一种生物炭包膜控释肥的生产方法
【专利摘要】一种生物炭包膜控释肥的生产方法，属于农业废弃物循环利用技术和土壤肥料【技术领域】。其包括：将干燥的生物质材料粉碎，在缺氧和250～800℃条件下热解0.5～12h后形成颗粒生物炭，经冷却研磨得到74～180um的生物炭粉；将颗粒状化肥筛分后转入鼓风流化床中，预热后喷涂粘结剂，使粘结剂在连续滚动的颗粒状化肥表面涂布，并逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉喷洒到连续滚动的颗粒状化肥上，并持续加热以保持物料温度在60～70℃，处理10～15min后，生物炭粉被包裹到运动的颗粒状化肥上固化后形成包膜层，将化肥包裹2～5次，混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型。本发明得到的控释肥可降解、控释效果好。
【专利说明】一种生物炭包膜控释肥的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农业废弃物循环利用技术和土壤肥料【技术领域】，具体涉及一种生物炭 包膜控释肥的生产方法。
【背景技术】
[0002] 我国现有耕地20亿亩，年需化肥1.5亿吨，是世界最大的化肥进口国和氮肥生 产国。尽管如此，化肥量仍满足不了农业发展的需求。究其原因，关键问题在于化肥的利用 率太低。据调查，我国化肥的利用率只有35% -40%，其余部分被土壤固定，部分经过径流、 淋溶等造成水体污染、湖泊富营养化等环境问题。化肥是一种高耗能产品，受原材料价格和 环境污染的影响，许多小型化肥厂濒临倒闭状态。而我国由于能源、环境等条件的限制，目 前还无能力改造小型化肥厂，从而限制了我国肥料总量的增加。越来越多学者认为研制新 型肥料，降低生产成本，提高肥料利用率是目前肥料研究亟待解决的问题。
[0003] 为解决上述问题，20世纪70年代末许多学者研究认为采用无机类矿物材料包膜 技术、有机高分子控释材料包膜技术、转化抑制剂的稳定氮肥、尿素涂层技术等。目前，常用 的有机合成类高吸水树脂难以被土壤中的生物分解，长期使用容易造成土壤结构破坏和环 境污染。缓释材料的选择、缓释的材料与肥料的复合工艺及合理配施是目前农业上迫切需 要解决的问题。生物炭是生物质在半缺氧亚高温条件下裂解得到的富碳产物，拥有丰富的 多微孔碳架结构、巨大的比表面积和孔隙度，使其具备了极强的吸附能力，为水分和养分的 固持能力提供了理想载体。生物碳缓释肥的制备国内外还未见报道。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种生物炭包膜控释肥的 生产方法的技术方案。
[0005] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤： 1) 将干燥的生物质材料粉碎，在缺氧和250?80(TC条件下热解0. 5?12h后形成颗 粒生物炭，经冷却研磨得到74?180um的生物炭粉； 2) 将颗粒状化肥筛分后转入鼓风流化床中，预热后喷涂粘结剂，使粘结剂在连续滚动 的颗粒状化肥表面涂布，并逐渐包裹形成均匀的液层； 3) 将生物炭粉喷洒到连续滚动的颗粒状化肥上，并持续加热以保持物料温度在60? 70°C，处理10?15 min后，生物炭粉被包裹到运动的颗粒状化肥上固化后形成包膜层，将 化肥包裹2?5次，混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
[0006] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1)中生物质材 料为玉米、小麦、水稻、油菜、大豆、花生壳、甘蔗渣、中药渣或果渣的一种或多种。
[0007] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1)中将生物质 材料粉碎至直径1?IOmm的颗粒。
[0008] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1)中生物质材 料在缺氧和300?500°C条件下热解2?8h。
[0009] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2)中化肥为尿 素、磷肥、钾肥、有机肥料或复混肥中的一种或多种，所述的化肥粒度为0. 5?3. 5mm。
[0010] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2)中预热至 55 ?65?。
[0011] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2)中粘结剂为 脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩醛类、聚苯乙烯或改性的淀 粉糊。
[0012] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤3)中保持物料 温度在64?68°C，处理12?14 min。
[0013] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒状化肥、粘结 齐?、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥10?80份、粘结剂10?40份，生物炭粉5? 50份。
[0014] 所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒状化肥、粘结 齐?、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥40?60份、粘结剂20?30份，生物炭粉15? 30份。
[0015] 上述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，设计合理，以生物炭为包膜材料，生产 工艺简单、成本低，得到的控释肥可降解、控释效果好。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合实施例来进一步说明本发明。
[0017] 实施例一： 将干燥的水稻秸杆粉碎至直径5mm的颗粒，在缺氧和650°C条件下热解5h形成颗粒生 物炭，经冷却研磨后得ISOum的生物炭粉；将粒径3 _颗粒状尿素80kg筛分后转入鼓风流 化床中，预热至60°C后喷涂脲醛树脂10kg，使脲醛树脂在连续滚动的肥料颗粒表面涂布， 逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉5kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上，并持续加热以 保持物料温度在65°C，处理IOmin后，生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化后形成包膜 层，将化肥包裹5次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
[0018] 该实施例一中生物质材料可采用玉米、小麦、水稻、油菜、大豆、花生壳、甘蔗渣、中 药渣或果渣的一种或多种；粘结剂可采用脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树 月旨、聚乙烯醇缩醛类、聚苯乙烯或改性的淀粉糊；化肥可采用尿素、磷肥、钾肥、有机肥料或 复混肥中的一种或多种。
[0019] 实施例二： 将干燥的玉米秸杆粉碎为直径IOmm的颗粒，在缺氧和450°C条件下热解IOh形成颗粒 生物炭，经冷却研磨得74um的生物炭粉；将粒径2_颗粒状尿素80kg筛分后转入鼓风流化 床中，预热至55°C后喷涂酚醛树脂12kg，使酚醛树脂在连续滚动的肥料颗粒表面涂布，逐 渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉6kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上，并持续加热以保 持物料温度在60°C，处理15min后，生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化后形成包膜层， 将化肥包裹4次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
[0020] 实施例三： 将干燥的小麦秸杆粉碎为直径5mm的颗粒，在缺氧和800°C条件下热解0. 5h形成颗粒 生物炭，经冷却研磨后得120um的生物炭粉；将粒径3 _颗粒状磷肥50kg筛分后转入鼓风 流化床中，预热至65°C后喷涂三聚氰胺甲醛树脂20kg，使三聚氰胺甲醛树脂在连续滚动的 肥料颗粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉15kg喷洒到连续滚动的肥料颗 粒上，并持续加热以保持物料温度在70°C ,处理12 min,生物炭被包裹到运动的化肥颗粒 上固化后形成包膜层，将化肥包裹4次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即 得生物炭控释肥。
[0021] 实施例四： 将干燥的甘蔗渣粉碎为直径IOmm的颗粒，在缺氧和250°C条件下热解12h形成颗粒生 物炭，经冷却研磨后得IOOum的生物炭粉；将粒径2 mm颗粒状有机肥料60kg筛分后转入鼓 风流化床中，预热至60°C后喷涂改性的淀粉糊25kg，使改性的淀粉糊在连续滚动的肥料颗 粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉30kg喷洒到连续滚动的肥料颗粒上， 并持续加热以保持物料温度在64°C,处理12 min,生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固化 后形成包膜层，将化肥包裹5次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物 炭控释肥。
[0022] 实施例五： 将干燥的花生壳粉碎为直径6mm的颗粒，在缺氧和550°C条件下热解8h形成颗粒生 物炭，经冷却研磨后得IOOum的生物炭粉；将粒径3. 5 _颗粒状磷肥和钾肥的混合肥50kg 筛分后转入鼓风流化床中，预热至58°C后喷涂环氧树脂15kg，使环氧树脂在连续滚动的肥 料颗粒表面涂布，逐渐包裹形成均匀的液层；将生物炭粉IOkg喷洒到连续滚动的肥料颗粒 上，并持续加热以保持物料温度在68°C,处理14min,生物炭被包裹到运动的化肥颗粒上固 化后形成包膜层，将化肥包裹5次、混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生 物炭控释肥。
[0023] 试验例 下面以试验来说明本产品的具体效果： (1)试验材料和设计 试验设在浙江省杭州市富阳市中国水稻研究所试验基地，供试土壤为种植水稻数十年 水稻土。供试肥料为控释100天的生物炭包膜尿素(含氮量为46%)，磷肥为P2O5含量14%的 过磷酸钙，钾肥为德国产的K 2O > 60%的氯化钾。普通施肥处理纯氮400kg/hm2,生物炭包 膜尿素设两个处理，分别施纯氮300kg/hm 2 (控释肥1由实施例一制得)和200kg/hm2 (控释 肥2由实施例二制得），根据当地农民施肥习惯普通尿素、生物炭包膜控释尿素、磷肥和钾 肥都在灌水前一次性基施，并耙土覆盖IOcm左右，在灌水后插秧前进行水耙(耙深IOcm左 右）。供试水稻品种为两优培九,根据当地习惯插秧密度为20cmX20cm,每穴3-5苗，每苗 1-3 蘖。
[0024] (2)结果分析，详见表I 表1不同施肥处理水稻产量
【权利要求】
1. 一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于包括以下工艺步骤： 1) 将干燥的生物质材料粉碎，在缺氧和250?80(TC条件下热解0. 5?12h后形成颗 粒生物炭，经冷却研磨得到74?180um的生物炭粉； 2) 将颗粒状化肥筛分后转入鼓风流化床中，预热后喷涂粘结剂，使粘结剂在连续滚动 的颗粒状化肥表面涂布，并逐渐包裹形成均匀的液层； 3) 将生物炭粉喷洒到连续滚动的颗粒状化肥上，并持续加热以保持物料温度在60? 70°C，处理10?15 min后，生物炭粉被包裹到运动的颗粒状化肥上固化后形成包膜层，将 化肥包裹2?5次，混匀后风干或经造粒机造粒或经模具模压成型，即得生物炭控释肥。
2. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤 1)中生物质材料为玉米、小麦、水稻、油菜、大豆、花生壳、甘蔗渣、中药渣或果渣的一种或多 种。
3. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1) 中将生物质材料粉碎至直径1?l〇mm的颗粒。
4. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤1) 中生物质材料在缺氧和300?500°C条件下热解2?8h。
5. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2) 中化肥为尿素、磷肥、钾肥、有机肥料或复混肥中的一种或多种，所述的化肥粒度为0. 5? 3. 5mm〇
6. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2) 中预热至55?65 °C。
7. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤2) 中粘结剂为脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩醛类、聚苯乙烯 或改性的淀粉糊。
8. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的步骤3) 中保持物料温度在64?68°C，处理12?14 min。
9. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒状 化肥、粘结剂、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥10?80份、粘结剂10?40份，生 物炭粉5?50份。
10. 如权利要求1所述的一种生物炭包膜控释肥的生产方法，其特征在于所述的颗粒 状化肥、粘结剂、生物炭粉按以下重量份添加：颗粒状化肥40?60份、粘结剂20?30份， 生物炭粉15?30份。
【文档编号】C05G3/08GK104446935SQ201410666472
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】张均华, 金千瑜, 赵夫涛, 朱练峰, 禹盛苗 申请人:中国水稻研究所