染負荷的90%。
黑液是造紙エ業最大的汙染源，對黑液處理行業認可方法是濃縮、焚燒、鹼回收，該方法不但設備投資大，流程長，物耗能耗高，日常運行費用高，而且將木質素等寶貴的有機質白白焚燒，產生大量的廢氣、廢渣、廢水，造成二次汙染。該方法還必須具備萬噸以上生產規模才能平衡成本，許多中小規模造紙廠直接排放黑液，造成嚴重的環境汙染和生態破壞，導致國家出臺政策大量關閉I. 7萬噸以下的環境不達標的原漿生產企業，大大減少了生物質的利用途徑，造成植物秸杆等寶貴生物資源的浪費，同時加劇了製漿エ藝的緊張和對外進ロ的依賴性。採用直接生化處理、電滲析法、超濾膜法、流化床鹼回收法等黑液處理技術因成本或效果等問題都還不能徹底解決製漿黑液的汙染問題。綜上所述，清潔製漿エ藝的研發，製漿殘餘液的綜合利用是解決生物質高效循環利用，緩解纖維原料供應不足、成本偏聞的關鍵。
近年來，隨著無機化肥的施用量逐年増加，帶來了一系列的問題，加重了水和大氣汙染，導致了土壌有機質含量降低、板結、保水保肥能力下降等。目前當季作物對肥料的利用率只有20%左右。鉀是植物必需的大量元素，我國的鉀肥產量只佔世界總產量的8%，但消耗量佔18%。南方土壤100%缺鉀，北方土壤65%缺鉀。鉀易通過水體大量流失，植物體中的鉀未能很好循環利用，鉀礦資源的嚴重不足，不得不大量進ロ，我國鉀資源短缺情況嚴峻，必須高度重視稀缺有限的鉀資源的合理和充分的循環利用。
據估算全國農作物副產的秸杆每年約有7億噸左右，農作物秸杆中含有豐富的氮、磷、鉀及微量元素等成分，其中以鉀元素含量最高，是ー種具有開發價值與綜合利用的鉀資源補充。植物秸杆製漿黑液中溶解了植物體中絕大部分鉀元素，如能大幅降低氫氧化鉀或氫氧化鈉用量，不使用硫化鹼、亞硫酸鹽、蒽醌等有害物質製漿，即能大幅收率，大大降低消耗，紙漿的品質能夠保證，我們開發的製漿新エ藝正是取得了這樣的突破，使黑液的高附加值、多渠道利用在經濟和技術層面具有了可行性，顯然，利用新エ藝黑液開發改造含鉀的複合肥料最具有經濟、社會、環保效益，符合節省資源、循環經濟和可持續性發展要求，不僅可實現植物體全價開發利用，同時可以使植物體中的絕大部分鉀和製漿使用的鉀成為富鉀資源，如果能通過生物栽培試驗全面系統的評價製漿黑液作為有機肥源的使用效果，肯定其對植物的安全性及對品質的影響與提升，篩選出經濟有效的最佳用量和系列優選配方，將對於促進有機農業，生態產業的發展，緩解鉀資源不足，實現鉀資源循環利用具有極重要的社會、經濟、環保效益。
製漿黑液作為肥料研究由來已久。在公開號為CN86104368A，CN1167853A，CN1206761A, CN1537830A等專利中也提出了製漿黑液生產肥料的技術方案和方法，但由於普通的製漿黑液中含有大量的鈉離子、硫化物、蒽醌等對植物生長不利的物質，過量施用造成土壤鹽鹼化，造成土壌板結，酸中和成本高，氣味大，所以到目前為止未見作為肥料大面積推廣；在現有製漿エ藝中，直接用氫氧化鉀代替氫氧化鈉製漿雖可解決上述問題，但由於氫氧化鉀價格高、使用量太大，很難過成本關，至今未見推廣。
本發明者在專利CN101748633A和CN101899794A中發明了可顯著減少鹼用量，大幅提高纖維提取率，提升漿料品質的製漿新エ藝，這ー技術的重大突破使得用氫氧化鉀替 代氫!氧化納，避免使用硫化納、恩醒等有韋物質，大大減少制楽·原料和成本，提聞綜合效益成為可能。
新エ藝能使纖維的提取率達到75%左右，以竹子為原料的纖維提餘液組分分析大致結果如下氫氧化鉀法製漿黑液(固含量為31%)中全鉀(以K2O計)含量達到9%以上(約佔固體物的29% );氫氧化鈉法製漿黑液(固含量為24% )中全鉀(以K2O計)含量也超過I. 4% (約佔固體物的5% )，竹子對鉀法黑液中鉀的貢獻為15%左右。其他各種植物秸杆鉀含量在1%以上，每提取一噸漿後的黑液中植物對鉀貢獻的經濟價值至少在200元以上。同吋，由於新エ藝中避免添加硫化物、蒽醌等這些對植物生長有害的物質，減少了濃鹼和高溫對植株有效成分的破壞，製漿黑液中更有效的保留了植物所需的各種營養成分，所以製漿黑液可開發為很有價值的富鉀肥源，生產有機無機複合肥等，特別是其中的木質素、半纖維素、腐殖酸等有機物質有利於土壤膠體結構的形成，起到保水保肥的作用，有一定的協助植物吸收磷及其他養分的效果，起到了土壤養分增效、促釋作用，進ー步提高土壤的有機質含量，有利於農業生產的可持續發展。溫室盆栽及田間小區試驗肯定了新エ藝製漿黑液作為鉀肥的可行性和良好肥效。
發明內容
本發明利用新エ藝製漿黑液，特別是鉀法製漿黑液通過玉米、水稻、小麥、蔬菜的盆栽或田間肥效試驗證明其肥效優於無機鉀肥，無論單獨使用還是復配使用，都效果明顯，同時還有改善土壌、緩釋長效、提高蔬菜品質的效果。可以開發為效果明顯、肥效全面的有機鉀肥或各種有機無機複合肥，這種富含鉀、腐殖酸、木質素及微量元素液體或濃縮固體物不僅可以單獨作為有機鉀肥使用，還可以配合農業噴灌及滴灌技術進行灌溉及施肥，發展蘆葦製漿等溼地產業，更合理利用水源、肥源和生物質資源；還可以與氮肥、磷肥等組合開發為各種有機無機複合肥或各種專用肥；可進ー步與風化煤、褐煤，製成具有特殊功能的肥料。
本專利發明為造紙製漿黑液的治理及鉀資源的循環利用提供了一條嶄新的途徑，它生產エ藝簡單、處理成本低、無二次汙染，具有顯著經濟、環保和社會效益。利用這ー技術不僅可以實現農業廢棄物秸杆及盛產南方各地的竹子等的開發利用，還可以大量獲得有機肥和化工原料來源，不但可解決黑液汙染，還將大大延伸、提升植物體清潔及全價開發的產業鏈價值，生態、經濟和社會效益極其顯著。
具體實施方式
本發明可用下文具體實施例作進ー步的說明。
新エ藝製漿黑液由北京英カ和泓新材料技術有限公司涿州中試基地提供，植物纖維原料為重慶楠竹。其製漿流程和反應條件在專利文獻CN101748633A和CN101899794A已述及。將上述製漿黑液濃縮至固含量20% -30%，用硫酸調節pH值為6-7，攪拌均勻。
實施實例I
將上述方法製成的肥料単獨使用。玉米盆栽試驗表明在適宜施用量(50mgN/kg土)肥效顯著，與不施肥對照CKtl相比，鉀法製漿黑液和鈉法製漿黑液處理玉米生物量増幅均大於50%。
表I製漿黑液玉米苗期生物量的影響
權利要求
1.本發明涉及利用農作物秸杆、竹子、蘆葦等植物體低物耗、能耗、高得率、高品質獲得本色漿並聯產富鉀黑液作為優質肥源，生產各種有機或有機無機複合肥的方法。
2.根據權利要求
I所用的製漿方法為鹼法製漿，可選用的鹼為氫氧化鈉、氫氧化鉀和石灰等，其製漿液可用酸中和後提取或不提取木質素、濃縮或不濃縮、単獨或複合作為肥料使用，其中以氫氧化鉀製漿液最具富鉀肥源的潛力。
3.根據權利要求
2所述的製漿液的中和酸，可以採用C02、H3PO4,HN03、H2S04、HCl、腐殖酸、檸檬酸、纖維磺酸及其他有機酸等，以H2SO4和富含腐殖酸的各種原料中和後用作複合肥效果最具潛力。
4.根據權利要求
2所述的製漿液酸中和後可回收木質素，再用作富鉀肥源単獨或復配施用，但以不提取木質素的製漿液直接施用或復配效果最好。
5.根據權利要求
2所述的製漿液可中和後直接施用，還可濃縮為半固態、固態後與各種無機和有機營養組份復配使用或中和後単獨使用。
6.根據權利要求
I所述的方法，各種製漿液的溫室盆栽及田間小區試驗證明其在玉米、小麥、白菜、萵筍、水稻等各種農作物中施用中肥效明顯，最適合作為底肥、窩肥或滴灌液肥。
7.根據權利要求
I所述的方法，相關配方可以根據土壌和植物種類的不同進行優選，不完全局限實施例所列的配方和比例。
專利摘要
本發明涉及一種利用化學製漿新工藝聯產含鉀有機肥源的方法。新工藝鹼法製漿黑液中鉀含量最高，不含硫化物、蒽醌等物質，同時含有腐殖酸、木質素等有助於提高土壤理化性質的有機物，大量植物栽培的試驗結果表明，新工藝製漿黑液調整pH後可直接或提取木質素後或濃縮為固態後均可作為含鉀有機肥或有機無機複合肥料使用，效果顯著。試驗表明適宜用量的新工藝製漿黑液對植物生長無副作用，且有利於植物生長，肥效不亞於無機鉀肥，同時還有具有釋磷節肥效果。該新工藝製漿黑液可單獨施加，還可與無機肥配合施用，或與風化煤、纖維等複合施用。本發明提供了一種製漿液綠色利用的方法。
文檔編號C05F7/02GKCN102838403SQ201110167409
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月21日
發明者尹應武, 王正銀, 孫瑞, 張玲燕, 萬鵬, 張雙豔, 樊媛婷, 張玉娟, 陳怡 , 李會江, 李遠蓉 申請人:西南大學, 北京英力生科新材料技術有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan