專利名稱:利用生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠的秸稈灰生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用秸稈發(fā)電廠發(fā)電過程產(chǎn)生的秸稈灰生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥的方法，屬于環(huán)保農(nóng)用肥料技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
我國正面臨著巨大的能源壓力。開發(fā)并生產(chǎn)各種可再生能源，替代煤炭、石油和天然氣等化石燃料是世界今后解決能源緊缺的一種有效途徑。科學(xué)家們的研究和生物質(zhì)發(fā)電廠積累的經(jīng)驗(yàn)證明，農(nóng)作物秸稈發(fā)電是生物質(zhì)發(fā)電中最佳的一種選擇。秸稈資源是新能源中最具開發(fā)利用規(guī)模的一種綠色可再生能源。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國在用作能源的農(nóng)作物秸稈中，其中用于畜牧飼料為1.45億噸，還田肥料0.91億噸，工業(yè)原料0.14億噸，作為農(nóng)民傳統(tǒng)的生活燃料的秸稈為2.8億噸，分別占總量的24％、15％、2.3％和40％。除了上述用途外，還有18.7％約1.13億噸剩余秸稈沒有任何用途，成為真正的廢棄物，大部分被農(nóng)民或農(nóng)場主在田野焚燒了，這不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，影響交通，而且造成生物質(zhì)能源的極大浪費(fèi)。
秸稈發(fā)電的污染小，每兩噸秸稈的熱值就相當(dāng)于一噸煤，而且平均含硫量只有3.8‰，遠(yuǎn)低于煤1％的平均含硫量。秸稈的碳灰質(zhì)比較高，產(chǎn)生的熱能也大，是最適合發(fā)電的生物質(zhì)。截至2006年5月，我國已經(jīng)有100多個(gè)縣、市開始投建或是簽訂秸稈發(fā)電項(xiàng)目。
秸稈發(fā)電能夠解決我國的能源危機(jī)問題，同時(shí)，為農(nóng)作物秸稈開辟了新的利用途徑，避免了秸稈不合理處理引起的環(huán)境污染。
秸稈發(fā)電燃燒后會產(chǎn)生3％-20％的灰分，這些秸稈灰渣廢棄物如不能得到及時(shí)處理，就會帶來巨大的環(huán)保壓力，使生物質(zhì)能發(fā)電廠無法實(shí)現(xiàn)正產(chǎn)生產(chǎn)，不能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的良性循環(huán)。秸稈灰渣富含磷、鉀等作物生長所必需的營養(yǎng)元素。在我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中草木灰是一種常用的肥源，但其養(yǎng)分的有效性較低，易引起養(yǎng)分損失，且長期施用易破壞土壤的理化性狀。因此合理利用這些秸稈發(fā)電廠的廢棄物，減少其對環(huán)境的污染，變廢為寶，具有十分重要的意義。
中國專利公開號CN 1793074A公開了利用植物秸稈灰渣生產(chǎn)多元素肥料的方法。是以植物秸稈燃燒、裂解、氣化后形成的灰渣為主要原料，加入無機(jī)廢酸、農(nóng)用有機(jī)酸或有機(jī)固體廢棄物降低pH值，發(fā)酵、干燥粉碎成產(chǎn)品或再加黏合劑造粒成成品肥料。該方法的肥料生產(chǎn)過程中需要發(fā)酵，生產(chǎn)周期長，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。中國專利公開號CN 1189481A公開了一種利用草木灰、糞灰等制取高鉀鈣農(nóng)用肥料的方法，是以草木灰、糞灰、石灰糞、工業(yè)用鹽、硫酸鉀、氯化鉀、尿液為原料，通過攪拌、研磨、過篩后制得。其缺點(diǎn)是肥料鹽度高、堿性強(qiáng)，元素有效性差，肥效慢，尤其不適宜在堿性土壤中使用。以上兩種利用秸稈灰生產(chǎn)肥料的方法，雖然以秸稈灰為主要原料，但都需要添加大量的輔助材料，無形中增加了原料量，需要建成較大規(guī)模的肥料廠才能及時(shí)消化處理掉電廠連續(xù)生產(chǎn)產(chǎn)生的秸稈灰，要求投入較多的資金、人力和物力來保證電廠的廢物處理，才能實(shí)現(xiàn)電廠發(fā)電主產(chǎn)業(yè)的良性循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠的秸稈灰渣生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥的方法。本發(fā)明以秸稈灰為主要生產(chǎn)原料，只需添加少量的酸度調(diào)節(jié)劑和黏結(jié)劑便可直接造粒，能夠高效處理利用秸稈發(fā)電廠的灰渣廢棄物，以較小的肥料生產(chǎn)規(guī)模來實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠的廢物高效處理，達(dá)到電廠的環(huán)保要求并帶來附加效益。該肥料生產(chǎn)所使用的設(shè)備簡單，投資少，成本低，產(chǎn)品為磷鉀復(fù)合肥，養(yǎng)分有效性高，解決了上述兩種肥料生產(chǎn)存在的不足，適用于不同的土壤和農(nóng)作物，為秸稈發(fā)電廢棄物的合理利用提供了有效途徑，減少了秸稈灰對環(huán)境的污染。
本發(fā)明的磷鉀復(fù)合肥是由如下組分組成，均為重量份秸稈灰80～94.8份，酸度調(diào)節(jié)劑1.2～10份，黏合劑4～12份。
上述秸稈灰是生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠秸稈灰渣廢棄物。秸稈灰可以是任何一種秸稈發(fā)電燃燒后的灰渣，如麥秸稈灰，棉秸稈灰，稻草灰等。
上述酸度調(diào)節(jié)劑是磷酸、硫酸、檸檬酸按重量比3.5～5∶0.5～1.5∶0～2或3.5～5∶0～1∶2～4的組合物。
上述黏合劑是無機(jī)原料氧化鎂粉、石膏粉和有機(jī)原料水溶性丙烯酸樹脂按重量比3～4∶0.5～2∶0.1～1.5的組合物。
本發(fā)明的磷鉀復(fù)合肥是利用生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠秸稈灰生產(chǎn)的，具體方法步驟如下1.原料粉碎與添加將造粒用的氧化鎂粉與石膏粉混合組成無機(jī)的黏合劑粉碎并過80目的振動(dòng)篩篩分，然后通過進(jìn)料速度控制添加比例，將粉狀秸稈灰原料和無機(jī)黏合劑加入造粒筒中。
2.轉(zhuǎn)鼓造粒轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒過程中將酸度調(diào)節(jié)劑溶入水中配成混合液噴入造粒筒，使肥料成品的pH為5.5～8.0。同時(shí)將黏合劑中的水溶性丙烯酸樹脂溶入水中單獨(dú)噴入?？刂妻D(zhuǎn)速恒定，造粒4～8分鐘，當(dāng)反應(yīng)原料形成大小比較勻一的肥粒時(shí)，肥料半成品進(jìn)入烘干筒中。
3.烘干控制烘干筒的溫度為90～115℃，烘干時(shí)間為7～15分鐘，肥料含水量降至5％以下，干熱肥料進(jìn)入下一級冷卻筒中冷卻。
4.篩分稱重包裝將冷卻后的肥料過振動(dòng)篩篩分，粒徑適中的成品肥料稱重包裝出廠。篩上的粗粒肥經(jīng)破碎后與篩下的小粒徑物料返回轉(zhuǎn)鼓與新鮮物料混合后造粒。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)能夠高效利用秸稈灰渣。肥料生產(chǎn)以秸稈發(fā)電廠的秸稈灰為主要原料，肥料中秸稈灰的含量超過80％，能夠及時(shí)快速地消化處理秸稈灰渣，是生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠廢物處理的有效手段，使發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)環(huán)保無污染的生產(chǎn)良性循環(huán)。
(2)工藝簡單，生產(chǎn)周期短。秸稈發(fā)電廠產(chǎn)生的秸稈灰渣含水量少于5％，粒徑小于80目，其主要成分是無機(jī)灰分、少量的殘余碳和硅等，不含對植物有害的成分，完全符合制備肥料的原料要求，無需經(jīng)過烘干、粉碎、發(fā)酵等耗時(shí)耗能的加工環(huán)節(jié)，可以直接進(jìn)行肥料生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期。
(3)黏合劑配方具有顯著創(chuàng)新，達(dá)到良好的造粒效果。秸稈灰物質(zhì)的分散性很強(qiáng)，難于造粒成型，造粒后易粉碎散開。該黏合劑配方將廣譜的無機(jī)肥料造粒添加物質(zhì)與黏合效果較好的有機(jī)物質(zhì)相結(jié)合。達(dá)到最佳造粒效果，成品率高。
(4)酸度調(diào)節(jié)劑原料配方獨(dú)特。創(chuàng)造性地將磷酸作為酸度調(diào)節(jié)劑的主要原料，磷酸是三元酸，調(diào)酸效果好，能夠大幅度提高肥料養(yǎng)分的有效性。同時(shí)磷酸中的磷素是肥料的有效成分，能夠增加肥料的養(yǎng)分含量，節(jié)約成本。
(5)該工藝能夠有效減少能耗。由于酸度調(diào)節(jié)劑和適宜黏合劑的選用，使肥料易于烘干，節(jié)省烘干能源10％～30％，肥料商品性狀好。
肥效試驗(yàn)秸稈灰磷鉀肥對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響1材料與方法1.1供試材料試驗(yàn)地點(diǎn)是山東省海陽市留格鎮(zhèn)后楊莊村，供試土壤為潮棕壤，土壤的基本農(nóng)化性狀列入表1。試驗(yàn)在大棚栽培條件下，大棚的棚齡是3年，供試作物是番茄，品種為毛粉802。
表1供試土壤的理化性狀


1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)順序排列，小區(qū)面積2.8m×7.5m＝21m2。試驗(yàn)處理如下處理1.習(xí)慣施肥(常規(guī)45％含量復(fù)合肥，2500kg/hm2)處理2.尿素800kg/hm2+麥稈灰磷鉀復(fù)合肥2000kg/hm2處理3.尿素800kg/hm2+棉稈灰復(fù)合肥2000kg/hm2處理4.尿素800kg/hm2+稻草灰磷鉀復(fù)合肥2000kg/hm2各處理氮肥用量相同，秸稈灰磷鉀復(fù)合肥處理的養(yǎng)分總量不多于習(xí)慣施肥的肥料養(yǎng)分投入量。比較秸稈灰磷鉀復(fù)合肥對番茄產(chǎn)量品質(zhì)的影響。試驗(yàn)時(shí)間是2005年10月至2006年3月。
1.3測定項(xiàng)目與方法番茄產(chǎn)量記錄，番茄的維生素C(Vc)含量、還原糖含量、可溶性固形物含量的測定均按《作物品質(zhì)分析》(牛森主編，農(nóng)業(yè)出版社出版)的方法測定。土壤養(yǎng)分含量的測定按《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》(李酉開主編)的方法測定。
2結(jié)果與討論2.1秸稈灰磷鉀肥對番茄產(chǎn)量的影響各處理番茄的產(chǎn)量結(jié)果見表2。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，與CK比較，三個(gè)施秸稈灰磷鉀肥的處理均有增產(chǎn)作用，增產(chǎn)幅度為8.7％-29.0％，經(jīng)方差分析，施用秸稈灰磷鉀肥處理較對照具有顯著增產(chǎn)作用，達(dá)5％的顯著水平，棉稈灰復(fù)合肥處理、麥稈灰復(fù)合肥處理和稻草灰復(fù)合肥處理分別增產(chǎn)29.0％、19.3％和8.7％。說明秸稈灰磷鉀復(fù)合肥對番茄具有顯著的增產(chǎn)作用。
表2番茄產(chǎn)量及方差分析


注*采用鄧肯法進(jìn)行多重比較2.2秸稈灰磷鉀復(fù)合肥對番茄品質(zhì)的影響成熟期采樣對番茄的品質(zhì)進(jìn)行分析，測定番茄的Vc，還原糖，可溶性固形物和總酸的含量，分析結(jié)果見表3?？梢?，施用三種秸稈灰磷鉀復(fù)合肥均能夠提高番茄Vc含量，其中棉稈灰磷鉀復(fù)合肥的效果最為顯著；施用秸稈灰磷鉀復(fù)合肥能提高番茄的還原糖和可溶性固形物的含量，其效果棉稈灰磷鉀復(fù)合肥＞稻草灰磷鉀復(fù)合肥＞麥稈灰磷鉀復(fù)合肥。施用三種秸稈灰磷鉀復(fù)合肥對番茄總酸含量影響不大。
表3番茄的品質(zhì)分析結(jié)果


3小結(jié)在大棚種植番茄情況下，在氮肥的基礎(chǔ)上施用秸稈灰磷鉀復(fù)合肥，與習(xí)慣施肥相比對番茄有增產(chǎn)作用，試驗(yàn)用量下，番茄的增產(chǎn)幅度為8.7％-29.0％。施用棉稈灰磷鉀復(fù)合肥處理的增產(chǎn)效果最顯著，增產(chǎn)29.0％。
施用秸稈灰磷鉀復(fù)合肥能夠提高番茄Vc含量，明顯提高番茄的還原糖和可溶性固形物的含量，對番茄總酸的含量影響不大。試驗(yàn)結(jié)果表明，三種秸稈灰磷鉀復(fù)合肥與習(xí)慣施肥相比均能改善番茄的品質(zhì)，比較三種秸稈灰磷鉀復(fù)合肥對番茄品質(zhì)的影響，棉稈灰磷鉀復(fù)合肥對番茄品質(zhì)的改善作用最好。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1.利用麥稈灰生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥，其中麥稈灰的養(yǎng)分含量為P2O56.4，K2O13.8。
磷鉀復(fù)合肥組分麥稈灰84.0份，黏合劑10.5份，酸度調(diào)節(jié)劑5.5份，其中黏合劑由氧化鎂粉、石膏粉和丙烯酸樹脂按重量比3.5∶1.2∶0.8的組合。酸度調(diào)節(jié)劑由磷酸和硫酸按重量比4∶1的組合。
取粉狀原料麥秸稈灰84.0份，黏合劑10.5份依次加到正在運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，然后取酸度調(diào)節(jié)劑5.5份與適量水混勻，噴灑在反應(yīng)物料中。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓造粒4～8分鐘，當(dāng)反應(yīng)原料形成大小比較勻一的肥粒時(shí)，肥料半成品進(jìn)入烘干筒中。
控制烘干筒的溫度為90～115℃，烘干時(shí)間為7～15分鐘，肥料含水量降至5％以下，干熱肥料進(jìn)入下一級冷卻筒中冷卻。
將冷卻后的肥料過振動(dòng)篩篩分，粒徑適中的成品肥料稱重包裝出廠。
實(shí)施例2.利用棉稈灰生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥，其中棉稈灰的養(yǎng)分含量為P2O51.9，K2O11.2。
磷鉀復(fù)合肥組分棉秸稈灰80.5份，黏合劑12.0份，酸度調(diào)節(jié)劑7.5份，其中黏合劑由氧化鎂粉、石膏粉和丙烯酸樹脂按重量比4∶0.6∶0.5的組合。酸度調(diào)節(jié)劑由磷酸和檸檬酸按重量比5∶2.5的組合。
如實(shí)施例1所述，所不同的原料如下，均為重量份取粉狀原料棉秸稈灰80.5份，黏合劑12.0份依次加到正在運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，然后取酸度調(diào)節(jié)劑7.5份與適量水混勻，噴灑在反應(yīng)物料中。
實(shí)施例3.利用稻草灰生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥，其中稻草灰的養(yǎng)分含量為P2O50.6，K2O8.1。
磷鉀復(fù)合肥組分稻草灰89.5份，黏合劑7.0份，酸度調(diào)節(jié)劑3.5份，其中黏合劑由氧化鎂粉、石膏粉和丙烯酸樹脂按重量比3∶0.8∶1.2的組合。酸度調(diào)節(jié)劑磷酸、硫酸、檸檬酸按重量比4∶0.8∶1的組合。
如實(shí)施例1所述，所不同的原料如下，均為重量份取粉狀原料稻草秸稈灰89.5份，黏合劑7.0份依次加到正在運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，然后取酸度調(diào)節(jié)劑3.5份與適量水混勻，噴灑在反應(yīng)物料中。
權(quán)利要求
1.磷鉀復(fù)合肥，其特征在于是由如下組分組成，均為重量份秸稈灰80～94.8份，酸度調(diào)節(jié)劑1.2～10份，黏合劑4～12份；上述秸稈灰是生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠秸稈灰渣廢棄物；上述酸度調(diào)節(jié)劑是磷酸、硫酸、檸檬酸按重量比3.5～5∶0.5～1.5∶0～2或3.5～5∶0～1∶2～4的組合。上述黏合劑是無機(jī)氧化鎂粉、石膏粉和有機(jī)水溶性丙烯酸樹脂按重量比3～4∶0.5～2∶0.1～1.5的組合。
2.權(quán)利要求
1所述磷鉀復(fù)合肥的制備方法，步驟如下(1)原料粉碎與添加將造粒用的黏合劑無機(jī)原料粉碎并過80目的振動(dòng)篩篩分，然后通過進(jìn)料速度控制添加比例，將粉狀秸稈灰原料和氧化鎂粉與石膏粉混合組成的無機(jī)黏合劑加入造粒筒中；(2)轉(zhuǎn)鼓造粒轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓造粒，造粒過程中將酸度調(diào)節(jié)劑溶入水中配成混合液噴入造粒筒，使肥料成品的pH為5.5～8.0，同時(shí)將黏合劑中的水溶性丙烯酸樹脂溶入水中單獨(dú)噴入，控制轉(zhuǎn)速恒定，造粒4～8分鐘，當(dāng)反應(yīng)原料形成大小比較勻一的肥粒時(shí)，肥料半成品進(jìn)入烘干筒中；(3)烘干控制烘干筒的溫度為90～115℃，烘干時(shí)間為7～15分鐘，肥料含水量降至5％以下，干熱肥料進(jìn)入下一級冷卻筒中冷卻；(4)稱重包裝將冷卻后的肥料過振動(dòng)篩篩分，粒徑適中的成品肥料稱重。
專利摘要
一種利用秸稈發(fā)電廠秸稈灰生產(chǎn)磷鉀復(fù)合肥的方法，屬于環(huán)保農(nóng)用肥料技術(shù)領(lǐng)域：
。磷鉀復(fù)合肥由秸稈灰80～94.8份、酸度調(diào)節(jié)劑1.2～10份、黏合劑4～12份組成，酸度調(diào)節(jié)劑是磷酸、硫酸、檸檬酸中的兩種或三種，黏合劑是氧化鎂粉、石膏粉和丙烯酸樹脂按重量比3～4∶0.5～2∶0.1～1.5的組合物。制備方法包括原料粉碎、轉(zhuǎn)鼓造粒、烘干和包裝。本發(fā)明利用秸稈發(fā)電廠的灰渣廢棄物，以較小的肥料生產(chǎn)規(guī)模來實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能秸稈發(fā)電廠的廢物高效處理，達(dá)到電廠的環(huán)保要求。該肥料生產(chǎn)成本低，養(yǎng)分有效性高，適用于不同的土壤和農(nóng)作物。
文檔編號C05G1/00GKCN1911867SQ200610069650
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月3日
發(fā)明者李彥, 張英鵬, 張榮全, 高弼模, 董曉霞, 徐長英 申請人:山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan