專利名稱：一種生物炭基復(fù)合肥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合肥，尤其涉及ー種生物炭基復(fù)合肥；此外，本發(fā)明還涉及該生物炭基復(fù)合肥的制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是ー個(gè)人口大國(guó)、農(nóng)業(yè)大國(guó)，用占世界7%的土地養(yǎng)活了占世界22%的人口，糧食問(wèn)題永遠(yuǎn)是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的大事。我國(guó)現(xiàn)有耕地20億畝，年需化肥I. 5億噸，是世 界最大的化肥進(jìn)ロ國(guó)和氮肥生產(chǎn)國(guó)。盡管如此，化肥量仍然滿足不了農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。究其原因，關(guān)鍵問(wèn)題在于化肥的利用率太低。據(jù)調(diào)查，我國(guó)化肥的利用率只有35% -40%，其余部分被土壌固定，或淋溶造成水體污染、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題。加之化肥是ー種高耗能產(chǎn)品，原材料漲價(jià)和環(huán)境污染的影響，致使許多小型化肥廠瀕臨倒閉狀態(tài)，而國(guó)家由于受經(jīng)濟(jì)和能源條件的限制，目前還無(wú)能力改造這些化肥廠，限制了我國(guó)肥料總量的增カロ。專家們迫切呼吁減少化肥使用量，多使用新型生物肥，多施有機(jī)肥。廣大農(nóng)民也迫切需要ー種新型肥料來(lái)滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。在土壤環(huán)境條件下，復(fù)(混)合肥中氮、磷、鉀三要素各自的分解轉(zhuǎn)化運(yùn)動(dòng)規(guī)律大不相同，如氮素移動(dòng)性比磷、鉀移動(dòng)大，而后效卻不如磷、鉀素長(zhǎng)。在土壤中養(yǎng)分的平均利用率分別為氮30% 35%、磷40% 45%、鉀50% 60% ;肥料有效期為氮50 60天、磷累計(jì)達(dá)幾年以上、鉀60 70天。因此，普通復(fù)(混)合肥中氮素的釋放速度很難與磷、鉀素保持一定科學(xué)比例，來(lái)滿足不同作物生育期對(duì)養(yǎng)分的特殊需要。盡管配方設(shè)計(jì)和生產(chǎn)專用復(fù)(混)合肥過(guò)程中，氮、磷、鉀比例與農(nóng)作物吸肥特性相一致，可是，當(dāng)肥料進(jìn)入土壌中，因各種因素影響使肥料效果產(chǎn)生很大的差距。肥料緩釋關(guān)鍵問(wèn)題是氮素調(diào)控，因?yàn)榈爻吮蛔魑镂绽煤捅煌寥滥z體吸附之外，極易通過(guò)大氣揮發(fā)、地表徑流和淋溶流失等途徑損失。分析氮素在土壌中轉(zhuǎn)化過(guò)程，可看出提高氮素控釋作用是保證食品安全和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之ー是提供ー種生物炭基復(fù)合肥，其緩釋效果好，肥效時(shí)間長(zhǎng)，可與其它有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行混合造粒烘干而不受影響，且肥料增效作用明顯。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之ニ是提供該生物炭基復(fù)合肥的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供ー種生物炭基復(fù)合肥，主要包含生物質(zhì)炭黑和復(fù)合肥，所述生物質(zhì)炭黑采用如下方法制得將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫炭化形成多孔的生物質(zhì)炭黒。所述的農(nóng)業(yè)廢棄物可以是沙柳平茬、玉米、大豆、小麥、水稻、秸桿等，可有效進(jìn)行碳匯。所述的生物炭基復(fù)合肥中的復(fù)合肥，其總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)彡45 %，水分(H2O) <1%。所述復(fù)合肥是指氮、磷、鉀三種養(yǎng)分中，至少有兩種養(yǎng)分表明量的僅由化學(xué)方法制成的肥料，是復(fù)混肥料的ー種。本發(fā)明可以采用本領(lǐng)域常用的各種復(fù)合肥，例如，尿素和磷酸ニ氫鉀組成的復(fù)合肥，硝酸鉀、尿素和磷酸ニ氫鉀組成的復(fù)合肥，硝酸鉀、磷酸銨和磷酸ニ氫鉀組成的復(fù)合肥等等。所述的生物炭基復(fù)合肥，其總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)彡20%，生物質(zhì)炭黑彡30%，有機(jī)質(zhì)(指含碳的有機(jī)化合物)含量> 20%。所述生物質(zhì)炭黑與所述復(fù)合肥的重量比為(38 42) (48 52)，優(yōu)選為40 50。 此外，本發(fā)明還提供ー種上述生物炭基復(fù)合肥的制備方法，包括如下步驟I)利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料，低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑；2)以生物質(zhì)炭黑為核心，混入一定比例復(fù)合肥；3)加入一定量的粘合剤，并在有機(jī)無(wú)機(jī)肥料造粒機(jī)內(nèi)造粒，包裹造粒后的物料進(jìn)入烘干機(jī)干燥，經(jīng)冷卻篩分得到顆粒生物炭基復(fù)合肥。步驟2)和步驟3)中，所述生物質(zhì)炭黑與復(fù)合肥、粘合劑的重量比為(38 42) (48 52) (6 14)，優(yōu)選為 40 50 10。步驟3)中，所述粘合劑可以為凹凸棒土黏合劑或氧化淀粉粘合剤。所述生物質(zhì)炭黑采用如下方法制得將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料，經(jīng)過(guò)原料粉碎、烘干，然后送入低溫炭化爐進(jìn)行低溫炭化形成多孔的生物質(zhì)炭黑。對(duì)不同粒度的原料進(jìn)行直接低溫炭化，炭化顆粒完全保留原有的微孔，孔隙度高，因而生產(chǎn)的生物質(zhì)炭具備良好的吸附性和增溫保溫性。本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥的使用，可在作物生育期間，保證氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素素的長(zhǎng)效釋放，基本上保證了養(yǎng)分相對(duì)穩(wěn)定供應(yīng)比例。生物炭基復(fù)合肥含有生物質(zhì)炭黑，可以改善土壌物理性狀，増加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而使土壤疏松，減少土壤板結(jié)，有利于保水、保月巴、通氣和促進(jìn)根系發(fā)展，為農(nóng)作物提供舒適的生長(zhǎng)環(huán)境。生物炭基復(fù)合肥研制發(fā)明過(guò)程中，設(shè)計(jì)方案首先考慮產(chǎn)品對(duì)所生產(chǎn)的復(fù)合肥農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品及生態(tài)環(huán)境沒有任何危害，同時(shí)具有脲酶、硝化抑制和銨穩(wěn)定三大功效，最終實(shí)現(xiàn)氮磷鉀肥長(zhǎng)效作用。同時(shí)，充分考慮產(chǎn)業(yè)化成本控制的必要性，采用了低溫炭化技術(shù)來(lái)獲取必要的生物質(zhì)炭化物，來(lái)實(shí)現(xiàn)緩釋技木。本發(fā)明具有以下有益效果I、緩釋效果好由于生物質(zhì)炭黑為深黑色有機(jī)產(chǎn)品，富含微孔，具有極強(qiáng)的吸肥、吸水的吸附能力、及吸光増溫特性，施入土壤以后，不但可以持肥緩釋，減少肥料淋失浪費(fèi)，能在常溫下長(zhǎng)期保存，可與其它有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行混合造粒烘干而不受影響，而且在每個(gè)炭素顆粒周圍形成增溫隔熱區(qū)，對(duì)于解決早春地溫偏低出苗和生長(zhǎng)緩慢等問(wèn)題具有重要作用。2、經(jīng)濟(jì)環(huán)保本發(fā)明生產(chǎn)基質(zhì)的原料主要是農(nóng)業(yè)廢棄物，原料本身就是廢物利用，且成本低廉，取之不盡；用半封閉低溫炭化爐缺氧干餾分解新エ藝生產(chǎn)生物質(zhì)炭黑，不消耗外界能源，不產(chǎn)生任何“三廢”，生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能而且環(huán)保；生物質(zhì)炭黑源自植物有機(jī)體，本身屬有機(jī)復(fù)合物，主要成分是碳元素，在土壌中可以自然分解，完全無(wú)殘留，因而在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境無(wú)任何污染，同時(shí)兼有改良土壌的長(zhǎng)效特性。3、產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣泛、增效作用明顯本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥在2010-2011年已完成了初歩配比實(shí)驗(yàn)并小批量生產(chǎn)，在小面積上進(jìn)行了玉米ロ肥應(yīng)用試驗(yàn)，取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果。2011年在江蘇、安徽、遼寧、山東、河南等地區(qū)對(duì)玉米、水稻、大豆、花生、蔬菜等作物進(jìn)行中試，效果均較明顯，已通過(guò)驗(yàn)收。截至目前，與對(duì)照田塊相比，施用本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥田塊出苗速度快，苗齊、苗壯、產(chǎn)量高，能提高畝產(chǎn)量20%左右。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的闡述實(shí)施例II、利用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)廢棄物，如沙柳平茬、玉米、水稻、小麥、大豆、秸桿等生物質(zhì)能源作為原料，將原料粉碎、烘干后低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑40kg ；2、以生物質(zhì)炭黑為核心，混入由尿素20kg、磷酸ニ氫鉀30kg組成的復(fù)合肥，復(fù)合肥中總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)為 48%，水分(H2O) ^ 1% ；3、加入IOkg的氧化淀粉粘合劑，并在有機(jī)無(wú)機(jī)肥料造粒機(jī)內(nèi)造粒，包裹造粒后的物料進(jìn)入烘干機(jī)干燥，經(jīng)冷卻篩分得到顆粒生物炭基復(fù)合肥95kg，其中總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)含量為21%，生物質(zhì)炭為31%，有機(jī)質(zhì)含量為22%。實(shí)施例2I、利用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)廢棄物，如沙柳平茬、玉米、水稻、小麥、大豆、秸桿等生物質(zhì)能源作為原料，將原料粉碎、烘干后低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑45. 6kg ；2、以生物質(zhì)炭黑為核心，混入由16kg硝酸鉀、18kg尿素、23. 6kg磷酸ニ氫鉀組成的復(fù)合肥，復(fù)合肥中總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)為46%，水分(H2O) ^ 1% ；3、加入16. 8kg的凹凸棒土黏合劑，并在有機(jī)無(wú)機(jī)肥料造粒機(jī)內(nèi)造粒，包裹造粒后的物料進(jìn)入烘干機(jī)干燥，經(jīng)冷卻篩分得到顆粒生物炭基復(fù)合肥120kg，其中總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)含量為23%，生物質(zhì)炭為30%，有機(jī)質(zhì)含量為23%。實(shí)施例3I、利用當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)廢棄物，如沙柳平茬、玉米、水稻、小麥、大豆、秸桿等生物質(zhì)能源作為原料，將原料粉碎、烘干后低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑39. 9kg ；2、以生物質(zhì)炭黑為核心，混入由18kg硝酸鉀、20kg磷酸銨、11. 4kg磷酸ニ氫鉀組成的復(fù)合肥，復(fù)合肥中總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)為47%，水分(H2O) ^ 1% ；3、加入5. 7kg的氧化淀粉粘合劑，并在有機(jī)無(wú)機(jī)肥料造粒機(jī)內(nèi)造粒，包裹造粒后的物料進(jìn)入烘干機(jī)干燥，經(jīng)冷卻篩分得到顆粒生物炭基復(fù)合肥95kg，其中總養(yǎng)分(Ν+Ρ205+Κ20)含量為21%，生物質(zhì)炭為31%，有機(jī)質(zhì)含量為22%。以下通過(guò)試驗(yàn)例對(duì)本發(fā)明的有益效果作進(jìn)ー步的闡述試驗(yàn)例I
I)本試驗(yàn)共設(shè)兩個(gè)處理(I)設(shè)對(duì)照組和處理組，在小麥拔節(jié)期，澆第一次水前施肥。對(duì)照組(習(xí)慣施肥)每小區(qū)6Kg普通復(fù)合肥；(2)處理組每小區(qū)底施10公斤本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥。重復(fù)三次，田間隨機(jī)排列，小區(qū)面積O. 3畝，小麥田塊上土質(zhì)壤土，土壌肥力中上，田塊地勢(shì)平坦，屬井水灌溉，小麥品種“新東18”，田間管理同大田。2)試驗(yàn)結(jié)果與分析
促進(jìn)小麥生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量，且品質(zhì)提高。小麥?zhǔn)┯帽景l(fā)明生物炭基復(fù)合肥，發(fā)芽早、齊，根系發(fā)達(dá)，植株生長(zhǎng)健壯，葉片寬厚，色濃綠，落黃好，小麥穗粒數(shù)、千粒重増加，產(chǎn)量提高。施用本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥的小麥(處理組)，穗粒、千粒重分別為24. 3粒、37. 2克，較習(xí)慣施肥(對(duì)照組)的22. 7粒、32. 8克分別增加I. 6粒和4. 4克；施用本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥的小麥(處理組)平均畝產(chǎn)475公斤，較習(xí)慣施肥(對(duì)照組)422. 2公斤，増加52. 8公斤，增產(chǎn)幅度12.5%。試驗(yàn)例2I)本試驗(yàn)共設(shè)兩個(gè)處理(I)設(shè)對(duì)照組和處理組，在播種油葵時(shí)施底肥。對(duì)照組(習(xí)慣施肥)每小區(qū)6Kg普通復(fù)合肥；(2)處理組每小區(qū)底施10公斤本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥。重復(fù)三次，田間隨機(jī)排列，小區(qū)面積O. 3畝，油葵田塊上土質(zhì)壤土，土壌肥力中上，田塊地勢(shì)平坦，屬井水灌溉，油葵品種“新葵雜4號(hào)”，田間管理同大田。2)試驗(yàn)結(jié)果與分析促進(jìn)油葵生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量，且品質(zhì)提高。油葵施用本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥，發(fā)芽早、齊，根系發(fā)達(dá)，植株生長(zhǎng)健壯，葉片寬厚，色濃綠，油葵粒數(shù)、千粒重増加，產(chǎn)量提高。施用本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥的油葵(處理組)，千粒重為52. 8克，較施用普通復(fù)合肥(對(duì)照組)的50. 2克，增幅達(dá)5. 2%;施用本發(fā)明生物炭基復(fù)合肥的油葵(處理組)平均畝產(chǎn)207. 8 公斤，較習(xí)慣施肥(對(duì)照組)166. 2公斤，増加41. 6公斤，增產(chǎn)幅度25%。
權(quán)利要求
1.ー種生物炭基復(fù)合肥，其特征在干，主要包含生物質(zhì)炭黑和復(fù)合肥，所述生物質(zhì)炭黑采用如下方法制得將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫炭化形成多孔的生物質(zhì)炭黒。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物炭基復(fù)合肥，其特征在于，所述的農(nóng)業(yè)廢棄物包括沙柳平茬、玉米、大豆、小麥、水稻、秸桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物炭基復(fù)合肥，其特征在于，所述復(fù)合肥中的總養(yǎng)分N+P205+K20 ^ 45%,水分 H2O d
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物炭基復(fù)合肥，其特征在于，該生物炭基復(fù)合肥中的總養(yǎng)分Ν+Ρ205+Κ20彡20%，生物質(zhì)炭黑彡30%，有機(jī)質(zhì)含量彡20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物炭基復(fù)合肥，其特征在于，所述生物質(zhì)炭黑與所述復(fù)合肥的重量比為(38 42) (48 52)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物炭基復(fù)合肥，其特征在于，所述生物質(zhì)炭黑與所述復(fù)合肥的重量比為40 50。
7.ー種根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的生物炭基復(fù)合肥的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 1)利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料，低溫炭化成多孔的生物質(zhì)炭黑； 2)以生物質(zhì)炭黑為核心，混入一定比例復(fù)合肥； 3)加入一定量的粘合剤，并在有機(jī)無(wú)機(jī)肥料造粒機(jī)內(nèi)造粒，包裹造粒后的物料進(jìn)入烘干機(jī)干燥，經(jīng)冷卻篩分得到顆粒生物炭基復(fù)合肥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物炭基復(fù)合肥，其特征在于，步驟2)和步驟3)中，所述生 物質(zhì)炭黑與復(fù)合肥、粘合劑的重量比為(38 42) (48 52) (6 14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物炭基復(fù)合肥的制備方法，其特征在于，步驟2)和步驟3)中，所述生物質(zhì)炭黑與復(fù)合肥、粘合劑的重量比為40 50 10。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的生物炭基復(fù)合肥的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述粘合劑為凹凸棒土黏合劑或氧化淀粉粘合剤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物炭基復(fù)合肥，主要包含生物質(zhì)炭黑和復(fù)合肥；所述生物質(zhì)炭黑采用如下方法制得將農(nóng)業(yè)廢棄物作為生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫炭化形成多孔的生物質(zhì)炭黑。本發(fā)明還公開了該生物炭基復(fù)合肥的制備方法。本發(fā)明的生物炭基復(fù)合肥，用的是多微孔的生物質(zhì)炭，既有極強(qiáng)的吸附能力，又有很好的吸光增溫效果，且其具有很好的緩釋作用，可有效減少肥料淋失浪費(fèi)，能在常溫下長(zhǎng)期保存，可與其它有機(jī)、無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行混合造粒烘干而不受影響，且肥料增效作用明顯。
文檔編號(hào)C05G3/00GK102659474SQ20121012707
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者吳瑞斌, 張黎明, 李玉梅, 潘文灝 申請(qǐng)人:上海中科國(guó)嘉技術(shù)轉(zhuǎn)移有限公司, 上海中科高等研究院, 上海博翼有機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司