一种添加磷钾矿粉的富营养有机肥的制备方法与流程

本发明属于新型有机肥制备领域，具体涉及一种添加磷钾矿粉的富营养有机肥的制备方法。

背景技术：

有机肥料是将动植物残体经过发酵腐熟的以含碳为主的肥料，氮磷钾含量一般为4-7％，用于改善土壤肥力、提供植物营养、提高作物品质。为满足农作物养分需求，有机肥使用量一般较大。

经济作物对氮磷钾的需求量较大，超过土壤和有机肥的供给，因而经常在有机肥之外施加氮肥、磷肥、钾肥、磷钾肥或其复混肥，或者直接施加含适当量有效氮磷钾的有机复混肥，其中氮肥一般是铵盐、尿素，选择余地较小。所述磷肥、钾肥或磷钾肥，有机复混肥所含有效磷钾，无论速效还是缓释、长效，一般都经过提取或专门加工、处理，使用成本通常较高，其中速效的磷肥、钾肥、磷钾肥或有机复混肥所含速效磷钾，若肥料不经适当制备，通常都易流失，利用率较低，需要年年施用甚至在一年中施用多次。并且，有机复混肥中有效磷钾的成本通常占原料成本的较大比重，经常是一半以上，因而降低有机肥中有效磷钾的成本是本领域的一个重要技术问题。

我国拥有丰富的中低品位磷、钾矿料资源，在生产较高含量磷肥、钾肥的过程中，一般需要经过浮选、煅烧、溶出等成本较高的加工步骤，同时产生大量废气、废水，需要处理才能达标排放，还产生更大量的尾矿需要堆存或填埋，所述尾矿除了占用大面积的存放场地，还容易产生环境污染尤其是水污染，其中尾矿坝还存在雨季溃坝问题，同时尾矿通常也含有一些磷或钾，末能利用。

因而，近年来，针对磷矿粉、钾矿粉，开发了微晶化处理、改性，并直接或复混用作肥料的技术，通过超微细化减小矿粉的晶粒尺寸及其分布，提高矿粉的比表面积和活性，从而提高磷、钾成分的溶出率，包括速溶、缓释磷、钾成分的溶出率和在作物栽培过程中的利用率及肥效。所述微晶化处理，是开发利用中低品位磷矿和非溶性钾矿的一种新技术，主要是通过高破碎、粉碎、球磨等方法最终将磷矿、钾矿处理至-200目，乃至-400目。

由于磷矿、钾矿原料的破碎、粉碎、微晶化处理、改性的工艺流程短，操作容易，投资少，主要是物理过程，因而所制备微晶化磷肥、钾肥的成本较低，使用效费比高。该技术对磷矿、钾矿原料品位的要求较低，对矿料分选的要求不高；对粉状原料的利用率达100％，无尾矿排出。

近年来，添加微晶化磷矿粉的有机肥研究和应用较多，添加微晶化钾矿粉的有机肥研究和应用较少，同时添加微晶化磷矿粉、微晶化钾矿粉的有机肥研究和应用较为罕见，原因在于钾矿粉的活化和钾溶出比磷矿粉困难得多。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种添加磷钾矿粉的富营养有机肥的制备方法。本发明通过将磷矿粉和钾矿粉超细粉碎将矿粉微晶活化，并进一步通过粘结、包埋使磷钾矿粉、微生物菌种与可发酵有机质、发酵中有机质紧密结合、发酵制得。

本发明添加磷钾矿粉的富营养有机肥的制备方法，包括如下步骤：

(1)将磷矿料超细粉碎至-200目或更细，将钾矿料超细粉碎至-600目或更细，再按质量比1-10：5混合均匀，或将磷矿料、钾矿料按质量比0.5-10：5混合后共同超细微晶活化至-600目或更细，得微晶活化的磷钾矿超细粉；

(2)将步骤(1)中的磷钾矿超细粉加入1-5m％的选自于凹凸棒土、淀粉、聚乙烯醇中的一种或多种，并混匀；

(3)将步骤(2)中的混合物按1：2-5干重比例配入可发酵有机质和/或发酵中有机质，混匀，使磷钾矿超细粉黏附在有机物颗粒表面或埋覆于有机物颗粒中；

(4)将步骤(3)中混合物含水量调至40-60m％，发酵15-60天，干燥至含水量30m％以下，或造粒干燥至含水量30m％以下，制得添加磷钾矿粉的富营养有机肥。

步骤(1)中，当所用钾矿主要是或主要包含钾长石等较高硬度的原料时，优选将磷矿料、钾矿料分别进行超细粉碎，其中钾矿料超细粉碎至-1000目(颗粒外径全部<13μm)或更细较好，更优选将钾矿料超细粉碎至-2000目(颗粒外径全部<6.5μm)，磷矿料超细粉碎至-400目(颗粒外径全部<38μm)或更细较好；超细粉碎后的磷矿粉、钾矿粉，其比表面积的比例优选0.1-0.5：1，粉料比表面积检测方法为透气法；超细粉碎后的磷矿粉、钾矿粉按质量比1-2：5比例混料时所制备有机肥肥效较好。

当所用钾矿主要是或主要包含钾长石等较高硬度的原料时，可将磷矿料、钾矿料按质量比0.5-2：5混料并处理至-600目，所制备有机肥也可达到较好的肥效，其中混合料处理至-1000目更好。

当所用钾矿主要是或主要包含含钾云母等较低硬度的原料时，除了分别粉碎，优选与磷矿混合粉碎至-600目或更细。

所述磷矿料中p2o5含量在15-30m％，钾矿料中k2o含量在6-20m％。

磷矿料、钾矿料分别或混合进行超细粉碎时，优选加入选自于磷酸铵、乳酸乙酯、聚丙乙酸盐或不饱和脂肪酸的活化剂，并起到分散助磨作用，活化剂添加量为混合矿物的0.1-0.5m％；所述活化剂优选采用-200目粉料。

所述磷矿料、钾矿料可以是如-60目的粉状原料，也可以是末经加工的矿料。所述末经加工的矿料可先经颚式破碎机或锤式粉碎机粗碎，经雷蒙磨或万能涡流磨进行粉碎和分级，最终经cn200510011557.6、200520022911.0、200520022912.5、200420004537.7或200410004505.1所述双筒球磨机中的任一种进行微晶活化。

步骤(2)中所述凹凸棒土、淀粉、聚乙烯醇，所起作用是将微晶活化的磷钾矿超细粉适当粘附、粘结，使其更易在所述有机质中分散；所述凹凸棒土、淀粉、聚乙烯醇优选采用-325目粉料。

步骤(2)中，优选加入0.01-0.05m％的生物菌剂；所述生物菌剂包括解磷钾菌，如芽孢杆菌(bacillus)、假单胞杆菌(pseudomonas)、欧文氏菌(erwinia)、土壤杆菌(agrobacterium)、固氮菌(azotobacter)、硅酸盐细菌(bacillusmucilaginosus)等。

步骤(3)中，所述可发酵有机质或发酵中包括人畜禽粪便、粉碎的农作物秸秆、农产品加工废物如糠醛渣、蘑菇渣、甜菜渣、中药渣，可包含所述人畜禽粪便、粉碎的农作物秸秆、糠醛渣、蘑菇渣、甜菜渣、中药渣、白酒蒸馏后丢糟或发酵法乙醇蒸馏后丢糟中的一种或多种。

步骤(3)中，还可加入腐殖酸、矿物质褐煤、草炭等有机质，其所占干重比例计入所述可发酵有机质和/或发酵中有机质。

步骤(4)中，发酵过程中，物料可每5-15天翻料一次；发酵完成后，干燥或造粒干燥之前可进行机械粉碎。

本发明的原理和有益效果：本发明添加磷钾矿粉的富营养有机肥的制备方法，采用机械力微晶化法将磷矿料和钾矿料进行活化和改性，根据磷矿粉、钾矿粉的不同溶出、释放特点进行配比和控制微晶活化的水平，并通过生物发酵法进一步活化，促进了磷钾元素及其它有益微量元素的释放，对磷、钾元素及其它有益微量元素的短期速溶和中长期缓释进行了适当平衡，溶出、释放出的磷、钾元素及其它有益微量元素对发酵具有一定的促进作用，产生了良好的发酵环境，提高了微生物的数量，进一步改善了磷钾矿粉在有机质中的分散和吸附、包埋、裹挟和磷、钾元素及其它有益元素的释出；所制备有机肥，其有效成分不易随水土流失，能改善土壤的理化性质，调节土壤的酸碱度，增加土壤中阳离子和有机质的含量，可作为基肥、追肥、种肥使用，尤其可作为绿色有机农业的专用含磷钾有机肥。

本发明中，所述m％为质量百分数。

附图说明

附图1为本发明添加磷钾矿粉的富营养有机肥的制备方法中，微晶化的磷钾矿粉微颗粒与有机质在混合、分散、发酵过程中的作用机理示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

(1)分别将80目磷灰石矿粉超细微晶化至-400目，100目钾长石矿粉超细微晶化至-1000目，再按质量比2：5比例混合；混料前检测磷矿粉p2o5含量21.3m％，钾矿粉k2o含量在8.2％；超细微晶化后的磷矿粉、钾矿粉的比表面积比例为0.3：1；

(2)将步骤(1)中超细微晶活化的磷矿粉、钾矿粉混合料，加入325目凹凸棒土5m％，混匀；

(3)将步骤(2)中的混合物按1：3干重比例加入牛粪中，混匀，使磷钾矿粉黏附在有机物颗粒表面或埋覆于有机质颗粒中；

(4)将步骤(3)中混合料含水量调至50％，发酵50天，再粉碎、造粒、干燥至含水量25％左右，制得本实施例添加磷钾矿粉的富营养有机肥。

实施例2

按基本与实施例1相同的方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别在于步骤(1)中磷灰石矿粉超细微晶化至-1000目，用于和-1000目钾矿粉的混合配料。超细微晶化后的-1000目磷矿粉、-1000目钾矿粉的比表面积比例为1.24：1。

实施例3

按基本与实施例1相同的方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别在于步骤(2)加入325目淀粉并混匀后，再加入0.01m％的解磷钾生物菌剂并混匀，其主要成分为芽孢杆菌、欧文氏菌。

实施例4

按基本与实施例1相同的方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别在于步骤(2)加入凹凸棒土5m％并混匀后，再加入0.03m％的实施例2所用解磷钾生物菌剂并混匀。

实施例5

按基本与实施例1相同的方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别在于步骤(1)中钾长石矿粉超细微晶活化前加入0.3m％的200目聚丙乙酸钠，在与实施例1将100目钾长石矿粉粉碎至-1000目的时间内可将钾长石矿粉超细粉碎至-2000目。超细微晶化后的磷矿粉、钾矿粉的比表面积比例为0.18：1。

实施例6

(1)将实施例1所用80目磷灰石矿粉、100目钾长石矿粉，按质量比1.5：5混合后超细微晶化至-800目；

(2)将步骤(1)中超细微晶活化的磷钾矿粉，加入325目凹凸棒土5m％，混匀；

(3)将步骤(2)中的混合物按1：3干重比例加入牛粪中，混匀，使磷钾矿粉黏附在有机物颗粒表面或埋覆于有机物颗粒中。

(4)将步骤(3)中混合料含水量调至60％，发酵60天，再粉碎、造粒、干燥至含水量25％左右，制得本实施例添加磷钾矿粉的富营养有机肥。

实施例7

(1)将另一种80目磷灰石矿粉、一种60目钾云母矿粉，按质量比1.6：5混合后超细微晶化至-800目；所用磷灰石矿粉p2o5含量26.8m％，钾云母矿粉k2o含量在10.5％；

(2)将步骤(1)中超细微晶活化的磷钾矿粉，加入325目凹凸棒土5m％，混匀，再加入0.05m％实施例2所用解磷钾生物菌剂；

(3)将步骤(2)中的混合物按1：0.5:2:0.5干重比例配入牛粪、粉碎玉米秸秆、蘑菇渣，混匀，使磷钾矿粉黏附在有机质颗粒表面或埋覆于有机物颗粒中。

(4)将步骤(3)中混合料含水量调至60m％，发酵60天，再粉碎、造粒、干燥至含水量25m％左右，制得本实施例添加磷钾矿粉的富营养有机肥。

对比例1

按基本与实施例1相同的方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别在于步骤(1)中钾长石矿粉超细微晶化至-400目时立即停止粉碎，用于和-400目磷矿粉的混合配料。超细微晶化后的-400目磷矿粉、-400目钾矿粉的比表面积比例为0.3：0.26。

对比例2

按基本与实施例1相同的方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别在于末进行步骤(3)的操作，即超细微晶活化的磷矿粉、钾矿粉混合料，末加入325目凹凸棒土就用于步骤(3)混入牛粪。

对比例3

按基本与实施例1相同的方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别在于末进行步骤(4)的发酵操作的厌氧消化过程，即将步骤(3)中混合料含水量调至50m％后，摊薄，在充分供应相对湿度100％空气的条件下存放50天，再粉碎、造粒、干燥至含水量25m％左右，制得本对比例添加磷钾矿粉的富营养有机肥。

对比例4

按与实施例1相同原料进行加工，采用不同方法制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥，区别包括将磷灰石矿粉、钾长石矿粉超细粉碎到更细的程度，微晶化处理的更好，但末进行步骤(3)-(4)的湿法发酵的厌氧消化过程。

具体步骤包括：

(1)分别将80目磷灰石矿粉超细微晶化至-1000目，100目钾长石矿粉超细微晶化至-2000目，再按质量比2：5比例混匀；超细微晶化后的磷矿粉、钾矿粉的比表面积比例为1.24：1.95；

(2)将步骤(1)中超细微晶活化的磷矿粉、钾矿粉混合料，加入325目凹凸棒土5m％，混匀；

(3)将步骤(2)中的混合物按1：3干重比例加入-120目干牛粪粉，混匀、造粒，制得本对比例添加磷钾矿粉的富营养有机肥。

对比例5

将对比例5粉碎至-1000目的磷灰石矿微晶化粉、-2000目钾长石矿微晶化粉，按质量比2：5比例混匀，加入325目凹凸棒土5m％，混匀，造粒，制得本对比例的超细磷钾矿复混肥。

对比例6

将实施例1步骤(3)中的牛粪，调含水量50％，发酵50天，再造粒、干燥至含水量25％左右，制得本对比例的牛粪发酵有机肥，末添加磷矿粉、钾矿粉。

应用试验

试验1施用本发明实施例、对比例所制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥、复混肥对西蓝花产量和土壤养分的影响。

a.材料与方法

将本发明产品在北方某地有机蔬菜大棚内进行应用试验，试验地土壤为黄褐土。试验地为有机种植，原来主要以普通农家肥为主要肥料，蔬菜常表现生长不良，产量较低，质量皆不够稳定。将每个实施例、对比例所制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥、复混肥分别用于试验，所有肥料都以基肥施入。每个试验小区设置面积为15m²，每例肥料设置三个小区进行平行试验，各小区管理措施相同。实施例1-7、对比例1-4所制备添加磷钾矿粉的富营养有机肥使用量6.5kg/15m²，对比例5的超细磷钾矿复混肥1.6kg/15m²，对比例6牛粪发酵有机肥5.0kg/15m²。肥料作为基肥施入前，所有小区土壤的肥沃水平较一致。

b.试验结果

表1是收获西蓝花的产量、质量情况统计，其中生长及产量、质量情况综合评分，越高越好。试验后实施例1-7的小区土壤肥沃程度都有显著提高。

表1西蓝花的产量、质量及综合评分情况。