一種生物炭包膜控釋肥的生產方法
2023-10-17 00:29:04
一種生物炭包膜控釋肥的生產方法
【專利摘要】一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，屬於農業廢棄物循環利用技術和土壤肥料【技術領域】。其包括：將乾燥的生物質材料粉碎，在缺氧和250～800℃條件下熱解0.5～12h後形成顆粒生物炭，經冷卻研磨得到74～180um的生物炭粉；將顆粒狀化肥篩分後轉入鼓風流化床中，預熱後噴塗粘結劑，使粘結劑在連續滾動的顆粒狀化肥表面塗布，並逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉噴灑到連續滾動的顆粒狀化肥上，並持續加熱以保持物料溫度在60～70℃，處理10～15min後，生物炭粉被包裹到運動的顆粒狀化肥上固化後形成包膜層，將化肥包裹2～5次，混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型。本發明得到的控釋肥可降解、控釋效果好。
【專利說明】一種生物炭包膜控釋肥的生產方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於農業廢棄物循環利用技術和土壤肥料【技術領域】，具體涉及一種生物炭 包膜控釋肥的生產方法。
【背景技術】
[0002] 我國現有耕地20億畝，年需化肥1.5億噸，是世界最大的化肥進口國和氮肥生 產國。儘管如此，化肥量仍滿足不了農業發展的需求。究其原因，關鍵問題在於化肥的利用 率太低。據調查，我國化肥的利用率只有35% -40%，其餘部分被土壤固定，部分經過徑流、 淋溶等造成水體汙染、湖泊富營養化等環境問題。化肥是一種高耗能產品，受原材料價格和 環境汙染的影響，許多小型化肥廠瀕臨倒閉狀態。而我國由於能源、環境等條件的限制，目 前還無能力改造小型化肥廠，從而限制了我國肥料總量的增加。越來越多學者認為研製新 型肥料，降低生產成本，提高肥料利用率是目前肥料研究亟待解決的問題。
[0003] 為解決上述問題，20世紀70年代末許多學者研究認為採用無機類礦物材料包膜 技術、有機高分子控釋材料包膜技術、轉化抑制劑的穩定氮肥、尿素塗層技術等。目前，常用 的有機合成類高吸水樹脂難以被土壤中的生物分解，長期使用容易造成土壤結構破壞和環 境汙染。緩釋材料的選擇、緩釋的材料與肥料的複合工藝及合理配施是目前農業上迫切需 要解決的問題。生物炭是生物質在半缺氧亞高溫條件下裂解得到的富碳產物，擁有豐富的 多微孔碳架結構、巨大的比表面積和孔隙度，使其具備了極強的吸附能力，為水分和養分的 固持能力提供了理想載體。生物碳緩釋肥的製備國內外還未見報導。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術存在的問題，本發明的目的在於設計提供一種生物炭包膜控釋肥的 生產方法的技術方案。
[0005] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於包括以下工藝步驟： 1) 將乾燥的生物質材料粉碎，在缺氧和250?80(TC條件下熱解0. 5?12h後形成顆 粒生物炭，經冷卻研磨得到74?180um的生物炭粉； 2) 將顆粒狀化肥篩分後轉入鼓風流化床中，預熱後噴塗粘結劑，使粘結劑在連續滾動 的顆粒狀化肥表面塗布，並逐漸包裹形成均勻的液層； 3) 將生物炭粉噴灑到連續滾動的顆粒狀化肥上，並持續加熱以保持物料溫度在60? 70°C，處理10?15 min後，生物炭粉被包裹到運動的顆粒狀化肥上固化後形成包膜層，將 化肥包裹2?5次，混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型，即得生物炭控釋肥。
[0006] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟1)中生物質材 料為玉米、小麥、水稻、油菜、大豆、花生殼、甘蔗渣、中藥渣或果渣的一種或多種。
[0007] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟1)中將生物質 材料粉碎至直徑1?IOmm的顆粒。
[0008] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟1)中生物質材 料在缺氧和300?500°C條件下熱解2?8h。
[0009] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟2)中化肥為尿 素、磷肥、鉀肥、有機肥料或復混肥中的一種或多種，所述的化肥粒度為0. 5?3. 5mm。
[0010] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟2)中預熱至 55 ?65?。
[0011] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟2)中粘結劑為 脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環氧樹脂、聚乙烯醇縮醛類、聚苯乙烯或改性的澱 粉糊。
[0012] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟3)中保持物料 溫度在64?68°C，處理12?14 min。
[0013] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的顆粒狀化肥、粘結 齊?、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥10?80份、粘結劑10?40份，生物炭粉5? 50份。
[0014] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的顆粒狀化肥、粘結 齊?、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥40?60份、粘結劑20?30份，生物炭粉15? 30份。
[0015] 上述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，設計合理，以生物炭為包膜材料，生產 工藝簡單、成本低，得到的控釋肥可降解、控釋效果好。
【具體實施方式】
[0016] 以下結合實施例來進一步說明本發明。
[0017] 實施例一： 將乾燥的水稻秸杆粉碎至直徑5mm的顆粒，在缺氧和650°C條件下熱解5h形成顆粒生 物炭，經冷卻研磨後得ISOum的生物炭粉；將粒徑3 _顆粒狀尿素80kg篩分後轉入鼓風流 化床中，預熱至60°C後噴塗脲醛樹脂10kg，使脲醛樹脂在連續滾動的肥料顆粒表面塗布， 逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉5kg噴灑到連續滾動的肥料顆粒上，並持續加熱以 保持物料溫度在65°C，處理IOmin後，生物炭被包裹到運動的化肥顆粒上固化後形成包膜 層，將化肥包裹5次、混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型，即得生物炭控釋肥。
[0018] 該實施例一中生物質材料可採用玉米、小麥、水稻、油菜、大豆、花生殼、甘蔗渣、中 藥渣或果渣的一種或多種；粘結劑可採用脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環氧樹 月旨、聚乙烯醇縮醛類、聚苯乙烯或改性的澱粉糊；化肥可採用尿素、磷肥、鉀肥、有機肥料或 復混肥中的一種或多種。
[0019] 實施例二： 將乾燥的玉米秸杆粉碎為直徑IOmm的顆粒，在缺氧和450°C條件下熱解IOh形成顆粒 生物炭，經冷卻研磨得74um的生物炭粉；將粒徑2_顆粒狀尿素80kg篩分後轉入鼓風流化 床中，預熱至55°C後噴塗酚醛樹脂12kg，使酚醛樹脂在連續滾動的肥料顆粒表面塗布，逐 漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉6kg噴灑到連續滾動的肥料顆粒上，並持續加熱以保 持物料溫度在60°C，處理15min後，生物炭被包裹到運動的化肥顆粒上固化後形成包膜層， 將化肥包裹4次、混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型，即得生物炭控釋肥。
[0020] 實施例三： 將乾燥的小麥秸杆粉碎為直徑5mm的顆粒，在缺氧和800°C條件下熱解0. 5h形成顆粒 生物炭，經冷卻研磨後得120um的生物炭粉；將粒徑3 _顆粒狀磷肥50kg篩分後轉入鼓風 流化床中，預熱至65°C後噴塗三聚氰胺甲醛樹脂20kg，使三聚氰胺甲醛樹脂在連續滾動的 肥料顆粒表面塗布，逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉15kg噴灑到連續滾動的肥料顆 粒上，並持續加熱以保持物料溫度在70°C ,處理12 min,生物炭被包裹到運動的化肥顆粒 上固化後形成包膜層，將化肥包裹4次、混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型，即 得生物炭控釋肥。
[0021] 實施例四： 將乾燥的甘蔗渣粉碎為直徑IOmm的顆粒，在缺氧和250°C條件下熱解12h形成顆粒生 物炭，經冷卻研磨後得IOOum的生物炭粉；將粒徑2 mm顆粒狀有機肥料60kg篩分後轉入鼓 風流化床中，預熱至60°C後噴塗改性的澱粉糊25kg，使改性的澱粉糊在連續滾動的肥料顆 粒表面塗布，逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉30kg噴灑到連續滾動的肥料顆粒上， 並持續加熱以保持物料溫度在64°C,處理12 min,生物炭被包裹到運動的化肥顆粒上固化 後形成包膜層，將化肥包裹5次、混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型，即得生物 炭控釋肥。
[0022] 實施例五： 將乾燥的花生殼粉碎為直徑6mm的顆粒，在缺氧和550°C條件下熱解8h形成顆粒生 物炭，經冷卻研磨後得IOOum的生物炭粉；將粒徑3. 5 _顆粒狀磷肥和鉀肥的混合肥50kg 篩分後轉入鼓風流化床中，預熱至58°C後噴塗環氧樹脂15kg，使環氧樹脂在連續滾動的肥 料顆粒表面塗布，逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉IOkg噴灑到連續滾動的肥料顆粒 上，並持續加熱以保持物料溫度在68°C,處理14min,生物炭被包裹到運動的化肥顆粒上固 化後形成包膜層，將化肥包裹5次、混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型，即得生 物炭控釋肥。
[0023] 試驗例 下面以試驗來說明本產品的具體效果： (1)試驗材料和設計 試驗設在浙江省杭州市富陽市中國水稻研究所試驗基地，供試土壤為種植水稻數十年 水稻土。供試肥料為控釋100天的生物炭包膜尿素(含氮量為46%)，磷肥為P2O5含量14%的 過磷酸鈣，鉀肥為德國產的K 2O > 60%的氯化鉀。普通施肥處理純氮400kg/hm2,生物炭包 膜尿素設兩個處理，分別施純氮300kg/hm 2 (控釋肥1由實施例一製得)和200kg/hm2 (控釋 肥2由實施例二製得），根據當地農民施肥習慣普通尿素、生物炭包膜控釋尿素、磷肥和鉀 肥都在灌水前一次性基施，並耙土覆蓋IOcm左右，在灌水後插秧前進行水耙(耙深IOcm左 右）。供試水稻品種為兩優培九,根據當地習慣插秧密度為20cmX20cm,每穴3-5苗，每苗 1-3 櫱。
[0024] (2)結果分析，詳見表I 表1不同施肥處理水稻產量
【權利要求】
1. 一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於包括以下工藝步驟： 1) 將乾燥的生物質材料粉碎，在缺氧和250?80(TC條件下熱解0. 5?12h後形成顆 粒生物炭，經冷卻研磨得到74?180um的生物炭粉； 2) 將顆粒狀化肥篩分後轉入鼓風流化床中，預熱後噴塗粘結劑，使粘結劑在連續滾動 的顆粒狀化肥表面塗布，並逐漸包裹形成均勻的液層； 3) 將生物炭粉噴灑到連續滾動的顆粒狀化肥上，並持續加熱以保持物料溫度在60? 70°C，處理10?15 min後，生物炭粉被包裹到運動的顆粒狀化肥上固化後形成包膜層，將 化肥包裹2?5次，混勻後風乾或經造粒機造粒或經模具模壓成型，即得生物炭控釋肥。
2. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟 1)中生物質材料為玉米、小麥、水稻、油菜、大豆、花生殼、甘蔗渣、中藥渣或果渣的一種或多 種。
3. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟1) 中將生物質材料粉碎至直徑1?l〇mm的顆粒。
4. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟1) 中生物質材料在缺氧和300?500°C條件下熱解2?8h。
5. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟2) 中化肥為尿素、磷肥、鉀肥、有機肥料或復混肥中的一種或多種，所述的化肥粒度為0. 5? 3. 5mm〇
6. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟2) 中預熱至55?65 °C。
7. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟2) 中粘結劑為脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環氧樹脂、聚乙烯醇縮醛類、聚苯乙烯 或改性的澱粉糊。
8. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的步驟3) 中保持物料溫度在64?68°C，處理12?14 min。
9. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的顆粒狀 化肥、粘結劑、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥10?80份、粘結劑10?40份，生 物炭粉5?50份。
10. 如權利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產方法，其特徵在於所述的顆粒 狀化肥、粘結劑、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥40?60份、粘結劑20?30份， 生物炭粉15?30份。
【文檔編號】C05G3/08GK104446935SQ201410666472
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月20日 優先權日:2014年11月20日
【發明者】張均華, 金千瑜, 趙夫濤, 朱練峰, 禹盛苗 申請人:中國水稻研究所