专利名称：无污染高效复合肥料及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种制备由可蓄水和贮存植物养料的纤维基体构成的植物生长助剂，具体说是一种废弃纤维物质转化为无污染高效复合肥料及其生产方法。
植物生长只需水、空气、光便可生存以及某些液体或固体介质以保持植物的直立即可。然而，如果植物能够获取一些其它元素，则能改善其生长条件，通常认为自然界有三种元素，即氮、磷、钾，为植物生长基本所需。不过，最近有研究表明，在有硅元素，尤其是硅元素以硅酸形式存在的条件下，植物的生长可以得到显著改善。因为硅是自然界中第二位最丰富的固体元素，广泛存在于大多数的土壤结构中，所以过去人们往往忽略掉了植物对硅元素的需求。硅同时还具有增强植物根系和杆茎之间的电位差，以刺激植物的健康发展的功能。一些微量元素，例如铁、铜、锌、镁和锰，对植物的生长也有贡献。植物的这些养料来源有两种，一是天然的，一是人工合成的。植物既可以吸收天然的也可吸收人工合成的养料来促进其生长。天然的植物养料来源通常指腐烂的植被或动物的排泄物。尽管这种来源对环境无害，但也有不足之处。其一，很难，甚至根本不可能预测养料的准确组成，这一组成的变化范围相当大；其二，植物对养料的吸收速度取决于腐烂的程度；其三，有可能造成疾病的传播，尤其是动物的粪便(例如，猪粪、牛粪或鸡粪)带有大量的病菌。另一方面，人工合成的物质，尤其是那些以可溶性盐类形式存在的合成物也会带来一些问题。人们发现，在施肥时，只有8％左右的肥料保留在植物根系附近，其余的则很快地被滤而损失在水表里，从而成为主要的水污染源。因而游离的合成物质不仅成为对环境有害的物质，而且只能作为极短时期的植物养料供给，在某些场合，甚至需要每两个星期施一次肥，这样做是很不经济的。针对这种情况，目前也发展了一些延缓释放体系，但它们主要是由一些可溶性生物降解的高分子材料构成，将植物养料封装于其中，使其缓慢地释放出来。这种系统相对而言比较昂贵，因而并不是普遍适用于各种植物的生长需求。此外，如果植物不能得到足够的水分供应，就不能生存，自然降丽和露水在某些地区不足以植物的需求，所以通常人工浇灌是必要的，但也是十分昂贵的，在干旱地区有时甚至是不现实的。因而，有必要发展一种经济，有效的方法和体系，能够科学地，适时地控制对生长中的植物输送养料；并能在正常条件和干燥的条件下均能贮存和供应水分，而不违背自然环境法则，不会由于对化学物质的淋溶缺乏控制而造成对地下水源的污染。
本发明的主要目的是防止可溶性的植物养料从纤维基体中淋溶出来而成为地下水、河流及湖泊的污染源，或者将之降至最低限度。
本发明的进一步目的是为植物提供水分的补充来源，尤其是干旱条件下的水分来源。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种无污染高效复合肥料，其特征在于它由化学上和物理上均结合在一起的生长单元组成，该生长单元包括一种可蓄水的纤维基体，该纤维基体由中空的纤维素纤维用粘合剂组合在一起，形成微毛细管，其中贮存着植物养料；一种水凝胶的结晶体海绵状结构，可以进一步增强各个生长单元在一段时期内的蓄水能力；一种极化剂，可将一定电势差传给每一个生长单元，从而吸引植物的根系；一种凝胶状的表面活化剂，可对颗粒表面进行保护，以防止植物养料的流失；极少量的惰性微生物覆盖层，在应用过程中它们与水分接触后被重新激活并大量繁殖，能够在一段较短时期内把纤维素纤维消化掉，合成腐殖酸，最终形成腐殖土。
本发明无污染高效复合肥料的生产方法是纤维物质废弃物经分选后由进料系统送入一级粉碎装置，经初步粉碎后再送入二级粉碎装置，进一步磨碎成细纤维，这些纤维在反应器中经与杀菌剂和氧化剂的阴离子溶液反应后脱去其软芯部分，随后在同一反应器中相继以一定顺序与极化介质的阴离子溶液、植物养料、粘合剂、水凝胶和乳化剂或表面活化剂凝胶混合，混合物然后用传送装置送入造粒机，形成颗粒后经传送皮带穿过电磁场，进行极化处理后进入包装系统包装。
本发明的积极效果在于1、利用各种废弃的纤维物质作为主要原料，因而成本很低。
2、高浓度的植物养料贮存，一次性施肥便可满足农作物整个生长季节的需要。
3、凝胶状的表面包复层防止了可能发生的灼烧种子现象以及化学剂对植物根系的损伤。
4、水凝胶与中空的纤维素纤维为在干旱条件下的植物贮备了补充水源。
5、植物养料贮存在纤维基体中，只有当植物根系穿透胶状包复膜层时才会释放给植物，这样一种给植物按需提供营养的系统比现有的带包复层的“慢性释放”颗粒要优越得多。后者不管植物需要与否，都在释放养料。
6、实际上消除了植物养料的流失。这样不仅比较经济，更重要的是防止了对地下水的污染。
7、纤维基体颗粒受极化后可吸引植物的根系，从而显著地减少了浪费，使所需营养料剂的量大大减小。
以下结合实施例对本发明作详细说明。
附图
是本发明一个较佳实施例的生产流程图。
本发明的无污染高效复合肥料，是利用废弃纤维物质作为主要原料加工成植物的生长助剂，这种植物生长助剂由一些化学上和物理上均结合在一起的生长单元组成。它们包括一种可蓄水的纤维基体，由众多中空的纤维素纤维组成，它们形成大量的微毛细管，其中贮存着一定量选定的植物养料，这些纤维由粘合剂组合在一起；一种水凝胶的结晶体海绵状结构，可以进一步增强各个生长单元在一段时期内的蓄水能力；一种极化剂，可将一定电势差传给每一个生长单元，从而吸引植物的根系；一种凝胶状的表面活化剂，可对颗粒表面进行保护，以防止植物养料的流失；极少量的惰性微生物覆盖层，在应用过程中它们与水份接触后被重新激活并大量繁殖，能够在一段较短时期内把纤维素纤维消化掉，合成腐殖酸，最终形成腐殖土。为了脱掉纤维素纤维中超短纤维，将纤维素纤维浸渍于维持在60°左右温度下的含磷的饱和极化溶液中，就会脱掉其中的超短纤维，留下大量的微毛细管，它们将会吸收和贮存任何以可溶性或胶体状态出现的物质。所谓含磷的极化溶液，意指将无水的五氧化二磷溶解于至少为20000千高斯的磁通量作用下的水中。通常钝态水分子中的氢—氧键之间的相位角为105°，经过电磁极化后的这一角度可增加至高达135°，因而可溶性积商大大增加，使电解质的离子浓度至少可以增加两倍，这样一种溶液可以看作是一种超浓度的溶液。为了减少淋溶发生的机会，需要将这些松散的纤维基体聚集在一起，这一点可以通过添加某种粘合剂来实现，例如，可以采用一种由硅酸衍生出来的粘合剂，它含有羟基和羧基官能团，具有电价键合的功能，属于这一类并用于本发明的粘合剂为硅酸钾。上述的植物养料包括，但并不局限于氮(N)、氧(O)、钾(Ka)、磷(P)、硅(Si)、锌(Zn)、铁(Fe)、镁(Mg)、硫(S)、硼(B)、硒(Se)、铬(Cr)和钙(Ca)。所有上述元素均以可溶性盐和氮基酸的形式存在，可以被植物在正常生长过程中吸收。上述的水凝胶是一种一价的有机酸四元氯化铵。上述的极化剂为一种极细的铁粒，这种铁粒以铁酸盐的形式，即粉末的铁的羰基形式存在。上述的凝胶状的表面活化剂为聚氧丙烯和聚氧乙烯的成块双聚合物。上述的微生物是从具有合成酶纤维能力的细菌类，包括根菌属和放线菌属、或真菌类，包括Phanerochaetchryso sporium，筛选出来的。上述的植物养料贮存在纤维基体中并被一层凝胶状膜所包围，因而防止了植物养料淋溶到地下水源中造成污染。上述的纤维基体，即生长单元可以很容易为植物根系所穿透，因而可以吸收其中所贮存的植物养料。本发明挤压成型后的生长单元颗粒在一磁场中停留1-10毫秒，该磁场强度为5000至20000千高斯，因而其极性可用常规仪器确定和测量，但其个别的颗粒或生长单元并不会因此而聚集成团。
本发明的生产工艺请参阅附图所示。纤维物质废弃物经分选后由进料系统1送入一级粉碎装置2经初步粉碎后再送入二级粉碎装置3进一步磨碎成细纤维。这些纤维在反应器4中经与杀菌剂和氧化剂的阴离子溶液9反应后脱去其软芯部分。随后在同一反应器中相继以一定顺序与极化介质的阴离子溶液10、植物养料11、粘合剂12、水凝胶13、和乳化剂或表面活化剂凝胶14混合。混合物然后用传送装置5送入造粒机6，形成颗粒后经传送皮带7穿过电磁场15进行极化处理后进入包装系统8包装后出厂。
权利要求
1.一种无污染高效复合肥料，其特征在于它由化学上和物理上均结合在一起的生长单元组成，该生长单元包括(1)一种可蓄水的纤维基体，该纤维基体由中空的纤维素纤维用粘合剂组合在一起，形成微毛细管，其中贮存着植物养料，(2)一种水凝胶的结晶体海绵状结构，(3)一种极化剂，(4)一种凝胶状的表面活化剂，(5)惰性微生物覆盖层。
2.根据权利要求1所述的无污染高效复合肥料，其特征在于包括一种将纤维素纤维浸渍在一种氧化剂的饱和溶液中脱掉其短纤维核的方法。
3.根据权要求1或2所述的无污染高效复合肥料，其特征在于包括一种制取阴离子化溶液的方法，这种阴离子化溶液由水制成，水分子在至少为20000千高斯的磁通量作用下，其氢氧键的相位角由105°增加至135°
4.根据权利要求1或2所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中氧化剂为五氧化二磷。
5.根据权利要求1所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中粘合剂为一种硅酸盐。
6.根据权利要求1或5所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中硅酸盐为硅酸钾。
7.根据权利要求1所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中包含的植物养料以可溶性盐和氨基酸的形式存在，包括，氮(N)、氧(O)、钾(K)、磷(P)、硅(Si)、铜(Cu)、锌(Zn)、铁(Fe)、锰(Mn)、镁(Mg)、硫(S)、硼(B)、硒(Se)、铬(Cr)及钙(Ca)。
8.根据权利要求1所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中水凝胶是一种一价的有机酸四元氯化铵。
9.根据权利要求1所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中极化剂为一种极细的铁粒。
10.根据权利要求1或9所述的无污染高效复合肥料，其特征在于所述的铁粒以粉末状的铁的羰基形式存在。
11.根据权利要求1所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中凝胶状的表面活化剂为聚氧丙烯和聚氧乙烯的成块双聚合物。
12.根据权利要求1所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中微生物是从具有合成酶纤维能力的细菌类，包括根菌属和放线菌属或真菌类，包括Phanerochaetechrysosporium，筛选出来的。
13.根据权利要求1、2、5、7、8、9、11或12所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中植物养料贮存在纤维基体中并被一层凝胶状膜所包围。
14.根据权利要求1、2、5、7、8、9、11或12所述的无污染高效复合肥料，其特征在于生长单元可以很容易为植物根系所穿透。
15.根据权利要求1、2、5、7、8、9、11或12所述的无污染高效复合肥料，其特征在于其中挤压成型后的生长单元颗粒在一磁场中停留1-10毫秒，该磁场强度为5000至20000千高斯。
16.一种生产权利要求1所述的无污染高效复合肥料的方法，其特征在于纤维物质废弃物经分选后，由进料系统(1)送入一级粉碎装置(2)，经初步粉碎后再送入二级粉碎装置(3)，进一步磨碎成细纤维，该纤维在反应器(4)中经与杀菌剂和氧化剂的阴离子溶液(9)反应后脱去其软芯部分，随后在同一反应器中相继以顺序与极化介质的阴离子溶液(10)、植物养料(11)、粘合剂(12)、水凝胶(13)和乳化剂或表面活化剂凝胶(14)混合成混合物，然后用传送装置(5)送入造粒机(6)，形成颗粒后经传送带(7)，穿过电磁场(15)进行极化处理后进入包装系统(8)包装。
全文摘要
本发明涉及一种无污染高效复合肥料及其生产方法，它由化学上和物理上结合在一起的生长单元组成，该生长单元包括一种可蓄水的纤维基体、一种水凝胶的结晶体海绵状结构、一种极化剂、一种凝胶状的表面活化剂及极少量的惰性微生物覆盖层。其生产工艺为原料经粉碎成细纤维后，进入反应器脱去其软芯部分，并相继以一定顺序与别的组分混合，然后送入造粒机形成颗粒后穿过电磁场进行极化处理后包装出厂。
文档编号A01G13/00GK1167100SQ9710641
公开日1997年12月10日 申请日期1997年5月9日 优先权日1997年5月9日
发明者张健, 沈继元 申请人:沈继元