一種石墨烯新型肥料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種石墨烯新型肥料及其制備方法，該肥料的主要成分包括石墨烯、膨脹蛭石粉、豆餅、酒糟、廄肥、秸稈、菜籽油、米糠和水；通過將膨脹蛭石粉與石墨烯共同球磨，提高了石墨烯的分散效果；同時由于肥料中使用了含有植物纖維的原料，大大的降低肥料中的有效成分流失，提高肥料的使用效果，實際使用過程中，肥料的用量可以減少50％以上，增產15?20％。
【專利說明】
一種石墨烯新型肥料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及肥料技術領域，具體來說，涉及一種石墨烯新型肥料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 石墨稀(Graphene)是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英 國曼徹斯特大學物理學家安德烈?蓋姆和康斯坦丁 ?諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石 墨烯，證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。
[0003] 在2015年末硼烯發(fā)現之前，石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，斷裂強度 比最好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它 是目前自然界最薄、強度最高的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重 量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。
[0004] 石墨烯目前最有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未 來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數百倍。
[0005] 另外，石墨烯幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使 是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產品的原 料，如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。
[0006] 作為目前發(fā)現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨稀 被稱為"黑金"，是"新材料之王"，科學家甚至預言石墨烯將"徹底改變21世紀"。極有可能掀 起一場席卷全球的顛覆性新技術新產業(yè)革命。
[0007] 中國發(fā)明專利CNl 105585380A公開了一種由氧化石墨烯改性的復合肥增效劑，該 肥料增效劑通過將氧化石墨烯和環(huán)糊精對肥料組成的納米凝膠微粒進行包覆，從而提高了 復合肥的肥效。
[0008] 中國發(fā)明專利CN105110849A公開了一種木糖渣的有機肥及其制備方法，該肥料將 石墨烯加入到菌種中，然后進行噴灑，可以減少菌種用量，促進木糖渣的費解，使菌種發(fā)揮 最大功效。
[0009] 但是以上的石墨烯在肥料中使用時，對石墨烯僅是簡單加入；由于石墨烯是單層 結構，如何最大程度的發(fā)揮其功效，從而減少肥料的使用量仍有待研究。

【發(fā)明內容】

[0010] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種石墨烯新型肥料及其制備方法，該方法大大 提高石墨烯的使用效果，減少肥料的使用量。
[0011] -種石墨烯新型肥料，按重量份計，包括以下主要成份：
[0012] 豆餅 15-25%
[0013] 米糠 12-28%
[0014] 酒糟 18-25%
[0015] 廄肥 25-40%
[0016] 膨脹蛭石粉2-5%
[0017] 菜籽油 0.5-0.8%
[0018] 石墨烯 0.01-0.05%
[0019] 秸桿余量。
[0020] 豆餅又稱"吉祥餅"是從大豆榨油后所得油餅，可做飼料、肥料。大豆（主要是黃豆 和黑豆)榨油后的副產品，在各種植物中營養(yǎng)價值最高。一般來講，每千克豆餅的干物質中 消化能均在3000千卡以上，粗蛋白質含量在40%以上，蛋白質的生物學價值高于任何一種 餅類飼料。其中畜禽所必需的賴氨酸含量達2.5 %~3 %，比玉米高10倍。
[0021] 稻谷是我國第1大糧食品種.目前年產2.06億噸左右，占全國糧食總產量的42%。 世界上稻谷產量占糧食總產量的37%。稻谷在加工成精米的過程中要去掉外殼和占總重 10%左右的果皮、種皮、外胚乳、糊糊層和胚，傳統的米糠也就是現行國家標準米糠主要是 由果皮、種皮、外胚乳、糊粉層和胚加工制成的，因此在加工過程中會混進少量的稻殼和一 定量的灰塵和微生物，所以只能用于飼料，是稻谷加工的主要副產品。國內外的研究結果和 資料表明，米糠中富含各種營養(yǎng)素和生理活性物質。由于加工米糠的原料和所采用的加工 技術不同.米糠的組成成分并不完全一樣。一般來說，米糠中平均含蛋白質15%，脂肪16%-22%，糖3%-8%，水分10%，熱量大約為125. lKJ/g。脂肪中主要的脂肪酸大多為油酸、亞油 酸等不飽和脂肪酸，并含高量維生素、植物醇、膳食纖維、氨基酸及礦物質等。
[0022] 酒糟，別名紅糟、酒醅糟、柏等等，是米、麥、高梁等釀酒后剩余的殘渣。酒糟是釀酒 過程中的直接下腳料，它不僅含有一定比例的糧食可以節(jié)省喂牛的精料，它還含有豐富的 粗蛋白，約高出玉米含量的2-3倍，同時還含有多種微量元素、維生素、酵母菌等，賴氨酸、蛋 氨酸和色氨酸的含量也很高，這是農作物秸桿所不能提供的。酒糟都是經發(fā)酵后高溫蒸煮 后形成的，所以它的粗纖維含量較低。
[0023] 廄肥是家畜糞尿和墊圈材料、飼料殘茬混合堆積并經微生物作用而成的肥料。富 含有機質和各種營養(yǎng)元素。各種畜糞尿中，以羊糞的氮、磷、鉀含量高，豬、馬糞次之，牛糞最 低;排泄量則牛糞最多，豬、馬類次之，羊糞最少。墊圈材料有秸桿、雜草、落葉、泥炭和干土 等。廄肥分圈內積制（將墊圈材料直接撒入圈舍內吸收糞尿)和圈外積制(將牲畜糞尿清出 圈舍外與墊圈材料逐層堆積）。經嫌氣分解腐熟。在積制期間，其化學組分受微生物的作用 而發(fā)生變化。
[0024]廄肥的作用：
[0025] ①提供植物養(yǎng)分。包括必需的大量元素氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫和微量元素鐵、錳、硼、 鋅、鉬、銅等無機養(yǎng)分;氨基酸、酰胺、核酸等有機養(yǎng)分和活性物質如維生素 B1、B6等。保持養(yǎng) 分的相對平衡。
[0026] ②提高土壤養(yǎng)分的有效性。廄肥中含大量微生物及各種酶(蛋白酶、脲酶、磷酸化 酶），促使有機態(tài)氮、磷變?yōu)闊o機態(tài)，供作物吸收。并能使土壤中鈣、鎂、鐵、鋁等形成穩(wěn)定絡 合物，減少對磷的固定，提高有效磷含量。
[0027]③改良土壤結構。腐殖質膠體促進土壤團粒結構形成，降低容重，提高土壤的通透 性，協調水、氣矛盾。還能提高土壤的緩沖性和改良礦毒田。
[0028]④培肥地力，提高土壤的保肥、保水力。廄肥腐熟后主要作基肥用。新鮮廄肥的養(yǎng) 分多為有機態(tài)，碳氮比(C/N)值大，不宜直接施用，尤其不能直接施入水稻田。
[0029] 蛭石是一種層狀結構的含鎂的水鋁硅酸鹽次生變質礦物，原礦外似云母，通常由 黑(金)云母經熱液蝕變作用或風化而成，因其受熱失水膨脹時呈撓曲狀，形態(tài)酷似水蛭，故 稱蛭石。生蛭石片經過高溫焙燒后，其體積能迅速膨脹數倍至數十倍，體積膨脹后的蛭石就 叫膨脹蛭石。蛭石可用作土壤改良劑，由于其具有良好的陽離子交換性和吸附性，可改善土 壤的結構，儲水保墑，提高土壤的透氣性和含水性，使酸性土壤變?yōu)橹行酝寥?蛭石還可起 到緩沖作用，阻礙PH值的迅速變化，使肥料在作物生長介質中緩慢釋放，且允許稍過量地使 用肥料而對植物沒有危害;蛭石還可向作物提供自身含有的1(、1%、0 &^6以及微量的此、〇!、 Zn等元素。蛭石的吸水性、陽離子交換性及化學成分特性，使其起著保肥、保水、儲水、透氣 和礦物肥料等多重作用。試驗表明：將0.5-1 %的膨脹蛭石摻入復合肥中，可使農作物產量 提高 15-20 %。
[0030] 秸桿是成熟農作物莖葉（穗)部分的總稱。通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油菜、棉 花、甘蔗和其它農作物(通常為粗糧)在收獲籽實后的剩余部分。農作物光合作用的產物有 一半以上存在于秸桿中，秸桿富含氮、磷、鉀、鈣、鎂和有機質等，是一種具有多用途的可再 生的生物資源，秸桿也是一種粗飼料。特點是粗纖維含量高(30%-40%)，并含有木質素等。 木質素纖維素雖不能為豬、雞所利用，但卻能被反芻動物牛、羊等牲畜吸收和利用。
[0031 ] -種石墨烯新型肥料的制備方法，包括以下步驟：
[0032] A、將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機 中，并加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料；
[0033] B、將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到150-200rpm，攪拌10-15min，將攪拌速 度調節(jié)到250-300rpm，加入米糠和秸桿，攪拌20-25min;
[0034] C、將攪拌速度調節(jié)到380-400rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌25-30min；
[0035] D、干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料。
[0036] 優(yōu)選的，所述的步驟A中，各原料的加入量之和與水的質量比為1: (10-15)。
[0037]優(yōu)選的，所述的步驟A中的混合料的粒徑為10-30μηι。
[0038] 優(yōu)選的，由于酒糟和廄肥中含有大量的微生物和各種酶，故所述的石墨烯新型肥 料在干燥、造粒之前進行發(fā)酵效果更佳。
[0039] 本發(fā)明所提供的石墨烯新型肥料的制備方法，一是將膨脹蛭石粉與石墨烯共同球 磨，由于膨脹蛭石粉具有層狀結構，與石墨烯共同球磨后，有利于石墨烯貼合在膨脹蛭石粉 的外層表面，從而有利于石墨烯的分散，而不會聚集在一起;二是在研磨時加入少量菜籽油 有利于增加潤滑效果，研磨效果更佳;三是通過本發(fā)明的各種原料的配比，使肥料的使用效 果更好；四是肥料中使用了酒糟、廄肥、米糠、秸桿等各種含有植物纖維的原料，這些原料與 膨脹蛭石粉與石墨烯相配合可以進一步增強石墨烯對肥料中有效成分的保護作用，減少營 養(yǎng)成分的流失，而且酒糟、廄肥、米糠、秸桿中的植物纖維的粗細、在土壤中的分解速度不一 樣，故可以長時間的與膨脹蛭石粉與石墨烯相配合，增強肥料對有效成分的保護效果。綜上 所述，本發(fā)明的肥料及肥料的制備方法可以大大的降低肥料中的有效成分流失，提高原肥 料的使用效果，實際使用過程中，肥料的用量可以減少50%以上，增產15-20%。
【具體實施方式】
[0040]如下實施例，對本發(fā)明進一步詳細分析：
[0041 ] 實施例1
[0042] -種石墨烯新型肥料的制備方法，按照下述步驟進行：
[0043] A、將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機 中，并加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料；
[0044] B、將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到180rpm，攪拌12min，將攪拌速度調節(jié) 到275rpm，加入米糠和猜桿，攪拌20min;
[0045] C、將攪拌速度調節(jié)到390rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌28min;
[0046] D、將肥料取出并密封發(fā)酵10天；
[0047] E、干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料。
[0048]所述的步驟A中，各原料的加入量之和與水的質量比為1:12。
[0049] 所述的步驟A中的混合料的粒徑為10-30μπι。
[0050]所述的石墨烯新型肥料，按重量份計，包括以下主要成份：
[0051 ]豆餅 20%
[0052] 米糠 15%
[0053] 酒糟 25%
[0054] 廄肥 30%
[0055] 膨脹蛭石粉4%
[0056] 菜籽油 0.8%
[0057] 石墨烯 0.03%
[0058]秸桿余量。
[0059] 實施例2
[0060] 一種石墨烯新型肥料的制備方法，按照下述步驟進行：
[0061 ] A、將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機 中，并加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料；
[0062] Β、將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到200rpm，攪拌lOmin，將攪拌速度調節(jié) 到300rpm，加入米糠和猜桿，攪拌25min;
[0063] C、將攪拌速度調節(jié)到380rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌30min;
[0064] D、將肥料取出并密封發(fā)酵12天；
[0065] E、干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料。
[0066]所述的步驟A中，各原料的加入量之和與水的質量比為1:15。
[0067 ] 所述的步驟A中的混合料的粒徑為10 -3 Ομπι。
[0068] 所述的石墨烯新型肥料，按重量份計，包括以下主要成份：
[0069] 豆餅 20%
[0070] 米糠 12%
[0071] 酒糟 18%
[0072] 廄肥 40%
[0073] 膨脹蛭石粉5%
[0074]菜籽油 0.5%
[0075] 石墨烯 0.01%
[0076] 秸桿余量。
[0077] 實施例3
[0078] -種石墨烯新型肥料的制備方法，按照下述步驟進行：
[0079] A、將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機 中，并加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料；
[0080] B、將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到200rpm，攪拌lOmin，將攪拌速度調節(jié) 到300rpm，加入米糠和猜桿，攪拌25min;
[0081 ] C、將攪拌速度調節(jié)到400rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌25min;
[0082] D、將肥料取出并密封發(fā)酵8天；
[0083] E、干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料。
[0084]所述的步驟A中，各原料的加入量之和與水的質量比為1:10。
[0085] 所述的步驟A中的混合料的粒徑為10_30μπι。
[0086] 所述的石墨烯新型肥料，按重量份計，包括以下主要成份：
[0087] 豆餅 15%
[0088] 米糠 28%
[0089] 酒糟 18%
[0090] 廄肥 25%
[0091] 膨脹蛭石粉2%
[0092] 菜籽油 0.8%
[0093] 石墨烯 0.05%
[0094]秸桿余量。
[0095] 實施例4
[0096] -種石墨烯新型肥料的制備方法，按照下述步驟進行：
[0097] Α、將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機 中，并加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料；
[0098] Β、將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到180rpm，攪拌12min，將攪拌速度調節(jié) 到275rpm，加入米糠和猜桿，攪拌20min;
[00"] C、將攪拌速度調節(jié)到390rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌28min;
[0100] D、干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料。
[0101] 所述的步驟A中，各原料的加入量之和與水的質量比為1:12。
[0102] 所述的步驟A中的混合料的粒徑為10-30μηι。
[0103] 所述的石墨烯新型肥料，按重量份計，包括以下主要成份：
[0104] 豆餅 18%
[0105] 米糠 28%
[0106] 酒糟 20%
[0107] 廄肥 30%
[0108] 膨脹蛭石粉3%
[0109]菜籽油 0.7%
[0110]石墨烯 0.03%
[0111]秸桿余量。
[0112] 實施例5
[0113] -種石墨烯新型肥料的制備方法，按照下述步驟進行：
[0114] A、將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機 中，并加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料；
[0115] B、將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到180rpm，攪拌12min，將攪拌速度調節(jié) 到250rpm，加入米糠和猜桿，攪拌20min;
[0116] C、將攪拌速度調節(jié)到400rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌28min;
[0117] D、干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料。
[0118] 所述的步驟A中，各原料的加入量之和與水的質量比為1:10。
[0119] 所述的步驟A中的混合料的粒徑為10-30μπι。
[0120] 所述的石墨烯新型肥料，按重量份計，包括以下主要成份：
[0121] 豆餅 15%
[0122] 米糠 22%
[0123] 酒糟 22%
[0124] 廄肥 28%
[0125] 膨脹蛭石粉4%
[0126] 菜籽油 0.5%
[0127] 石墨烯 0.02%
[0128] 秸桿余量。
[0129] 將實施例1-5的肥料應用于小麥生長試驗中，并將實施例1中的步驟A制備的混合 料去除，作為對照組1，將對照組1中的肥料的使用量加倍作為對照組2(此用量為一般小麥 田的肥料用量），后續(xù)播種的小麥品種和田間管理，7塊地保持一致，收獲時，測算畝產量。
[0131] 對比實施例1
[0132] 將實施例1中的膨脹蛭石粉去除，其余制備條件不同，得到石墨烯新型肥料，并將 其使用于小麥種植，種植條件與實施例1相同，得到如下畝產量數據：
[0135] 由對比實施例1可以知道，在不加入膨脹蛭石粉的條件下，加入石墨烯僅可以比同 等加入量的肥料的畝產量增加約10%;不加入膨脹蛭石粉的條件下比加入膨脹蛭石粉的畝 產減少了約30 %。
[0136] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據本發(fā)明的技術方案及其 發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種石墨烯新型肥料，其特征在于，包括以下重量百分比的成份： 豆餅 15-25% 米糠 12-28% 酒糟 18-25% 廄肥 25-40% 膨脹蛭石粉2-5% 菜籽油 0.5-0.8 % 石墨烯 0.01-0.05% 猜桿 余量。2. -種石墨烯新型肥料的制備方法，其特征在于，按照下述步驟進行： A、 將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機中，并 加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料； B、 將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到150-200rpm，攪拌10-15min，將攪拌速度調 節(jié)到250-300rpm，加入米糠和猜桿，攪拌2〇-25min; C、 將攪拌速度調節(jié)到380-400rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌25-30min; D、 干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料。3. 根據權利要求2所述的石墨烯新型肥料的制備方法，其特征在于，所述的步驟A中，各 原料的加入量之和與水的質量比為1: (10-15)。4. 根據權利要求2所述的石墨烯新型肥料的制備方法，其特征在于，所述的步驟A中的 混合料的粒徑為10-30ym。5. 根據權利要求2所述的石墨烯新型肥料的制備方法，其特征在于，所述的石墨烯新型 肥料在干燥、造粒之前進行發(fā)酵。6. 根據權利要求2所述的石墨烯新型肥料的制備方法，其特征在于，按照下述步驟進 行： Α、將膨脹蛭石放入粉碎機中，粉碎至粉狀，過250目篩，將篩下物放入濕式球磨機中，并 加入水、石墨烯和菜籽油，采用球磨法進行研磨，得到混合料； Β、將豆餅放入攪拌機中，將攪拌速度調整到180rpm，攪拌12min，將攪拌速度調節(jié)到 275rpm，加入米糠和猜桿，攪拌20min; C、 將攪拌速度調節(jié)到390rpm，加入廄肥、酒糟和步驟A的混合料，攪拌28min; D、 將肥料取出并密封發(fā)酵10天； E、 干燥、造粒，得到石墨烯新型肥料； 所述的步驟A中，各原料的加入量之和與水的質量比為1:12; 所述的步驟A中的混合料的粒徑為10-30μηι; 所述的石墨烯新型肥料，按重量份計，包括以下主要成份： 豆餅 20% 米糠 15% 酒糟 25% 廄肥 30% 膨脹蛭石粉4% 菜籽油 0.8% 石墨烯 0.03% 猜桿 余量。
【文檔編號】C05G3/04GK106008018SQ201610474138
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】盛建平, 歐琴華, 陳光星, 李國恒
【申請人】郴州市通源生物科技有限公司