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新型生物炭肥及其制備方法與流程

文檔序號(hào):12451627閱讀:2402來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及復(fù)合肥,具體涉及新型生物炭肥及其制備方法。



背景技術(shù):

不論是在糧食作物還是在經(jīng)濟(jì)作物的種植領(lǐng)域,長(zhǎng)久以來(lái)就采用施肥的手段來(lái)提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量。從最早的施用農(nóng)家有機(jī)肥到施用無(wú)機(jī)肥,再到施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥。施肥種類(lèi)、施肥量及配比等對(duì)糧食作物或經(jīng)濟(jì)作物產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的影響。傳統(tǒng)的肥料尤其是有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥雖然在提高作物產(chǎn)量方面起到了不錯(cuò)的效果。但是,傳統(tǒng)的肥料存在成分和養(yǎng)分配比不合理,幾乎不能恢復(fù)土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu),甚至還會(huì)產(chǎn)生副作用,造成土壤板結(jié)等。

復(fù)合肥料是指含有兩種或兩種以上營(yíng)養(yǎng)元素的化肥,復(fù)合肥具有養(yǎng)分含量高、副成分少且物理性狀好等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于平衡施肥,提高肥料利用率,促進(jìn)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有著十分重要的作用。

生物炭是生物有機(jī)材料(生物質(zhì))在缺氧或絕氧環(huán)境中,經(jīng)高溫?zé)崃呀夂笊傻墓虘B(tài)產(chǎn)物。既可作為高品質(zhì)能源、土壤改良劑,也可作為還原劑、肥料緩釋載體及二氧化碳封存劑等,已廣泛應(yīng)用于固碳減排、水源凈化、重金屬吸附和土壤改良等,可在一定程度上為氣候變化、環(huán)境污染和土壤功能退化等全球關(guān)切的熱點(diǎn)問(wèn)題提供解決方案。它是在低氧環(huán)境下,通過(guò)高溫裂解將木材、草、玉米稈或其它農(nóng)作物廢物碳化而成。生物炭雖可作為肥料,但其微孔結(jié)構(gòu)較少、比表面積較低,且保留的營(yíng)養(yǎng)元素包括微量元素較少,因此使用時(shí)一般需要添加其他肥料。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是提供新型生物炭肥及其制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為:

一種新型生物炭肥,由下述重量份的原料制成:

農(nóng)林副產(chǎn)物70-90份,人畜糞便30-40份,添加劑20-30份,活化劑8-12份。

其中,所述農(nóng)林副產(chǎn)物為玉米秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈、棉花秸稈、玉米芯、棉籽殼、稻殼、花生殼、豆殼、果殼、甘蔗渣、果皮、菜葉菜幫、等外果、殘次果、樹(shù)木殘枝、木屑中的一種或兩種以上的混合物,含水量控制在10-12%。

所述人畜糞便是將選取的人畜糞便曬干或烘干,粉碎成粉末,混勻而成,含水量控制在20-22%。

所述添加劑為草木灰用水溶解,然后過(guò)濾,粉碎干燥而成。

所述活化劑是由磷酸鉀和碳酸鉀按質(zhì)量比為1:2混合配制而成。

上述新型生物炭肥的制備方法,包括如下步驟:

(1)將農(nóng)林副產(chǎn)物干燥、粉碎成粉末,備用;

(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中,攪拌均勻,得到混合物1;

(3)將制備好的添加劑和活化劑加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中,攪拌均勻,獲得混合物2;

(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的混合物3放入熱解物料倉(cāng),倉(cāng)內(nèi)填充率大于80%,將物料倉(cāng)加熱至150-160℃,并保溫20-30分鐘,利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉(cāng)內(nèi)殘留空氣充分排出;

(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中,升溫240-280℃,保持該溫度10-15分鐘,然后在5分鐘內(nèi)升溫至460-500℃,并保持該溫度3-4h,然后在3-5分鐘內(nèi)急冷至150-200℃,保持該溫度30-50分鐘,使物料充分完成碳化后自然冷卻,得到所述的新型生物炭肥。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:本發(fā)明的生物炭具有較大的比表面積,提高了土壤的有機(jī)質(zhì)含量;使用人畜糞便和農(nóng)林副產(chǎn)物作為主要原料,較僅利用農(nóng)林副產(chǎn)物作原料獲取的生物炭肥含有更豐富的氮、磷、鉀和微量元素。作為低成本非化學(xué)肥料,本發(fā)明產(chǎn)品可以為有機(jī)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)提供產(chǎn)量上的保證,制備方法簡(jiǎn)單、可控、易實(shí)施,在有效處理了人畜糞便和生物質(zhì)的同時(shí),比傳統(tǒng)生物炭肥具有更高的吸附性能和更高的肥效,可以在一定范圍內(nèi)代替化肥施用,具有工業(yè)化推廣的前景,以及顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明,但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

一種新型生物炭肥,由下述重量份的原料制成:

農(nóng)林副產(chǎn)物70份,人畜糞便30份,添加劑20份,活化劑8份。

其中,所述農(nóng)林副產(chǎn)物為玉米秸稈、小麥秸稈、花生殼、豆殼、果殼、甘蔗渣、果皮、菜葉菜幫的混合物,含水量控制在10%。

所述人畜糞便是將選取的人畜糞便曬干,粉碎成粉末,混勻而成,含水量控制在20%。

所述添加劑為草木灰用水溶解,然后過(guò)濾,粉碎干燥而成。

所述活化劑是由磷酸鉀和碳酸鉀按質(zhì)量比為1:2混合配制而成。

上述新型生物炭肥的制備方法,包括如下步驟:

(1)將農(nóng)林副產(chǎn)物干燥、粉碎成粉末,備用;

(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中,攪拌均勻,得到混合物1;

(3)將制備好的添加劑和活化劑加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中,攪拌均勻,獲得混合物2;

(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的混合物3放入熱解物料倉(cāng),倉(cāng)內(nèi)填充率80%,將物料倉(cāng)加熱至150℃,并保溫20分鐘,利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉(cāng)內(nèi)殘留空氣充分排出;

(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中,升溫240℃,保持該溫度10分鐘,然后在5分鐘內(nèi)升溫至460℃,并保持該溫度3h,然后在3分鐘內(nèi)急冷至150℃,保持該溫度30分鐘,使物料充分完成碳化后自然冷卻,得到所述的新型生物炭肥。

所得到的生物炭肥的比表面積為620m3/g,按每畝施用220kg的該生物炭肥6個(gè)月后,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量減少61%,而與不施用該生物肥而使用普通復(fù)混肥比較,作物中的重金屬還少35%,證明土壤中的重金屬被吸附到生物炭中固化。

實(shí)施例2

一種新型生物炭肥,由下述重量份的原料制成:

農(nóng)林副產(chǎn)物80份,人畜糞便35份,添加劑25份,活化劑10份。

其中,所述農(nóng)林副產(chǎn)物為水稻秸稈、棉花秸稈、等外果、殘次果、樹(shù)木殘枝、木屑的混合物,含水量控制在11%。

所述人畜糞便是將選取的人畜糞便曬干,粉碎成粉末,混勻而成,含水量控制在21%。

所述添加劑為草木灰用水溶解,然后過(guò)濾,粉碎干燥而成。

所述活化劑是由磷酸鉀和碳酸鉀按質(zhì)量比為1:2混合配制而成。

上述新型生物炭肥的制備方法,包括如下步驟:

(1)將農(nóng)林副產(chǎn)物干燥、粉碎成粉末,備用;

(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中,攪拌均勻,得到混合物1;

(3)將制備好的添加劑和活化劑加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中,攪拌均勻,獲得混合物2;

(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的混合物3放入熱解物料倉(cāng),倉(cāng)內(nèi)填充率85%,將物料倉(cāng)加熱至155℃,并保溫25分鐘,利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉(cāng)內(nèi)殘留空氣充分排出;

(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中,升溫260℃,保持該溫度12分鐘,然后在5分鐘內(nèi)升溫至480℃,并保持該溫度3.5h,然后在4分鐘內(nèi)急冷至175℃,保持該溫度40分鐘,使物料充分完成碳化后自然冷卻,得到所述的新型生物炭肥。

所得到的生物炭肥的比表面積為640m3/g,按每畝施用220kg的該生物炭肥6個(gè)月后,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量減少63%,而與不施用該生物肥而使用普通復(fù)混肥比較,作物中的重金屬還少38%,證明土壤中的重金屬被吸附到生物炭中固化。

實(shí)施例3

一種新型生物炭肥,由下述重量份的原料制成:

農(nóng)林副產(chǎn)物90份,人畜糞便40份,添加劑30份,活化劑12份。

其中,所述農(nóng)林副產(chǎn)物為棉花秸稈、玉米芯、棉籽殼、稻殼、花生殼、豆殼、果殼、甘蔗渣的混合物,含水量控制在12%。

所述人畜糞便是將選取的人畜糞便烘干,粉碎成粉末,混勻而成,含水量控制在22%。

所述添加劑為草木灰用水溶解,然后過(guò)濾,粉碎干燥而成。

所述活化劑是由磷酸鉀和碳酸鉀按質(zhì)量比為1:2混合配制而成。

上述新型生物炭肥的制備方法,包括如下步驟:

(1)將農(nóng)林副產(chǎn)物干燥、粉碎成粉末,備用;

(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中,攪拌均勻,得到混合物1;

(3)將制備好的添加劑和活化劑加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中,攪拌均勻,獲得混合物2;

(4)將經(jīng)步驟(3)處理后的混合物3放入熱解物料倉(cāng),倉(cāng)內(nèi)填充率大于80%,將物料倉(cāng)加熱至160℃,并保溫30分鐘,利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉(cāng)內(nèi)殘留空氣充分排出;

(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中,升溫280℃,保持該溫度15分鐘,然后在5分鐘內(nèi)升溫至460-500℃,并保持該溫度4h,然后在5分鐘內(nèi)急冷至200℃,保持該溫度50分鐘,使物料充分完成碳化后自然冷卻,得到所述的新型生物炭肥。

所得到的生物炭肥的比表面積為680m3/g,按每畝施用220kg的該生物炭肥6個(gè)月后,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量減少67%,而與不施用該生物肥而使用普通復(fù)混肥比較,作物中的重金屬還少41%,證明土壤中的重金屬被吸附到生物炭中固化。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。

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