一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，屬于農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用技術(shù)和土壤肥料【技術(shù)領域】。其包括：將干燥的生物質(zhì)材料粉碎，在缺氧和250～800℃條件下熱解0.5～12h后形成顆粒生物炭，經(jīng)冷卻研磨得到74～180um的生物炭粉；將顆粒狀化肥篩分后轉(zhuǎn)入鼓風流化床中，預熱后噴涂粘結(jié)劑，使粘結(jié)劑在連續(xù)滾動的顆粒狀化肥表面涂布，并逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉噴灑到連續(xù)滾動的顆粒狀化肥上，并持續(xù)加熱以保持物料溫度在60～70℃，處理10～15min后，生物炭粉被包裹到運動的顆粒狀化肥上固化后形成包膜層，將化肥包裹2～5次，混勻后風干或經(jīng)造粒機造?；蚪?jīng)模具模壓成型。本發(fā)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(chǎn)方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用技術(shù)和土壤肥料【技術(shù)領域】，具體涉及一種生物炭 包膜控釋肥的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國現(xiàn)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(chǎn)國。盡管如此，化肥量仍滿足不了農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。究其原因，關(guān)鍵問題在于化肥的利用 率太低。據(jù)調(diào)查，我國化肥的利用率只有35% -40%，其余部分被土壤固定，部分經(jīng)過徑流、 淋溶等造成水體污染、湖泊富營養(yǎng)化等環(huán)境問題?；适且环N高耗能產(chǎn)品，受原材料價格和 環(huán)境污染的影響，許多小型化肥廠瀕臨倒閉狀態(tài)。而我國由于能源、環(huán)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制新 型肥料，降低生產(chǎn)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采用無機類礦物材料包膜 技術(shù)、有機高分子控釋材料包膜技術(shù)、轉(zhuǎn)化抑制劑的穩(wěn)定氮肥、尿素涂層技術(shù)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(jié)構(gòu)破壞和環(huán) 境污染。緩釋材料的選擇、緩釋的材料與肥料的復合工藝及合理配施是目前農(nóng)業(yè)上迫切需 要解決的問題。生物炭是生物質(zhì)在半缺氧亞高溫條件下裂解得到的富碳產(chǎn)物，擁有豐富的 多微孔碳架結(jié)構(gòu)、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(yǎng)分的 固持能力提供了理想載體。生物碳緩釋肥的制備國內(nèi)外還未見報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設計提供一種生物炭包膜控釋肥的 生產(chǎn)方法的技術(shù)方案。
[0005] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下工藝步驟： 1) 將干燥的生物質(zhì)材料粉碎，在缺氧和250?80(TC條件下熱解0. 5?12h后形成顆 粒生物炭，經(jīng)冷卻研磨得到74?180um的生物炭粉； 2) 將顆粒狀化肥篩分后轉(zhuǎn)入鼓風流化床中，預熱后噴涂粘結(jié)劑，使粘結(jié)劑在連續(xù)滾動 的顆粒狀化肥表面涂布，并逐漸包裹形成均勻的液層； 3) 將生物炭粉噴灑到連續(xù)滾動的顆粒狀化肥上，并持續(xù)加熱以保持物料溫度在60? 70°C，處理10?15 min后，生物炭粉被包裹到運動的顆粒狀化肥上固化后形成包膜層，將 化肥包裹2?5次，混勻后風干或經(jīng)造粒機造粒或經(jīng)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(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1)中生物質(zhì)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(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1)中將生物質(zhì) 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(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1)中生物質(zhì)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(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟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(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟2)中預熱至 55 ?65?。
[0011] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟2)中粘結(jié)劑為 脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇縮醛類、聚苯乙烯或改性的淀 粉糊。
[0012] 所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟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(chǎn)方法，其特征在于所述的顆粒狀化肥、粘結(jié) 齊?、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥10?80份、粘結(jié)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(chǎn)方法，其特征在于所述的顆粒狀化肥、粘結(jié) 齊?、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥40?60份、粘結(jié)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(chǎn)方法，設計合理，以生物炭為包膜材料，生產(chǎn) 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(jié)合實施例來進一步說明本發(fā)明。
[0017] 實施例一： 將干燥的水稻秸桿粉碎至直徑5mm的顆粒，在缺氧和650°C條件下熱解5h形成顆粒生 物炭，經(jīng)冷卻研磨后得ISOum的生物炭粉；將粒徑3 _顆粒狀尿素80kg篩分后轉(zhuǎn)入鼓風流 化床中，預熱至60°C后噴涂脲醛樹脂10kg，使脲醛樹脂在連續(xù)滾動的肥料顆粒表面涂布， 逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉5kg噴灑到連續(xù)滾動的肥料顆粒上，并持續(xù)加熱以 保持物料溫度在65°C，處理IOmin后，生物炭被包裹到運動的化肥顆粒上固化后形成包膜 層，將化肥包裹5次、混勻后風干或經(jīng)造粒機造?；蚪?jīng)模具模壓成型，即得生物炭控釋肥。
[0018] 該實施例一中生物質(zhì)材料可采用玉米、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(jié)劑可采用脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹 月旨、聚乙烯醇縮醛類、聚苯乙烯或改性的淀粉糊；化肥可采用尿素、磷肥、鉀肥、有機肥料或 復混肥中的一種或多種。
[0019] 實施例二： 將干燥的玉米秸桿粉碎為直徑IOmm的顆粒，在缺氧和450°C條件下熱解IOh形成顆粒 生物炭，經(jīng)冷卻研磨得74um的生物炭粉；將粒徑2_顆粒狀尿素80kg篩分后轉(zhuǎn)入鼓風流化 床中，預熱至55°C后噴涂酚醛樹脂12kg，使酚醛樹脂在連續(xù)滾動的肥料顆粒表面涂布，逐 漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉6kg噴灑到連續(xù)滾動的肥料顆粒上，并持續(xù)加熱以保 持物料溫度在60°C，處理15min后，生物炭被包裹到運動的化肥顆粒上固化后形成包膜層， 將化肥包裹4次、混勻后風干或經(jīng)造粒機造?；蚪?jīng)模具模壓成型，即得生物炭控釋肥。
[0020] 實施例三： 將干燥的小麥秸桿粉碎為直徑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(jīng)冷卻研磨后得120um的生物炭粉；將粒徑3 _顆粒狀磷肥50kg篩分后轉(zhuǎn)入鼓風 流化床中，預熱至65°C后噴涂三聚氰胺甲醛樹脂20kg，使三聚氰胺甲醛樹脂在連續(xù)滾動的 肥料顆粒表面涂布，逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉15kg噴灑到連續(xù)滾動的肥料顆 粒上，并持續(xù)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 上固化后形成包膜層，將化肥包裹4次、混勻后風干或經(jīng)造粒機造?；蚪?jīng)模具模壓成型，即 得生物炭控釋肥。
[0021] 實施例四： 將干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(jīng)冷卻研磨后得IOOum的生物炭粉；將粒徑2 mm顆粒狀有機肥料60kg篩分后轉(zhuǎn)入鼓 風流化床中，預熱至60°C后噴涂改性的淀粉糊25kg，使改性的淀粉糊在連續(xù)滾動的肥料顆 粒表面涂布，逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉30kg噴灑到連續(xù)滾動的肥料顆粒上， 并持續(xù)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 后形成包膜層，將化肥包裹5次、混勻后風干或經(jīng)造粒機造?；蚪?jīng)模具模壓成型，即得生物 炭控釋肥。
[0022] 實施例五： 將干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(jīng)冷卻研磨后得IOOum的生物炭粉；將粒徑3. 5 _顆粒狀磷肥和鉀肥的混合肥50kg 篩分后轉(zhuǎn)入鼓風流化床中，預熱至58°C后噴涂環(huán)氧樹脂15kg，使環(huán)氧樹脂在連續(xù)滾動的肥 料顆粒表面涂布，逐漸包裹形成均勻的液層；將生物炭粉IOkg噴灑到連續(xù)滾動的肥料顆粒 上，并持續(xù)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 化后形成包膜層，將化肥包裹5次、混勻后風干或經(jīng)造粒機造?；蚪?jīng)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(chǎn)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(shù)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(chǎn)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由實施例一制得)和200kg/hm2 (控釋 肥2由實施例二制得），根據(jù)當?shù)剞r(nóng)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，并耙土覆蓋IOcm左右，在灌水后插秧前進行水耙(耙深IOcm左 右）。供試水稻品種為兩優(yōu)培九,根據(jù)當?shù)亓晳T插秧密度為20cmX20cm,每穴3-5苗，每苗 1-3 蘗。
[0024] (2)結(jié)果分析，詳見表I 表1不同施肥處理水稻產(chǎn)量

【權(quán)利要求】
1. 一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下工藝步驟： 1) 將干燥的生物質(zhì)材料粉碎，在缺氧和250?80(TC條件下熱解0. 5?12h后形成顆 粒生物炭，經(jīng)冷卻研磨得到74?180um的生物炭粉； 2) 將顆粒狀化肥篩分后轉(zhuǎn)入鼓風流化床中，預熱后噴涂粘結(jié)劑，使粘結(jié)劑在連續(xù)滾動 的顆粒狀化肥表面涂布，并逐漸包裹形成均勻的液層； 3) 將生物炭粉噴灑到連續(xù)滾動的顆粒狀化肥上，并持續(xù)加熱以保持物料溫度在60? 70°C，處理10?15 min后，生物炭粉被包裹到運動的顆粒狀化肥上固化后形成包膜層，將 化肥包裹2?5次，混勻后風干或經(jīng)造粒機造?；蚪?jīng)模具模壓成型，即得生物炭控釋肥。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟 1)中生物質(zhì)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(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1) 中將生物質(zhì)材料粉碎至直徑1?l〇mm的顆粒。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟1) 中生物質(zhì)材料在缺氧和300?500°C條件下熱解2?8h。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟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(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟2) 中預熱至55?65 °C。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟2) 中粘結(jié)劑為脲醛樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇縮醛類、聚苯乙烯 或改性的淀粉糊。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟3) 中保持物料溫度在64?68°C，處理12?14 min。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的顆粒狀 化肥、粘結(jié)劑、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥10?80份、粘結(jié)劑10?40份，生 物炭粉5?50份。
10. 如權(quán)利要求1所述的一種生物炭包膜控釋肥的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的顆粒 狀化肥、粘結(jié)劑、生物炭粉按以下重量份添加：顆粒狀化肥40?60份、粘結(jié)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(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)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