用於生產肥料前體和肥料的方法及裝置的製作方法

2023-10-11 08:32:54 3

專利名稱：用於生產肥料前體和肥料的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及如權利要求1和35的前序所述的用於生產肥料前體和肥料的方法及
>J-U ρ α裝直。
背景技術：
由現有技術可了解肥料和用於其生產的方法及裝置，所述肥料用於補充土壤中的植物營養素。這些營養素中最首要的是磷、氮和鉀。但是所謂的複合肥料或NPP肥料也可富含個別的其他礦物，對田畝或土壤進行密集的農業耕作時會產生許多缺點，從而導緻密集增肥(intensively fertilized)。首先,農用田畝(agriculturally used area)的密集增肥導致田畝土壤鹽鹼化和巖溶化。這是由於對植物生長同樣特別重要的土壤機械結構的劣化而產生的。同時導致此種過度增肥(over-fertilized)的土壤貯存營養素和水分的能力變差。土壤鹽鹼化還導致植物根據滲透壓梯度吸收營養素的能力降低。此外，已知的肥料經常導致土壤的營養素供應不平衡，這反映為通過此種密集耕作和增肥的土壤產出的作物和農產品僅具有低含量的對人類和動物很重要的營養素。最後，還已知會對水循環產生負面影響，例如藻類爆發或水的鹽鹼化。根據這些情況，使用已知的肥料會造成螺旋向下的效應，使得土壤及其農產品的品質連續變差。已知肥料的另一個缺點是，其生產成本太高，因此對於在發展中國家和/或新興國家中的使用而言過於昂貴。`發明概述鑑於現有技術，本發明的目的是提供新穎的肥料前體和新穎的肥料及其生產方法，所述肥料前體和肥料能以極低的肥料劑量保持或恢復土壤的生化平衡，同時確保對於植物的平衡營養素供應。在統稱的保持或恢復土壤平衡的條件下，本發明同時實現了若干目的。這些目的是，例如:在生化、微生物、細菌和機械水平上改善土壤結構，提高貯存水分和/或貯存營養素(尤其是微量營養素)和/或離子交換的能力，以及刺激土壤的自我再生。此外，本發明的目的還在於，在利用本發明增肥的土壤上提供更高、更不易腐爛、更富含營養素且無鐮刀菌屬的作物產量。這個目的通過如權利要求1所述的方法和如權利要求35所述的裝置實現。本發明的優選實施方式是從屬權利要求的主題內容。本發明基於以下基礎理念，S卩，至少一種含礦物物質的風化在技術上以與原始健康土壤中發生的過程類似的方式進行。其中，與自然發生的風化過程的類似性導致肥料或肥料前體的所有組分都能促進和/或恢復土壤平衡。其中，本發明方法的特別步驟基於以下事實，即，至少一種含礦物物質的技術性風化以比自然中大得多的規模進行，實現了風化速度的巨大增加。就風化速度可以假設，通過本發明的方法能實現這樣一種類似自然的技術性礦物風化:其速度比健康土壤中發生的生化風化快一千倍。為了這個目的，本發明方法在第一方法步驟中製備酸性源溶液，所述酸性源溶液包含至少一種有機酸。在隨後的第二方法步驟中，將該酸性源溶液加入至少一種含礦物物質中。然後，在進一步的方法步驟中，利用該源溶液對含礦物物質中所含的礦物進行人工風化。為了提升酸性源溶液的反應性和/或反應速度，本發明方法提供的源溶液pH值在0-3的範圍內。為了實現技術性風化與健康土壤中自然發生的風化過程的最高可能相似性，特別優選酸性源溶液還包含同樣存在於種植土壤中的一些成分，這些成分的種類和/或功能對於礦物的自然、生化風化有利。因此，本發明方法提供以下條件:至少一種胺基酸溶於所述源溶液中和/或至少一種酶溶於所述源溶液中和/或至少一種醇溶於所述源溶液中和/或所述源溶液包含至少一種細菌物種和/或至少一種酵母菌株溶於所述源溶液中和/或咖啡因溶於所述源溶液中和/或至少一種抗生素物質溶於所述源溶液中和/或至少一種多酚包含在所述源溶液中。此種複雜的源溶液能特別高效地製得，S卩，在組合物的性質和數量方面簡單而快速地製得，尤其是如果採用自然生化過程來製備酸性源溶液的話。因此，本發明的優選實施方式通過使用細菌和酵母的共生菌落來轉化營養液，具體來說是使用酵素紅茶(kombucha)來轉化加糖的茶溶液，從而形成酸性源溶液。作為「細菌和酵母的共生菌落」的首字母簡略詞，經常使用SCOBY作為縮寫。由於在自然中自然風化的起點是巖石，因此在本發明方法中，對於為植物供應營養素礦物的起點，使用巖石作為供人工風化的含礦物物質。換言之，這意味著，不同於生產肥料和/或肥料前體的已知方法，本發明方法的目的事實上並非以可能的最純形式獲得個別的植物營養素、然後生產營養素混合物，而是人工風化含礦物物質，尤其是巖石，其礦物含量經過特殊的平衡，從而在自然風`化過程中得到格外肥沃的自然土壤。因此，本發明方法提供了至少一種含礦物物質，它包括巖粉，具體是初級巖粉(primary rock flour)或地質礦粉(geomineral flour)。使用巖粉對於本發明方法而言是特別有利的，因為巖粉具有比未研磨巖石更大的表面，能保證酸性源溶液的更有效的影響，從而產生優化的技術性風化過程。根據本發明的另一種優選實施方式，所述至少一種含礦物物質包括初級巖粉，具體是巖漿來源的初級巖粉，來自輝綠巖(us:綠巖)和/或硅藻和/或斑脫土和/或褐煤。對於最優增肥效果，還特別優選至少一種含礦物物質中存在含Fe2+的巖粉。使用輝綠巖(US:綠巖)的優點在於其特定礦物和痕量元素含量。斑脫土的特徵在於其對本發明方法的高陽離子交換能力(CEC)。在本發明的含礦物物質中使用褐煤能提供充足的腐殖質存在量。使用褐煤時，特別優選其硫含量為3-9%，具體是5-7%。當至少一種含礦物物質中存在粒徑為10-40微米、具體是10-20微米的巖粉時，能給出所述至少一種含礦物物質的最優的技術性風化。在本發明的方法中，通過將至少一種含礦物物質封閉在對酸性源溶液具有滲透性的容器中，具體是封閉在由合成或天然纖維製成的織物袋中，能實現技術性風化的進一步加速。已經證明，在使至少一種含礦物物質與酸性源溶液接觸時，將該含礦物物質封閉在由尼龍或聚醯胺製成的織物袋中是特別有利的。使至少一種含礦物物質與酸性源溶液接觸7-60天，具體是30-60天，能實現該含礦物物質的幾乎完全轉化或人工風化。此時有許多不同因素會影響人工風化的各時期。除了發生技術性風化時的溫度以外，以下條件例如容器尺寸、容器幾何形狀和/或對其中存在的酸性源溶液與含礦物物質產生的機械影響，都會影響必需的風化時間。用酸性源溶液對至少一種含礦物物質進行技術性風化得到的溶液已經可稱為肥料前體。即使該溶液還不適合直接應用到土壤中，但是它的確可作為有效增肥的起點而不會負面影響土壤的機械和/或生化和/或細菌和/或微生物條件，並且能提高水分和營養素的貯存以及通風。要使這種增肥作用變得可能，本發明方法將通過技術性風化製得的溶液加入運載溶液中。通過這種方式，運載溶液能在施加肥料和與肥料前體相互作用方面發揮許多不同的功能。例如，運載溶液本身富含植物代謝物營養素，尤其是氮化合物和/或類黃酮。或者，運載溶液包含能提高已經存在於土壤中的微生物和/或真菌的活性的物質。因此，通過將肥料前體加入運載溶液中，使得本發明方法生產的肥料不僅能提供營養素，還能對營養素的貯存、加工、供應以及向土壤中植物的傳輸產生正面影響，並且對土壤中植物的機械固定產生正面影響。通過將來自 輝綠巖(US:綠巖)巖粉、娃藻巖粉、褐煤巖粉和含Fe2+巖粉的各自技術性風化的肥料前體以等體積分量加入運載溶液中，得到特別優選的肥料營養素組合物。例如，可以將通過風化一種巖粉得到的35-65毫升的肥料前體分別加入I升的運載溶液中。為了排除所用各肥料對土壤pH值的負面影響，特別優選本發明方法包括這樣一個方法步驟，即，在將通過至少一種含礦物物質的人工風化獲得的至少一種溶液或肥料前體加入運載溶液中之後，進行稀釋以達到中性PH值，具體是6.8-7.2的pH值。或者，還可以通過加入根據本發明方法生產的肥料來特定地影響土壤的PH值。因此，優選在將通過人工風化至少一種含礦物物質得到的至少一種溶液或肥料前體加入運載溶液之後，根據所需的對土壤PH值的影響，進行稀釋以達到所需的pH值。為了增加微生物活性以及土壤中存在的其他生物體的活性並且同時向土壤中引入其他的植物營養素，特別優選從生物質發酵液和營養液生產運載溶液。這時在本發明的方法中，除了富含植物營養素以外，提供的營養液能特別地增加田畝土壤中存在的生物體，提供的生物質發酵液能特別地在肥料中進一步累積植物營養素。同樣，在生物質發酵液的生產中，為了獲得植物營養素，以類似於自然過程的方式從生物質中提取植物營養素是切合實際的實施該過程的方式。要達到這種效果，在本發明方法的一種優選實施方式中，通過用SCOBY (具體是酵素紅茶)對加糖的生物質提取液進行發酵，來獲得生物質發酵液。類似於從至少一種含礦物物質獲得礦物的方式，同樣使用細菌和酵母的共生培養物來獲得生物質發酵液，這種生物質發酵現象非常接近於原始種植土壤中的天然過程。或者，還可以同樣使用SCOBY從加糖的溶液首先生產出酸性源溶液，然後將其用於液體生物質提取物的發酵。這時應該注意到，就在氧排除條件下發生的轉化而言，上述生物質轉化過程並非僅僅是發酵過程。還在一定程度上發生了需氧轉化，即所謂呼吸作用。為了術語標準化和簡單化的目的，下文將使用術語「發酵」。為了不對發酵過程的反應物和產物產生任何負面影響，同時為了進行可能的最快發酵過程，在一種優選實施方式中，發酵進行的溫度為20-30°C，具體是24-28°C。本發明方法優選的發酵持續時間並無專門限制，但至少部分取決於發酵溫度的選擇。對於建議方法，發現3-4周的發酵過程能通過生物質發酵得到特別高產量的營養素。
此外，若液體生物質提取物是通過對植物進行熱處理的方式和/或通過從植物(具體是蕁麻)中提取汁液的方式生產的，將其置於生物學穩定化的水中，則特別優選通過生物質發酵的方式從生物質中提取營養素。使用蕁麻來生產生物質提取物是特別優選的，因為蕁麻是要求極易滿足的植物，該植物能大量獲得，不需要特別的培育，還具有高氮含量。所述氮能通過生物質提取物的發酵而有效回收，能經由本發明的肥料再引入到土壤中。從生物質提取物的發酵能實現特別有效的附加營養素供應，其中，對於生物質提取物的生產，相對於所用的每升生物學穩定化的水，可提取特定植物中的5-60克生物質。本發明最佳結果給出的精確質量濃度取決於使用的相應生物質或植物。要生產高等級的生物質提取物，在本發明方法中，還應使被置於生物學穩定化的水中的生物質或植物經歷熱處理，熱處理溫度為75-95°C，具體是80-90°C。若熱處理進行5-25分鐘，具體是進行10-20分鐘，則能達到隨後從生物質提取物中提取營養素的可能的最好效果。運載溶液除了吸收通過人工或非生物風化所提供的營養素或者通過生物質發酵所提供的營養素的任務以外，通過運載溶液的營養液含量還能刺激土壤中存在的微生物的活性。由於例如可通過加糖、具體是糖精製過程的副產物如糖蜜來促進土壤中存在的微生物的新陳代謝，所以，在本發明方法中，所述營養液至少包含溶解在生物學穩定化的水中的糖，具體是糖蜜。通過使用生物學穩定化的水，使得本發明的肥料不會因植物害蟲和/或病菌而腐壞。要生產營養液，相對於所用的每升生物學穩定化的水，還要提供20-50毫升或40-60克的糖，具體是糖蜜。要便於施加本發明的肥料和/或對待施肥土壤的機械結構產生額外的正面效果，在本發明的優選實施方式中，將肥料加入運載材料中，具體是有機運載材料。這時預先將肥料的pH值調節到中性pH值是特別有利的。其中，所用運載材料富含氮化合物和/或腐殖質，具體來自下組: 木質素、纖維素、植物樹脂和植物蠟和/或碳水化合物。通過使用運載材料，能為肥料額外增加土壤改善劑的功能。若根據一種優選實施方式向其中加入肥料的有機運載材料是一種有機肥料，具體是堆肥和/或泥炭土和/或水熱細胞消化的木纖維基質(substrate)和/或化學防菌處理的(sanitized)木纖維基質和/或纖維分離的木纖維基質，則能在本發明肥料和有機運載材料之間實現影響特別深遠的積極相互作用。這些有機肥料能特別改善土壤的機械結構，從而能增大水分和營養素貯存能力，並能支持土壤的自我再生。由於這些有機肥料本身只能提供非常低的營養素供應，具體是提供所需營養素中很窄的範圍，所以將有機肥料與本發明肥料組合或者將有機肥料與本發明的組合運載溶液組合是特別有利的，所述組合運載溶液包含至少一種通過用源溶液使至少一種含礦物物質人工風化而得到的溶液。例如，有機運載材料或有機肥料可包含20-40%含量的營養素腐殖質和60-80%含量的永久性腐殖質(permanent humus mass)。使有機運載材料或有機肥料進一步富含粘土材料能進一步改進技術性土壤形成。此處可使用例如蒙脫石和/或沸石和/或其他地質礦物作為有機運載材料或有機肥料的添加劑。此外，根據本發明方法的另一種實施方式，可進一步處理本發明的肥料以獲得粒狀物。此處例如該粒狀物包含本發明的肥料和/或肥料前體和/或初級巖粉，具體是輝綠巖(US:綠巖)粉、和褐煤或褐煤粉(粒徑具體為10-40微米)、和粘結劑(具體是含澱粉或木質磺化鹽的粘結劑)。進一步處理成粒狀物能得到非常簡單且成功的施肥，尤其是對草坪例如高爾夫球場施肥時。對於山坡上的應用，尤其是從空中(例如從飛機或直升機)施加時，這種粒狀物也是非常合適的。除了將本發明的肥料加入有機運載材料中以外，在本發明方法的另一種優選實施方式中，至少一種含礦物物質包含至少一種有機基底(organic basic substrate)。通過這種方式可以實現生物質發酵液的優點，並實現將成品肥料加入有機運載材料、尤其是有機肥料中，從而可顯著降低生產對應有機礦物肥料所需的全部程序性費用。此處同樣能將肥料的功能性與土壤改善劑的功能性組合。若將至少一種有機基底加入含礦物物質中，則可通過術語「有機礦物化合物」代替術語「含礦物物質」來進行描述。對於將酸性基底溶液(acidic basic solution)加入有機礦物化合物中,對於高達I噸或高達5立方米的有機化合物，333毫升體積的源溶液就足夠了。此處已經證明，若有機基底是廢木材、尤其是廢軟木、和/或生物廢物和/或農家肥料，將是特別優選的。已知這些有機基底是可通過自然腐爛更快分解的物質，因此也適合於技術性腐爛，尤其是與含礦物物質的風化相結合。為了能通過加入酸性源溶液來進行或尤其是促進有機基底的技術性腐爛或轉化，可以對本發明方法進行有利的變化，在加入基底溶液之前對含礦物物質或有機礦物化合物進行壓力和/或加熱處理。此處進一步優選先進行預均化再進行壓力和/或加熱處理。這樣確保由壓力和/或加熱處理進行、誘發或引起的過程在整個有機礦物化合物中均勻進行或開始。通過混合過程，例如用附屬混合器進行混合，可輕易實現這種預均化。對於本發明方法，在含礦物物質的壓力和/或加熱處理過程中，特別優選壓力和/或溫度能至少臨時地 影響含礦物物質，使得含礦物物質至少能發生化學防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纖維素消化和/或纖維分離。在本文中，上述過程具體在含礦物物質中包含的有機基底中進行。要達到這種效果，應確保在本發明方法中使有機基底發生物理腐爛，所述物理腐爛至少部分由機械影響導致，同時還自然在有機材料的轉化中發生。鑑於此，特別優選對含礦物物質進行以下條件的組合壓力/加熱處理:壓力在200-600巴範圍內，具體在380-520巴範圍內；溫度在200-300°C範圍內，具體在210_250°C範圍內。因此，在含礦物物質內所需進行的過程在非常短的時間內並在非常大的規模上發生。從而能在非常短的工藝時間內以非常低的成本大規模地技術性生產對應的肥料。由於在有機礦物化合物的壓力和/或加熱處理中，除了水蒸氣以外，還產生了其他氣體，尤其是烴氣體例如甲烷氣體CH4和/或含氮氣體例如二氧化氮NO2，所以應適當地在壓力和/或加熱處理過程中和/或之後對氣氛進行調節或有目的的影響。對於本發明方法，特別適合在壓力和/或加熱處理的氣氛中進行激發放電。通過進行激發放電，可選擇性燒盡可燃性烴氣體。而且，通過激發放電，能將結合在含氮氣體中的氮沉積到含礦物物質中，從而提高具有土壤改善劑性質的肥料的氮含量，從而提高施肥效率或土壤改善效率。要得到激發放電的最佳效果，在本發明方法中優選在加熱和/或壓力處理的區域中進行所述激發放電，在所述區域中預期可得到最高的含氮氣體和/或烴氣體的氣體濃度。
對於將酸性源溶液施加到含礦物物質上，首先用軟化且生物學穩定化的水稀釋該源溶液或者將該源溶液與軟化且生物學穩定化的水混合，然後以霧化射流形式施加或添加。獲得這種由於使用了有機基底因此還具有土壤改善劑功能的恆定高品質肥料的先決條件是，源溶液能均勻作用於含礦物物質的所有組分。所以能同時進行礦物的人工風化和有機組分的生化腐爛。因此在本發明方法中，在加入源溶液之後，對含礦物物質進行混合過程。此外，若技術性生產的肥料具有可能的最高均勻性，則對其增肥效果特別有利。只能通過這種方式避免對應的施加過程中發生劑量不足或過劑量的情況。因此，本發明方法的另一種優選實施方式涉及在加入源溶液之後，對含礦物物質進行均一化過程。為了儘可能快地以高產量和低費用的技術裝置低成本地生產本發明肥料，其也稱為技術性生產加載了營養素的永久性腐殖質，本發明的目的還在於提供用於生產有機礦物肥料的裝置。本發明基於以下基礎理念，S卩，水熱預處理之後，可以將有機礦物化合物與酸性源溶液混合，至少引起該化合物中存在的礦物的技術性風化。通過本發明裝置能提供有機礦物化合物，在本發明裝置中，沿著第一傳輸裝置具有若干貯存裝置，這些裝置是至少一個生物質貯存裝置和至少一個巖粉貯存裝置，它們各自具有至少一個出口裝置。因此，能將生物質和巖粉釋放到第一傳輸裝置上或第一傳輸裝置中。在第一傳輸裝置沿著傳輸方向的下遊位置，本發明裝置還包括壓縮裝置，該壓縮裝置從第一傳輸裝置接收含礦物物質或有機礦物化合物，將其臨時性地壓制並加熱，同時進行壓力和加熱處理，並釋放到第二傳輸裝置上。巖粉貯存裝置可各自包括至少一個第二出口裝置，從而能將巖粉釋放到第二傳輸裝置。為了向溶液貯存裝置提供酸性源溶液，從而使礦物風化和使生物質腐爛，在本發明裝置的一種優選實施方式中，溶液貯存裝置包括溶液接收裝置，用於從轉化裝置接收溶液，該轉化裝置用於轉化營養液，具`體來說是含SCOBY (尤其是酵素紅茶)的糖溶液。在本文中，溶液貯存裝置或溶液出口裝置還可包括混合裝置，所述混合裝置能將酸性源溶液與軟化且生物學穩定化的水混合。這使得能在本發明裝置中使用酸性源溶液，從而能使在自然中以風化和腐爛形式發生的過程以快至一千倍的速度進行。對於施加酸性源溶液或稀釋的酸性源溶液，優選溶液出口裝置包括霧化射流產生裝置，通過該裝置能將酸性源溶液以霧化射流的形式施加到第二傳輸裝置上或第二傳輸裝置中的含礦物物質。由於對技術性生產有機礦物肥料或技術性生產的富含營養素的永久性腐殖質而言，在使用或加入酸性源溶液之前先進行某些預處理、尤其是先進行生物質的預處理是非常有利的，所以優選壓縮裝置能至少臨時性地對含礦物物質施加壓力和/或溫度作用，或者優選壓縮裝置能使有機礦物化合物在含礦物物質中至少部分地導致化學防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纖維素消化和/或纖維分離。通過上述經由水熱影響起效的過程，導致生物質部分腐爛，然後利用源溶液繼續或完成該腐爛作用。在一種優選的方式中，壓縮裝置為雙螺杆擠出機，其中提供有兩個螺杆的可變螺旋路徑，該雙螺杆擠出機由此形成的壓縮區可以在含礦物物質從中通過時在所述含礦物物質中產生400-600巴的臨時壓力和200-300°C的臨時溫度。這種壓縮裝置的特徵是具有非常低的磨損，因此維護保養要求很低。對於壓縮裝置中的最佳工藝流程，優選在含礦物物質或有機礦物化合物進入壓縮裝置之前先對其進行預先均一化。從而確保在壓縮過程中，待壓縮物質可具有一定程度的基礎均一性。因此一種優選的實施方式是，在壓縮裝置的上遊提供預混裝置。所述裝置可以是例如附屬混合器。在壓縮裝置中對含礦物物質進行壓縮的過程中，會產生不同的氣體。除了氣相的水以外，這些氣體主要是烴氣體和NOx形式的含氮氣體。烴氣體通常可燃燒，因此在操作本發明裝置時存在一定程度的風險。另一方面，作為在壓縮裝置中發生作用的結果，從含礦物物質中釋放出包括氮氣的含氮氣體。因此，對於本發明裝置特別優選的是，在壓縮裝置中以受控方式燃燒高度可燃性的烴氣體,並將含氮氣體中包含的至少一部分氮氣再引入到含礦物物質中。這可通過放電裝置實現，此時在壓縮裝置的氣氛中，尤其是在發生最高水平壓縮的區域中和/或在出口區域中，產生脈衝電場從而激發電荷。通過放電方式，以目標方式燒掉烴氣體，使得氣氛中的氮沉積成為可能。換言之，這意味著，由於放電，使得從含氮氣體有淨氮輸入回到含礦物物質中，從而避免可燃性氣體的危險。要儘可能有效地確保烴氣體發生受控燃燒並且從壓縮裝置的氣氛沉積氮，本發明裝置包括放電裝置，所述放電裝置產生頻率為10-100赫茲且電壓為10-50千伏的脈衝電場。為了能儘可能有效地用有機礦物化合物或含礦物物質來轉化源溶液，所述轉化的效率確定了風化和腐爛的效率，在一種優選實施方式中，沿著第二傳輸裝置在加入酸性源溶液的位置的傳輸方向下遊的位置處，提供混合裝置，所述混合裝置用於混合含礦物物質和源溶液。由於用有機礦物化合物轉化酸性源溶液的效率提高，所以能實現連續高品質的產品肥料或永久性腐殖質以及通過該裝置的高質量通量。此外，要用本發明裝置生產連續高品質的有機礦物肥料或技術性生產富含營養素的永久性腐殖質，需要高度的均一性。因此在另一種實施方式中，沿著第二傳輸裝置在加入酸性源溶液的位置和/或混合裝置的位置的傳輸方向下遊處，提供均化裝置，所述均化裝置用於使有機礦物肥料均一化。在本發明裝置中，若以螺杆擠出機形式實現均化裝置，則能實現特別好的均化性倉泛。以何種形式將生物質填充到、貯存到生物質貯存裝置中以及從其中釋放基本上是任選的。但是，對於技術性生產富含營養素的永久性腐殖質而言，特別優選對生物質貯存裝置進行改造，用於接收、貯存和輸出廢木材(具體是廢軟木)和/或農家肥料和/或生物廢物。由於避免了壓縮裝置的過載，並且能儘可能有效地技術性風化有機礦物化合物或含礦物物質，因此，所用的貯存在巖粉貯存裝置中的一種或多種巖粉的粒徑對於整個裝置會產生特別的影響。由於對肥料生產而言，已經證明巖粉粒徑為10-40微米、具體為10-20微米時是特別有利的，因此還特別優選對巖粉貯存裝置進行改造，用於貯存上述粒徑的巖粉。此外，在本發明裝置的一種優選實施方式中，以筒倉方式實現生物質貯存裝置和/或至少一個巖粉忙存裝置。或者， 可設想使用推開式地板(open push floor)或刮式地板(scraper floor) I&倉。這樣能減輕自發粉塵或氣體點燃和/或爆炸的危險。附圖簡要描述附圖中示意性說明了本發明的不同實施方式，以下舉例說明。


圖1顯示根據第一實施方式的示意性工藝流程；圖2顯示根據第二實施方式的示意性工藝流程；圖3顯示本發明裝置的示意圖。發明詳述
圖1顯示本發 明方法的第一實施方式。首先將茶水溶液01與糖02和SC0BY03合併。由於SC0BY03在方法步驟04中對加糖的茶溶液進行了轉化，所以產生酸性源溶液05，所述酸性源溶液05包含至少一種有機酸，具體是葡糖醛酸和/或右旋性(L+)乳酸乙酸和/或葉酸和/或葡糖酸和/或酒石酸和/或檸檬酸和/或乳酸和/或草酸和/或碳酸和/或鞣酸和/或丙二酸和/或地衣酸和/或琥珀酸和/或蘋果酸和/或至少一種胺基酸。此夕卜，酸性源溶液05可包含通過用加糖的營養液轉化SCOBY得到的酶，例如轉化酶和/或澱粉酶和/或觸酶和/或凝乳酶和/或蔗糖酶和/或原生的酶、醇、細菌、酵母、咖啡因、抗生素物質和/或多酚。然後使酸性源溶液05與初級巖粉形式的含礦物物質接觸。初級巖粉是包含輝綠巖(US:綠巖)06、硅藻07、褐煤08和Fe2+09的巖粉。此外，將蕁麻10加入生物學穩定化的水11中，每I升生物學穩定化的水11中加入5-60克蕁麻10。隨後在方法步驟12中，對汁液進行熱處理和/或提取。熱處理的發生溫度優選是75-95°C。還將由此得到的生物質提取物13與糖02和SC0BY03混合，引起在20-30°C進行3-4周的發酵作用，得到生物質發酵液14。通過將糖蜜15加入生物學穩定化的水11中，得到營養液16。此處為了生產營養液16，用965毫升生物學穩定化的水吸收約50克糖蜜，具體做法是，取出一部分例如35毫升生物學穩定化的水，通過加熱將糖蜜溶解於其中，然後將由此得到的溶液加回到剩餘的生物學穩定化的水中。通過將生物質發酵液14加入營養液16中，得到運載溶液17。此處可將35克生物質發酵液加入965毫升營養液中，優選將溫度調節到20-35°C的範圍。然後將通過技術性風化輝綠巖(US:綠巖)06、硅藻07、褐煤08和含Fe2+巖粉得到的溶液或肥料前體加入運載溶液中。就體積而言，將用06-09轉化酸性源溶液05得到的肥料前體加入到運載溶液17中的操作以等體積分數進行。例如，可設想分別將50毫升肥料前體加入到1000毫升運載溶液中。在方法步驟18中將用06-09轉化酸性源溶液05得到的肥料前體加入到運載溶液17中之後，在方法步驟19中，通過加入稀釋劑20來調節pH值。在方法步驟24中，可將由此製得的肥料21與有機運載劑22混合，該有機運載劑22與有機礦物肥料23成合適的混合比。例如可使用地質礦物和/或粘土礦物和/或褐煤的粒狀物作為運載材料。圖2顯示本發明方法的第二實施方式。同樣，首先將由茶溶液01和糖02製得的營養液與SC0BY03混合，在方法步驟04中通過轉化營養液中包含的糖02將其轉化成pH值低於3的酸性源溶液05。將由輝綠巖(US:綠巖)06、斑脫土 26和褐煤08形成的巖粉加入有機基底25中。對應巖粉的粒徑為10-40微米。通過將有機基底25與巖粉6、26和8合併，在方法步驟27中形成有機礦物化合物，對其進行壓力和/或加熱處理28。隨後，在方法步驟29中，將酸性源溶液05加入經過熱和/或機械處理的有機礦物化合物中。優選在加入之前，用軟化且生物學穩定化的水稀釋酸性源溶液(未顯示)。這時，引起礦物的技術性風化和有機材料的生化腐爛。通過混合過程30可改善礦物的風化和有機材料的腐爛。通過均化過程31，最終可製得技術性生產的富含營養素的永久性腐殖質32，其具有恆定的營養素含量。圖3顯示本發明裝置33的示意圖。從生物質貯存裝置34將生物質經由出口裝置35釋放到第一傳輸裝置36上，該出口裝置35適合於釋放生物質。傳輸裝置36的實現形式可以是例如傳送帶。傳輸裝置36的傳輸方向由方向箭頭37表示。將生物質加到傳輸裝置36上之後，從巖粉貯存裝置38將輝綠巖(US:綠巖)巖粉經由出口裝置39加到傳輸裝置36上，並加在該傳輸裝置上存在的生物質上。在沿著第一傳輸裝置36進行傳輸的過程中，進一步從巖粉貯存裝置40將斑脫土巖粉經由出口裝置41加到第一傳輸裝置上，並從巖粉貯存裝置42將褐煤粉經由出口裝置43加到第一傳輸裝置上。通過第一傳輸裝置36將由此形成的生物質和巖粉的化合物結構傳輸到壓縮裝置44中。壓縮裝置44的實現形式可以是例如雙螺杆擠出機，其螺旋路徑具有壓縮區，在高壓和溫度加載條件下以低磨損方式對疏鬆的生物質巖粉化合物進行壓縮和/或加熱。此處可通過預均化裝置44a對化合物進行預先均化，該預均化裝置位於壓縮裝置的上遊，其實現形式是例如附屬混合器。此外，壓縮裝置可包括放電裝置44b，使用該放電裝置能使壓縮過程中產生的可燃性氣體燃燒，並能使含氮氣體中結合的氮沉積回到化合物中。此處的放電裝置優選設置在壓縮裝置的出口區域中，產生頻率為10-100赫茲且電壓為10-50千伏的脈衝電場。有機礦物化合物通過壓縮裝置44之後，被釋放到第二傳輸裝置45上，確保進一步以方向箭頭46的方向傳輸。通過壓縮裝置44之後，可以將輝綠巖(US:綠巖)和/或斑脫土和/或褐煤巖粉經由巖粉貯存裝置38、40和42的對應第二出口裝置47、48和49加到第二傳輸裝置45上的有機礦物化合物上。`將酸性源溶液從適合於貯存酸性源溶液的溶液貯存裝置50經由出口裝置51釋放到第二傳輸裝置45以及存在於該傳輸裝置上的化合物上。霧化射流產生裝置特別適合於進行這種施加操作，該霧化射流產生裝置包括在溶液出口裝置中或可附連於其上，從而能以霧化射流形式用酸性源溶液或稀釋的酸性源溶液噴射含礦物物質。此外，優選在將酸性源溶液施加到有機礦物化合物之前稀釋該酸性源溶液。因此，可提供溶液貯存裝置或包括混合裝置的溶液出口裝置，從而能將酸性源溶液與軟化且生物學穩定化的水混合。沿著第二傳輸裝置45在溶液貯存裝置50的出口的傳輸方向46下遊處設置混合裝置，從而開始礦物風化和有機腐爛過程。此外，沿著傳輸裝置45，在混合裝置52下遊按傳輸方向設置均化裝置53。所述均化裝置53的實現形式可以是螺杆擠出機，用於對技術性生產的富含營養素的永久性腐殖質或土壤改善劑進行均化。
權利要求
1.一種用於生產肥料前體或肥料的方法，所述方法包括以下方法步驟: a)製備酸性源溶液(05)，所述酸性源溶液中存在至少一種溶解的有機酸； b)將所述酸性源溶液(05)加到至少一種含礦物物質中； c )通過所述源溶液使所述含礦物物質中存在的礦物進行人工風化。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述源溶液(05)的pH值在0-3範圍內。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，至少一種胺基酸溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一種酶溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一種醇溶解在所述源溶液(05)中，和/或所述源溶液(05)包含至少一種細菌物種，和/或至少一種酵母菌株溶解在所述源溶液(05)中，和/或咖啡因溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一種抗生素物質溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一種多酚存在於所述源溶液(05)中。
4.如權利要求1-3中任一項所述的方法，其特徵在於，所述酸性源溶液通過用細菌和酵母的共生菌落(SCOBY) (03)轉化營養液而製得，具體是通過用酵素紅茶轉化加糖的茶溶液(01,02)而製得。
5.如權利要求1-4中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一種含礦物物質包含巖粉，具體是初級巖粉或地質礦粉。
6.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一種含礦物物質包含來自輝綠巖(US:綠巖)(6)和/或硅藻(07)和/或斑脫土(26)的初級巖粉和/或包含褐煤(08)。
7.如權利要求1-6中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一種含礦物物質包括含Fe2+巖粉(09)。
8.如權利要求5-7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述至少一種含礦物物質中存在的所述巖粉的粒徑為10-40微米，具體粒徑是10-20微米。
9.如權利要求1-8中任一項所述的方法，其特徵在於，在用所述酸性源溶液進行人工風化的過程中，所述至少一種含礦物物質被封閉在能滲透所述源溶液的容器中，所述容器具體是由合成和/或天然纖維製成的織物袋。
10.如權利要求1-9中任一項所述的方法，其特徵在於，用所述源溶液(05)對所述至少一種含礦物物質進行人工風化的操作進行7-60天，具體進行30-60天。
11.如權利要求1-10中任一項所述的方法，其特徵在於，將用所述源溶液(05)對所述至少一種含礦物物質進行人工風化後得到的至少一種溶液加入運載溶液(17)中。
12.如權利要求1-11中任一項所述的方法，其特徵在於，將來自輝綠巖(US:綠巖)(06)和娃藻(07)和褐煤(08)的巖粉和含Fe2+巖粉(09)的巖粉分別進行人工風化獲得的溶液加入運載溶液(17)中。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特徵在於，將通過人工風化所述至少一種含礦物物質得到的至少一種溶液加入運載溶液(17)之後，將其稀釋到中性pH值，具體是6.8-7.2 的 pH 值。
14.如權利要求11-13中任一項所述的方法，其特徵在於，所述運載溶液通過混合至少一種生物質發酵液(14)和營養液(16)而製得。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述生物質發酵液通過用SCOBY(03)、具體是酵素紅茶使加糖的液態生物質提取物(2，13)發酵而獲得。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述發酵在20-30°C、具體是24-28°C的溫度進行。
17.如權利要求15或16所述的方法，其特徵在於，所述發酵進行3-4周。
18.如權利要求15-17中任一項所述的方法，其特徵在於，所述液態生物質提取物(13)通過加熱處理植物(10)和/或從植物提取汁液而製得，具體是從蕁麻置於生物學穩定化的水(11)中的蕁麻提取汁液而製得。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，每單位體積水中放置的植物(10)質量是5-60克/升。
20.如權利要求18或19所述的方法，其特徵在於，對置於水中的植物(10)進行熱處理的溫度為75-95°C，具體為80-90°C。
21.如權利要求18-20中任一項所述的方法，其特徵在於，進行所述熱處理的時間為5-25分鐘，具體為10-20分鐘。
22.如權利要求14-21中任一項所述的方法，其特徵在於，所述營養液(16)至少包含溶解在生物學穩定化的水(11)中的糖，具體是糖蜜(15)。
23.如權利要求14-22中任一項所述的方法,其特徵在於,要製備營養液(16),按比例地將20-50毫升(對應於40-60克)糖/965毫升生物學穩定化水(11)加入生物學穩定化的水(11)中。
24.如權利要求11-23中任一項所述的方法，其特徵在於，將包含用所述源溶液(05)人工風化至少一種含礦物物質後獲得的至少一種溶液和運載溶液的溶液加入有機運載材料(22)中。
25.如權利要求24所述的方法，其特徵在於，所述有機運載材料(22)包括有機肥料，具體是堆肥和/或泥炭土和/或水熱纖維素消化的和/或化學防菌處理的和/或纖維分離的木纖維基質。
26.如權利要求1-10中任一項所述的方法，其特徵在於，所述含礦物物質包含至少一種有機基底(25)。
27.如權利要求26所述的方法，其特徵在於，所述有機基底(25)可以是廢木材，具體是廢軟木，和/或生物廢物和/或農家肥料。
28.如權利要求26或27所述的方法，其特徵在於，在加入所述源溶液(05)之前，對所述含礦物物質進行壓力和/或加熱處理(28)。
29.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，在壓力和/或加熱處理(28)之前，對所述含礦物物質進行預均化。
30.如權利要求26-29中任一項所述的方法，其特徵在於，在壓力和/或加熱處理(28)過程中，壓力和/或溫度至少臨時性地作用於含礦物物質，至少可以在所述含礦物物質中實現化學防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纖維素消化和/或纖維分離。
31.如權利要求30所述的方法，其特徵在於，在組合的壓力-加熱處理(28)過程中，作用於所述含礦物物質的壓力在200-600巴範圍內，具體在380-520巴範圍內，溫度在200-300°C範圍內，具體在210-250°C範圍內。
32.如權利要求28-31中任一項所述的方法，其特徵在於，在壓力和/或加熱處理過程中和/或完成之前，在壓力和/或加熱處理的氣氛中進行激發放電。
33.如權利要求1-32中任一項所述的方法，其特徵在於，在加入所述源溶液(05)之後，對所述含礦物物質進行混合過程(30 )。
34.如權利要求1-33中任一項所述的方法，其特徵在於，在加入所述源溶液(05)之後，對所述含礦物物質進行均化過程(31)。
35.用於生產有機礦物肥料的裝置，所述裝置包括:至少一個生物質貯存裝置(34)，該裝置具有至少一個生物質出口裝置(35)，所述出口裝置(35)能將生物質釋放到第一傳輸裝置(36)上；至少一個巖粉貯存裝置(38、40、42)，其各自具有至少一個出口裝置(39、41、43)，並能將巖粉釋放到第一和/或第二傳輸裝置(36、45)上；至少一個壓縮裝置(44)，用於從第一傳輸裝置(36)接收含礦物物質，在施加壓力和熱量的同時臨時性地壓縮和加熱所述物質，並將其釋放到第二傳輸裝置(45)上；控制裝置，所述控制裝置控制至少一個傳輸裝置(36、45)和/或至少一個出口裝置(35、39、41、43)和/或壓縮裝置(44)， 其特徵在於，所述裝置包括:溶液貯存裝置(50)，所述溶液貯存裝置具有出口裝置(51)，所述出口裝置能在壓縮裝置(44)的傳輸方向下遊的位置處將酸性源溶液(05)釋放到至少一個傳輸裝置(45)上，將酸性源溶液(05)加到存在於傳輸裝置(45)上或之中的含礦物物質上的時候，所述酸性源溶液至少引起所述物質中包含的礦物發生技術性風化。
36.如權利要求35所述的裝置，其特徵在於，所述溶液貯存裝置(50)包括溶液接收裝置，所述溶液接收裝置用於從轉化裝置接收溶液，其中所述轉化裝置利用SCOBY (03)、具體是酵素紅茶轉化營養液，所述營養液具體是糖溶液。
37.如權利要求35或36所述的裝置，其特徵在於，利用所述壓縮裝置(44)使得壓力和/或溫度至少臨時性地作用於所述含礦物物質，從而在含礦物物質中至少部分地實現化學防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纖維素消化和/或纖維分離。
38.如權利要求35-37中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述壓縮裝置(44)的實現形式是雙螺杆擠出機，其中 提供了兩個螺杆的可變螺旋路徑，在所述含礦物物質從中通過時，由此產生的雙螺杆擠出機的壓縮區能對該含礦物物質產生200-600巴的臨時壓力和200-300°C的臨時溫度。
39.如權利要求35-38中任一項所述的裝置，其特徵在於，在壓縮裝置(44)的上遊提供預混裝置(44a)，具體是附屬混合器，從而能對待壓縮的所述含礦物物質進行預均化。
40.如權利要求35-39中任一項所述的裝置，其特徵在於，在壓縮裝置(44)中提供放電裝置(44b)，該裝置能在壓縮裝置(44)的氣氛中產生脈衝電場，具體是在壓縮裝置(44)的出口區域和/或最緊密壓縮區域中的氣氛中。
41.如權利要求40所述的裝置，其特徵在於，所述放電裝置產生頻率為10-100赫茲且電壓為10-50千伏的脈衝電場。
42.如權利要求35-41中任一項所述的裝置，其特徵在於，沿著第二傳輸裝置(45)，在加入酸性源溶液(05)位置的傳輸方向下遊的位置處，提供混合裝置(52)，該裝置用於混合所述含礦物物質和所述源溶液(05 )。
43.如權利要求35-42中任一項所述的裝置，其特徵在於，沿著第二傳輸裝置(44)，在加入酸性源溶液(05)位置和/或混合裝置(52)位置的傳輸方向下遊的位置處，提供有均化裝置(53 )，該裝置用於均化所述含礦物物質。
44.如權利要求43所述的裝置，其特徵在於，所述均化裝置(53)的實現形式是螺杆擠出機。
45.如權利要求35-44中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述生物質貯存裝置(34)適合於貯存和釋放廢木材，具體是廢軟木，和/或農家肥料和/或生物廢物。
46.如權利要求35-45中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個巖粉貯存裝置(38、40、42)適合於貯存和釋放粒徑為10-40微米、具體為10-20微米的巖粉。
47.如權利要求35-46中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述生物質貯存裝置(34)和/或至少一個巖粉貯存裝置(38、40、42)的實現形式是筒倉或者推開式地板或刮式地板的料倉。
全文摘要
本發明涉及用於生產肥料前體或肥料的方法和裝置。該方法包括以下方法步驟a)製備酸性源溶液(05)，其中存在溶解形式的至少一種有機酸；b)將酸性源溶液(05)加入至少一種含礦物物質中；c)用該源溶液人工風化該含礦物物質中存在的礦物。所述用於生產有機礦物肥料的裝置包括至少一個用於提供有機礦物化合物或含礦物物質的裝置；至少一個用於對有機礦物化合物進行至少一次機械預處理的裝置；以及至少一個包括出口裝置(51)的溶液貯存裝置(50)，從而能將酸性源溶液(05)釋放到提供的經過機械預處理的化合物上，其中將酸性源溶液(05)加到所述化合物上的操作引起該基底中包含的礦物至少發生技術性風化。
文檔編號C05D9/00GK103108847SQ201080069102
公開日2013年5月15日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年9月20日
發明者A·恩德斯－道格拉斯 申請人:朗斯卓特有限公司