一種多功能復(fù)合球炭及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種多功能復(fù)合球炭及其制備方法，多功能復(fù)合球炭由均為粉狀的鉀長石、炭、瀝青以及發(fā)泡劑按以下質(zhì)量分數(shù)比組成：鉀長石為30％-55％，炭為30％-55％，瀝青為10％-15％，發(fā)泡劑為1％-5％，以上各物質(zhì)的組分之和為100％；一種多功能復(fù)合球炭的制備方法包括按上述質(zhì)量分數(shù)分別稱取以上原料進行混合、壓制成型、煅燒后即制得多功能復(fù)合球炭。本發(fā)明的一種多功能復(fù)合球炭及其制備方法在制備過程中制得的多功能復(fù)合球炭可以吸附并鎖住土壤中的重金屬元素，還能大量捕捉并固定土壤及空氣中的二氧化碳，而在熔融狀態(tài)下的水溶性復(fù)合肥浸漬加壓后的多功能復(fù)合球炭中還含有農(nóng)作物必需的氮磷鉀等化學(xué)元素，還可以為農(nóng)作物提供養(yǎng)分、提高土壤肥力。
【專利說明】一種多功能復(fù)合球炭及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)化肥【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多功能復(fù)合球炭，還涉及一種多功能復(fù)合球炭的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前是全球氣候危機非常嚴峻的時期，人類的活動導(dǎo)致大氣中的二氧化碳含量逐年升高，超量的二氧化碳已經(jīng)破壞了大氣的溫度平衡進而威脅到人類的生存，控排減排已刻不容緩。
[0003]目前國內(nèi)已有超過五千萬畝可耕地的土壤中的重金屬元素的含量超過土地的容納值，其過量沉積而引起土壤重金屬污染，重金屬對土壤的污染是一個不可逆的過程，土壤污染一旦發(fā)生后果就十分可怕和嚴重。
[0004]同時由于人類長期且大量施用無機化學(xué)物導(dǎo)致了土壤狀況日趨惡化，土壤板結(jié)、土壤酸化、鹽化堿化以及土壤肥力下降導(dǎo)致貧瘠等惡果已經(jīng)威脅到很多國家和地區(qū)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種多功能復(fù)合球炭，其不僅可以吸附鎖住土壤中的重金屬元素，還能捕捉固定土壤及空氣中的二氧化碳。
[0006]本發(fā)明的目的還在于提供一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，制備得到的多功能復(fù)合球炭能大量捕捉并固定土壤及空氣中的二氧化碳；可以吸附并鎖住土壤中的重金屬元素；在熔融狀態(tài)的水溶性復(fù)合肥中浸漬后還可以為農(nóng)作物提供養(yǎng)分、提高土壤肥力。
[0007]本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是:由均為粉狀的鉀長石、炭、瀝青以及發(fā)泡劑按以下質(zhì)量分數(shù)比組成:鉀長石的質(zhì)量分數(shù)為30% -55%，炭的質(zhì)量分數(shù)為30% -55%，瀝青的質(zhì)量分數(shù)為10% _15%，發(fā)泡劑的質(zhì)量分數(shù)為1% -5%，以上各物質(zhì)的組分之和為100%。
[0008]本發(fā)明的特點還在于，
[0009]炭為石油焦或煤焦，瀝青為中溫的石油基瀝青或煤基瀝青，發(fā)泡劑為表面活性類水泥發(fā)泡劑。
[0010]本發(fā)明所采用的另一種技術(shù)方案為:一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，具體包括以下步驟:
[0011 ] 步驟一，按質(zhì)量分數(shù)分別稱取30 % -55 %的鉀長石、30 % -55 %的炭、10 % -15 %的瀝青以及1% -5%的發(fā)泡劑，以上各物質(zhì)組分之和為100%，然后分別將上述物質(zhì)使用固體磨粉設(shè)備粉碎成粉末狀，最后在粉體混合裝置中混合均勻；
[0012]步驟二，將步驟一中得到的混合物使用機械壓球機壓制成球形顆粒；
[0013]步驟三，將步驟二中壓制得到的球形顆粒送入煅燒設(shè)備進行煅燒后即制得多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的固體多功能復(fù)合球炭。
[0014]本發(fā)明的特點還在于，
[0015]還包括后續(xù)步驟:
[0016]步驟四，將步驟三中制得的多功能復(fù)合球炭顆粒置于熔融狀態(tài)的水溶性復(fù)合肥溶液中進行加壓浸漬，最后經(jīng)過自然冷卻固化后即成為含有化肥成分的多功能復(fù)合球炭。
[0017]步驟一中的炭為石油焦或煤焦，瀝青為中溫的石油基瀝青或煤基瀝青，發(fā)泡劑為表面活性類水泥發(fā)泡劑。
[0018]步驟一中的固體磨粉設(shè)備為雷蒙磨機，步驟二中的機械壓球機為多沖頭旋轉(zhuǎn)壓片機
[0019]步驟三中的煅燒設(shè)備為隧道式網(wǎng)帶燒結(jié)爐，煅燒溫度為500 °C -800 °C。
[0020]步驟一中粉碎后均為粉狀的鉀長石、炭、瀝青以及水泥發(fā)泡劑的平均粒徑為80目-200目。
[0021]步驟二中壓制得到的球形顆粒的平均直徑為6mm-16mm。
[0022]步驟四中的復(fù)合肥為尿素基復(fù)合肥或者硝銨基復(fù)合肥，其加壓壓強為
0.1MPa-0.5MPa，浸漬時間為 5min_20min。
[0023]本發(fā)明的一種多功能復(fù)合球炭及其制備方法在制備過程中制得的多功能復(fù)合球炭不但能捕捉固定土壤及空氣中的二氧化碳，還能吸附鎖住土壤中的重金屬元素，而最終經(jīng)過在熔融狀態(tài)的水溶性復(fù)合肥中加壓浸漬得到的多功能復(fù)合球炭具有以下有益效果:
[0024]1.自身含有農(nóng)作物必需的氮磷鉀等化學(xué)元素；
[0025]2.可捕捉土壤及空氣中的二氧化碳；
[0026]3.可捕捉土壤中的重金屬；
[0027]4.有利于土壤中有機微生物的聚集繁衍、可凈化地下水系、改良貧瘠土壤、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量、緩釋化肥養(yǎng)分增進化肥養(yǎng)分的利用率、吸附和釋放水分等。

【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明的一種多功能復(fù)合球炭，由均為粉狀的鉀長石、炭、瀝青以及發(fā)泡劑按以下質(zhì)量分數(shù)比組成:鉀長石的質(zhì)量分數(shù)為30% -55%，炭的質(zhì)量分數(shù)為30% -55%，瀝青的質(zhì)量分數(shù)為10% _15%，發(fā)泡劑的質(zhì)量分數(shù)為1% _5%，以上各物質(zhì)的組分之和為100%。
[0029]炭為石油焦或煤焦，瀝青為中溫的石油基瀝青或煤基瀝青，發(fā)泡劑為表面活性類水泥發(fā)泡劑。
[0030]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0031]實施例1
[0032]一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，具體包括以下步驟:
[0033]步驟一，按質(zhì)量分數(shù)分別稱取30%的鉀長石、55%的石油焦、10%的中溫石油基瀝青以及5%的表面活性類水泥發(fā)泡劑，然后分別將上述四種物質(zhì)使用雷蒙磨機粉碎成平均粒度為80目的粉末狀，最后在粉體混合裝置中將上述四種物質(zhì)混合均勻，其中，鉀長石為鋁硅酸鹽長石族礦物質(zhì)的天然巖石；
[0034]步驟二，將步驟一中得到的混合物使用多沖頭旋轉(zhuǎn)壓片機壓制成球形顆粒，該球形顆粒的平均直徑為6_ ;
[0035]事例性的，還可以采用金屬粉末或者藥品用壓片機壓制成藥片狀或者短圓柱形。
[0036]步驟三，將步驟二中壓制得到的球形顆粒送入隧道式網(wǎng)帶燒結(jié)爐中進行煅燒后即制得多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的固體多功能復(fù)合球炭顆粒，其中，煅燒溫度為500°C。
[0037]步驟四，將步驟三中制得的多功能復(fù)合球炭顆粒置于熔融狀態(tài)的浸漬劑中進行加壓浸漬，浸漬劑為尿素基的復(fù)合肥，最后經(jīng)過自然冷卻固化后即成為含有化肥成分的多功能復(fù)合球炭，其中尿素基復(fù)合肥的熔融溫度為130°C，其加壓壓強為0.1MPa，浸漬時間為5min0
[0038]實施例2
[0039]一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，具體包括以下步驟:
[0040]步驟一，按質(zhì)量分數(shù)分別稱取45 %的鉀長石、40 %的煤焦、12 %的中溫煤基瀝青以及3%的表面活性類水泥發(fā)泡劑，然后分別將上述四種物質(zhì)使用雷蒙磨機粉碎成平均粒徑為140目的粉末狀，最后在粉體混合裝置中將上述四種物質(zhì)均勻混合，其中，鉀長石為鋁硅酸鹽長石族礦物的天然巖石；
[0041]步驟二，將步驟一中得到的混合物使用多沖頭旋轉(zhuǎn)壓片機壓制成球形顆粒，球形顆粒的平均直徑為11_ ;
[0042]步驟三，將步驟二中壓制得到的球形顆粒送入隧道式網(wǎng)帶燒結(jié)爐中進行煅燒后即制得多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的固體多功能復(fù)合球炭，其中，煅燒溫度為650°C。
[0043]步驟四，將步驟三中制得的多功能復(fù)合球炭置于熔融狀態(tài)的浸漬劑中進行加壓浸漬，浸漬劑為硝銨基的復(fù)合肥，最后經(jīng)過自然冷卻固化后即成為含有化肥成分的多功能復(fù)合球炭，其中硝銨基復(fù)合肥的熔融溫度為170°C，其加壓壓強為0.3MPa，浸漬時間為13min。
[0044]實施例3
[0045]一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，具體包括以下步驟:
[0046]步驟一，按質(zhì)量分數(shù)分別稱取54 %的鉀長石、30 %的煤焦、15 %的中溫煤基瀝青以及I %的表面活性類水泥發(fā)泡劑，然后分別將上述四種物質(zhì)使用雷蒙磨機粉碎成平均粒徑為200目的粉末狀，最后在粉體混合裝置中將上述四種物質(zhì)均勻混合，其中，鉀長石為鋁硅酸鹽長石族礦物的天然巖石；
[0047]步驟二，將步驟一中得到的混合物使用多沖頭旋轉(zhuǎn)壓片機壓制成球形顆粒，球形顆粒的平均直徑為16_ ；
[0048]步驟三，將步驟二中壓制得到的球形顆粒送入隧道式網(wǎng)帶燒結(jié)爐中進行煅燒后即制得多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的固體多功能復(fù)合球炭顆粒，其中，煅燒溫度為800°C。
[0049]步驟四，將步驟三中制得的多功能復(fù)合球炭置于熔融狀態(tài)的浸漬劑中進行加壓浸漬，浸漬劑為尿素基的復(fù)合肥，最后經(jīng)過自然冷卻固化后即成為含有化肥成分的多功能復(fù)合球炭，其中尿素基復(fù)合肥的熔融溫度為130°C，其加壓壓強為0.5MPa，浸漬時間為20min。
[0050]瀝青作為高溫粘結(jié)材料，其可以將鉀長石粉和炭粉經(jīng)高溫?zé)坪笮纬蔀橐粋€新的復(fù)合體；表面活性類水泥發(fā)泡劑令球炭顆粒內(nèi)產(chǎn)生大量的中微孔進而使球炭形成多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)；經(jīng)過高溫?zé)频亩喙δ軓?fù)合球炭顆粒自身具有豐富的孔隙率即很高的比表面積，同時還具有很高的顆粒強度，而將燒結(jié)好的多孔多功能復(fù)合球炭顆粒置于熔融狀態(tài)的復(fù)合肥溶液中加壓浸漬，浸漬工藝是在一定的溫度及壓力下迫使液態(tài)浸漬劑浸入到多孔材料的孔隙中，使其顆粒中的疏松多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的孔隙內(nèi)充滿化學(xué)肥料成分，至此商品多功能復(fù)合球炭顆粒的制作過程完成。
[0051]化學(xué)肥料是人為化學(xué)加工的含有一定氮磷鉀等化學(xué)元素比例的無機水溶性商品復(fù)合肥，視其熔融載體的不同，有尿素基的復(fù)合肥和硝銨基的復(fù)合肥兩類。而制得的多功能復(fù)合球炭在浸漬水溶性復(fù)合肥料后就成為一種含有緩釋肥料的多功能復(fù)合球炭，待化肥元素完全釋放后能吸附土壤中二氧化碳的載體，還能吸附土壤中重金屬的載體，同時還是蓄水、保水的載體，又是土壤中有機微生物聚集繁衍的載體。
[0052]本發(fā)明所選用的鉀長石天然具有捕捉固定多種重金屬的特殊能力；炭粉也天然具有捕捉二氧化碳并將其牢牢鎖住的特殊能力；瀝青是一種非常理想的高溫粘結(jié)材料，瀝青的作用是在高溫?zé)Y(jié)時將不同的材料結(jié)合成為一整體，同時瀝青被高溫炭化后又是一種性能十分優(yōu)良的具有活性的炭素材料；發(fā)泡劑可令球炭顆粒產(chǎn)生大量均勻的泡沫進而使球炭形成多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)；將水溶性復(fù)合肥作為一種后續(xù)浸漬工藝的液態(tài)浸漬劑。
[0053]使用時，將含有復(fù)合肥料成分的多功能復(fù)合球炭顆粒投放到土壤的植株根系旁，多功能復(fù)合球炭內(nèi)的化學(xué)元素即開始逐漸釋放，有效的緩釋機理可以提高化肥養(yǎng)分的利用率。
[0054]除具有緩釋化肥的作用外，該多功能復(fù)合球炭還具有以下優(yōu)點:
[0055]1、由于多功能復(fù)合球炭顆粒的疏松多孔骨架結(jié)構(gòu)的吸附特性以及對二氧化碳的特殊親和特性，故在多功能復(fù)合球炭顆粒內(nèi)的化學(xué)肥料元素逐漸釋放完后即可以大量的捕捉二氧化碳并將其牢牢鎖住。此舉對控制大氣減排、緩解溫室效應(yīng)有著直接且長期的好處，具有社會效益；
[0056]2、由于土壤中的重金屬離子在鉀長石及炭粉的雙重特殊作用下會逐步向球炭周邊聚集且在多功能復(fù)合球炭獨特的活性作用下最終會進入到多功能復(fù)合球炭顆粒的網(wǎng)孔內(nèi)，這些重金屬離子將被球炭的網(wǎng)孔長期鎖住且在網(wǎng)孔內(nèi)進行多項物理化學(xué)反應(yīng)(如吸附、交換、絡(luò)合、螯合等)進而令進入多功能復(fù)合球炭顆粒內(nèi)的重金屬最終生成為一種難溶的不再會被農(nóng)作物吸收的化和物；
[0057]3、由于多功能復(fù)合球炭的多孔毛細結(jié)構(gòu)特征使其在土壤有水狀態(tài)下具有明顯的吸附土壤中水分子的作用，故也就自然具有了蓄水、保水、保墑等有利于農(nóng)作物生長的功會K ;
[0058]4、由于有機微生物的數(shù)量和質(zhì)量是改良貧瘠土壤使之成為肥沃黑土的決定性因素，而多功能復(fù)合球炭顆粒的疏松多孔骨架結(jié)構(gòu)以及炭素材料自身特性使其成為一個非常理想的有機微生物聚集繁衍的載體，因此長期使用多功能復(fù)合球炭可使貧瘠的紅土地、黃土地逐漸變?yōu)榉饰值暮谕恋兀?br> [0059]5、由于多功能復(fù)合球炭顆粒的多孔結(jié)構(gòu)和圓球顆粒形狀使其具有優(yōu)良的土壤通風(fēng)換氣功能，故可以防止土壤板結(jié)且有利于植物根系的發(fā)育生長。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能復(fù)合球炭，其特征在于，由均為粉狀的鉀長石、炭、瀝青以及發(fā)泡劑按以下質(zhì)量分數(shù)比組成:所述鉀長石的質(zhì)量分數(shù)為30% _55%，所述炭的質(zhì)量分數(shù)為30 %~55%,所述瀝青的質(zhì)量分數(shù)為10 % -15 %，所述發(fā)泡劑的質(zhì)量分數(shù)為I % -5 %，以上各物質(zhì)的組分之和為100%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多功能復(fù)合球炭，其特征在于，所述炭為石油焦或煤焦，所述瀝青為中溫的石油基瀝青或煤基瀝青，所述發(fā)泡劑為表面活性類水泥發(fā)泡劑。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟一，按質(zhì)量分數(shù)分別稱取30 % -55 %的鉀長石、30 % -55 %的炭、10 % -15 %的瀝青以及1% -5%的發(fā)泡劑，以上各物質(zhì)組分之和為100%，然后分別將上述物質(zhì)使用固體磨粉設(shè)備粉碎成粉末狀，最后在粉體混合裝置中混合均勻； 步驟二，將步驟一中得到的混合物使用機械壓球機壓制成球形顆粒； 步驟三，將步驟二中壓制得到的球形顆粒送入煅燒設(shè)備進行煅燒后即制得多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的固體多功能復(fù)合球炭。
4.如權(quán)利要求3所述的一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，還包括后續(xù)步驟: 步驟四，將步驟三中制得的多功能復(fù)合球炭顆粒置于熔融狀態(tài)的水溶性復(fù)合肥溶液中進行加壓浸漬，最后經(jīng)過自然冷卻固化后即成為含有化肥成分的多功能復(fù)合球炭。
5.如權(quán)利要求3所述的一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的炭為石油焦或煤焦，所述瀝青為中溫的石油基瀝青或煤基瀝青，所述發(fā)泡劑為表面活性類水泥發(fā)泡劑。
6.如權(quán)利要求3所述的一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，所述步驟一中的固體磨粉設(shè)備為雷蒙磨機，所述步驟二中的機械壓球機為多沖頭旋轉(zhuǎn)壓片機。
7.如權(quán)利要求3所述的一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，所述步驟三中的煅燒設(shè)備為隧道式網(wǎng)帶燒結(jié)爐，煅燒溫度為500°C -800°C。
8.如權(quán)利要求3-5任一項所述的一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，所述步驟一中粉碎后均為粉狀的鉀長石、炭、瀝青以及水泥發(fā)泡劑的平均粒徑為80目-200目。
9.如權(quán)利要求3所述的一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，所述步驟二中壓制得到的球形顆粒的平均直徑為6mm-16mm。
10.如權(quán)利要求4所述的一種多功能復(fù)合球炭的制備方法，其特征在于，所述步驟四中的復(fù)合肥為尿素基復(fù)合肥或者硝銨基復(fù)合肥，其加壓壓強為0.1MPa-0.5MPa，浸漬時間為5min_20mino
【文檔編號】C05G3/00GK104446614SQ201410640627
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】孔亦周, 王仁宗 申請人:湖北富邦科技股份有限公司