專利名稱：有機(jī)復(fù)混肥料造粒粘結(jié)劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于有機(jī)復(fù)混肥料造粒用有機(jī)物料造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)工藝流程及用于生產(chǎn)城市有機(jī)廢棄物發(fā)酵物料的造粒使用技術(shù)。
國(guó)外畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)基本上屬于個(gè)體經(jīng)營(yíng)，其規(guī)模以中、小型為主，其糞便就地發(fā)酵，就地使用；歐美種植業(yè)多為一年一季，秸稈就地粉碎、翻壓。我國(guó)規(guī)?；笄輬?chǎng)糞便每年生產(chǎn)量約3億噸，100萬(wàn)羽的雞場(chǎng)、1萬(wàn)頭以上的豬場(chǎng)數(shù)不勝數(shù)，甚至20萬(wàn)頭以上的養(yǎng)豬場(chǎng)也爭(zhēng)相建立；種植制度大部分地區(qū)為一年兩熟，秸稈數(shù)量大、收獲與播種間隔時(shí)間短，秸稈來(lái)不及翻壓，加上農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)的變化，全國(guó)有1/3以上(2.5億噸)的秸桿過(guò)剩。城市生活垃圾產(chǎn)生量2億噸/年，有機(jī)物占45％～60％，基本未有效利用，因此，我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物和城市有機(jī)垃圾的資源化利用成為當(dāng)務(wù)之急。
目前，有機(jī)物料造粒工藝有以下兩大類即擠壓式造粒，生產(chǎn)條狀(又稱棒狀)和圓球狀有機(jī)復(fù)混肥；用污泥或粘土類作粘結(jié)劑，生產(chǎn)圓顆粒狀有機(jī)復(fù)混肥。
國(guó)內(nèi)有機(jī)物料造粒工藝的不足之處(1)擠壓式生產(chǎn)的條狀和圓球狀有機(jī)復(fù)混肥施肥機(jī)械無(wú)法施用，含水量均大于20％，運(yùn)輸過(guò)程中易破碎，氣溫高時(shí)易發(fā)霉(有機(jī)物料含水量大于15％，均易發(fā)霉)；(2)用污泥或粘土類作粘結(jié)劑，適用于城市污泥糞便處理利用，不適用于規(guī)?；笄輬?chǎng)糞便、作物秸稈和城市有機(jī)發(fā)酵物料生產(chǎn)圓顆粒狀有機(jī)復(fù)混肥，特別是生產(chǎn)有效養(yǎng)分大于30％的有機(jī)復(fù)混肥，污泥或粘土無(wú)法再加進(jìn)去。
有機(jī)肥料商品化的難題是有機(jī)物料的造粒問(wèn)題，不制造成具有一定抗壓碎能力的圓顆粒狀，就無(wú)法長(zhǎng)途運(yùn)輸和機(jī)械化施肥。
本發(fā)明的目的是為解決有機(jī)物料的造粒中的關(guān)鍵——尋找一種合適的造粒粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑適用于有機(jī)發(fā)酵物料酵物料的造粒，又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
高效有機(jī)復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)工藝及使用技術(shù)本發(fā)明高分子造粒粘結(jié)劑的工藝流程圖見說(shuō)明書附

圖1。
本發(fā)明所涉及的造粒粘結(jié)劑生產(chǎn)工藝分為以下5步，即(1)聚乙烯醇縮甲醛的制備將聚乙烯醇溶于水后與甲醛在酸性催化劑存在下進(jìn)行縮合反應(yīng)而制得，反應(yīng)如下
多余甲醛與尿素反應(yīng)，生成羥甲基脲(單羥甲基脲)、(雙羥甲基脲)。
具體操作如下在90～95℃條件下，將聚乙烯醇全部溶解，降溫至50～55℃，加入稀釋甲醛水溶液，再加入鹽酸水溶液調(diào)整pH2左右，在50℃左右反應(yīng)45～50min，然后升溫至75℃左右，繼續(xù)反應(yīng)45～50min，冷卻至60℃，加NaOH水溶液中和至pH7.0。
原材料用量聚乙烯醇100kg，甲醛(40％)40～50kg，水1000kg，HCl和NaOH均用于調(diào)pH，尿素用于中和多余甲醛，用量依需要定。
(2)羥甲基化聚丙烯酰胺的制備聚丙烯酰胺與甲醛的羥甲基化反應(yīng)在堿性條件下(pH8～10)反應(yīng)速度比酸性條件下更快，反應(yīng)式如下 在實(shí)際操作中，將聚丙烯酰胺溶液pH調(diào)節(jié)至10.2，加入甲醛，在30℃左右攪拌2～3小時(shí)，再用HCl調(diào)節(jié)pH至7.5。
原材料用量聚丙烯酰胺100kg，水1000kg，甲醛25～30kg，NaOH和HCl用于調(diào)節(jié)pH，用量依需要定。
(3)交聯(lián)淀粉的制備在醛類化合物作為交聯(lián)劑條件下，淀粉發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。
在裝有攪拌器的釜內(nèi)，將馬鈴薯淀粉用冷水分散為漿液，用稀硫酸調(diào)pH至2.0～3.0，加熱至90～95℃糊化1h，冷卻至常溫，假如40％的工業(yè)甲醛溶液，攪拌30～40min進(jìn)行初步交聯(lián)反應(yīng)，再升溫至50℃左右，繼續(xù)反應(yīng)2h，用NaOH或氨水調(diào)pH至7左右。
原材料用量馬鈴薯淀粉120～150kg，水1000kg，40％甲醛8～12kg，H2SO4和NaOH用于調(diào)節(jié)pH，用量依需要定。
(4)前三種生成物按比例混合(5∶3∶2)，用混合表面活性劑Amway改性，生成高分子造粒粘結(jié)劑CF2。納米級(jí)造粒粘結(jié)劑生產(chǎn)工藝將以上造粒粘結(jié)劑CF2加上分散劑十二烷基苯磺酸鈉(90∶10)，經(jīng)過(guò)攪拌再經(jīng)過(guò)高剪切(2萬(wàn)r/min)5～10min，即成納米級(jí)造粒粘結(jié)劑CF3。
高剪切設(shè)備系本發(fā)明人自行設(shè)計(jì)加工而成。關(guān)鍵部件為電機(jī)(德國(guó)產(chǎn))和剪切刀及密閉的金屬圓筒，剪切刀采用高鉻高鎳奧氏體不銹鋼加工成，為鋸齒狀(見附圖2)。
造粒粘結(jié)劑使用(1)CF2先用熱水(40～50℃)溶解，可用熱水或涼水稀釋，為加速溶解，用300r/min攪拌機(jī)攪拌；CF3可用涼水，邊攪拌邊溶解。
(2)圓盤或轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)造粒時(shí)，根據(jù)需要的濃度將稀釋后的粘結(jié)劑水溶液高壓噴霧(大于3kg)噴入物料，在物料混合攪拌機(jī)中邊攪拌邊邊噴霧。
(3)納米級(jí)造粒粘結(jié)劑CF3在常溫條件下可完全溶于水，CF3可直接用涼水邊攪拌邊稀釋。有機(jī)發(fā)酵物料不需要烘干、粉碎，可加入粉碎后尿素、磷酸銨、氯化鉀或硫酸鉀(根據(jù)作物需要進(jìn)行配比)等化肥在圓盤或轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)造粒，根據(jù)需要的濃度將稀釋后的粘結(jié)劑水溶液高壓噴霧(大于3kg)噴入物料混合機(jī)，粘結(jié)劑水溶液加入量按圓盤造粒機(jī)物料含水量12％～15％轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)物料含水量10％～12％計(jì)算；粘結(jié)劑母液用量為物料重量的0.3％～0.5％用皮帶技術(shù)送至混料機(jī)，攪拌均勻后進(jìn)圓盤或轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)造粒，回轉(zhuǎn)或干燥筒干燥，篩分后分裝。
納米粘結(jié)劑水溶液噴嘴由上海外高橋噴霧系統(tǒng)有限公司加工，孔徑Φ5μm。
權(quán)利要求
1.一種用于有機(jī)復(fù)混肥料造粒用的有機(jī)物料造粒粘結(jié)劑，其特征在于該造粒粘結(jié)劑全水溶，適用于城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物造粒，可生產(chǎn)N、P、K有效含量為30％以上，有機(jī)物含量40％以上的圓顆粒有機(jī)復(fù)混肥，水分含量1.2％～1.7％，粘結(jié)劑用量為肥料量的0.3％～0.5％，成粒率90％以上，顆粒平均抗壓碎力10～15N；造粒粘結(jié)劑在土壤中3個(gè)月內(nèi)可全部降解，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染適用于轉(zhuǎn)鼓式造粒機(jī)和圓盤造粒機(jī)造粒，也適用于高濃度無(wú)機(jī)復(fù)混肥(N、P、K有效養(yǎng)分＞45％)的造粒。
2.權(quán)利要求1所述復(fù)混肥料造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)生產(chǎn)方法，其特征是用聚乙烯醇縮甲醛、羥甲基化聚丙烯酰胺、交聯(lián)淀粉按比例混合后，用混合表面活性劑Amway改性，生成本發(fā)明的高分子造粒粘結(jié)劑CF2；CF2加入分散劑十二烷基苯磺酸鈉，通過(guò)高剪切加工成納米級(jí)有機(jī)物料造粒粘結(jié)劑CF3。
3.權(quán)利要求2所述復(fù)混肥料造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)生產(chǎn)方法，其特征在于其中所用的聚乙烯醇縮甲醛的制備是在90～95℃條件下，將聚乙烯醇全部溶解，降溫至50～55℃，加入稀釋甲醛水溶液，再加入鹽酸水溶液(pH2左右)，在50℃左右反應(yīng)45～50min，然后升溫至75℃左右，繼續(xù)反應(yīng)45～50min，冷卻至60℃，加NaOH水溶液、氨水中和pH至7.0。反應(yīng)如下 多余甲醛與尿素反應(yīng)，生成羥甲基脲(單羥甲基脲)，(雙羥甲基脲)
4.權(quán)利要求2所述復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)生產(chǎn)方法，其特征在于其中所用的羥甲基化聚丙烯酰胺的制備是將聚丙烯酰胺溶液pH調(diào)節(jié)至10.2，加入甲醛，在30℃左右攪拌2～3小時(shí)，再調(diào)節(jié)pH至7.0。反應(yīng)式如下
5.權(quán)利要求2所述復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)方法，其特征在于其中所用的交聯(lián)淀粉的制備在醛類化合物作為交聯(lián)劑條件下，淀粉發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，即
6.權(quán)利要求2所述復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)方法，其特征在于聚乙烯醇縮甲醛，羥甲基化聚丙烯酰胺，交聯(lián)淀粉按5∶3∶2的比例混合，用混合表面活性劑Amway改性，生成本發(fā)明的造粒粘結(jié)劑CF2。
7.權(quán)利要求2所述復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)方法，其特征在于生成的高分子造粒粘結(jié)劑CF2加入分散劑十二烷基苯磺酸鈉，通過(guò)高剪切加工成納米級(jí)有機(jī)物料造粒粘結(jié)劑CF3。
8.權(quán)利要求2所述復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的生產(chǎn)方法，其特征在于加工成納米級(jí)有機(jī)物料造粒粘結(jié)劑CF3中使用的高剪切設(shè)備是由關(guān)鍵部件高速電機(jī)、剪切刀和密閉的圓形金屬筒組成。
9.權(quán)利要求1所述復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的使用方法，其特征在于CF2先用40～50℃的熱水將溶解，可用熱水或涼水稀釋，為加速溶解，用300r/min攪拌機(jī)攪拌；CF3可直接用涼水邊攪拌邊稀釋。在圓盤或轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)造粒，根據(jù)需要的濃度將稀釋后的粘結(jié)劑水溶液用大于3kg的高壓噴霧噴入物料混合機(jī)，粘結(jié)劑水溶液加入量按圓盤造粒機(jī)物料含水量12％～15％轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)物料含水量10％～12％計(jì)算；粘結(jié)劑母液用量為物料重量的0.3％～0.5％用皮帶技術(shù)送至混料機(jī)，攪拌均勻后進(jìn)圓盤或轉(zhuǎn)鼓造粒機(jī)造粒，回轉(zhuǎn)或干燥筒干燥，篩分后分裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造有機(jī)復(fù)混料造粒用有機(jī)物料造粒粘結(jié)劑生產(chǎn)方法及其應(yīng)用，該造粒粘結(jié)劑全水溶，適用于生產(chǎn)N、P、K有效含量為30％以上，有機(jī)物含量40％以上的圓顆粒有機(jī)復(fù)混肥；造粒粘結(jié)劑在土壤中3個(gè)月內(nèi)可全部降解，對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染；也適用于高濃度無(wú)機(jī)復(fù)混肥(N、P、K有效養(yǎng)分≥45％)的造粒。該造粒粘結(jié)劑是用聚乙烯醇縮甲醛、羥甲基化聚丙烯酰胺、交聯(lián)淀粉按比例混合后，再用混合表面活性劑Amway改性，生成本發(fā)明的造粒粘結(jié)劑。該造粒粘結(jié)劑適用于轉(zhuǎn)鼓式造粒機(jī)和圓盤造粒機(jī)造粒，造粒方法簡(jiǎn)單適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01J2/28GK1390812SQ0212352
公開日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者張夫道 申請(qǐng)人:張夫道