一种以生物质灰制备土壤改良剂和缓释复合肥的方法技术

本发明专利技术涉及一种以生物质灰制备土壤改良剂和缓释复合肥的方法，实现了生物质灰与腐殖酸的高效融合，不仅能够降低生物质灰的碱性，有效解决铵态氮肥遇到生物质灰分解的问题，提高生物质灰中有效硅含量，也能提高灰渣中的养分利用率，制备的土壤改良剂改善土壤理化性质，保持土壤中水分，制备的缓释复合肥既具有速效性，又具有作用长久性，同时加工过程无新的废物产生，不但解决了生物质灰的环境负荷问题，实现生物质灰的综合利用，还能产生显著的经济效益，符合节能减排的需求，有着极大的应用和推广价值。用和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种以生物质灰制备土壤改良剂和缓释复合肥的方法


[0001]本专利技术涉及一种土壤改良剂和缓释复合肥的制备方法，特别涉及一种以生物质灰为原料制备土壤改良剂和缓释复合肥的方法。

技术介绍

[0002]随着环保和节能减排的政策推进，利用秸秆等材料的生物质发电项目不断建成运行，同时产生了大量的发电残渣—生物质灰。目前全国约400家生物质电厂，年产生物质灰达1600万吨以上，主要处理方法是填埋或租地堆放，处理成本高，且会衍生出一系列环境问题和潜在风险，急需寻找新的消纳出路。
[0003]当前，土壤和土地退化问题已严重威胁着全世界范围农业的可持续性发展。土壤退化主要表现形式包括土壤侵蚀、土壤酸化、土壤养分贫瘠化、土壤粘重化、土壤污染毒化等，导致作物减产甚至不再适宜耕种，严重制约了农业可持续发展。土壤改良剂能够改变土壤环境，改善土壤质量使得退化土壤能够再次适宜耕种。目前常见的改良剂包括石灰、有机物料、土壤调理剂等。然而，长期施用石灰用于酸性土壤的改良，土壤的孔隙结构可能会被破坏，导致土壤板结和透气性下降，影响作物的正常生长，甚至会导致二次酸化；在土壤中施入有机物料后，虽然能够增加土壤有机质含量，但是有机物料在土壤中遇水可能会发酵产生高温，影响植物根系生长，而且有机物料多是动物粪便，如未经腐熟就直接添加到土壤中，会导致大量的寄生虫卵及致病微生物在土壤中累积，影响土壤环境质量，加快土壤退化速率。因此，寻找新型改良剂来替代传统改良方法是亟待解决的问题。
[0004]此外，中低产农田每年施入大量的氮、磷、钾等肥料，我国每年仅氮肥的消耗量就高达3300多万吨，但其中作物的肥料利用率仅为30％
‑
40％，大部分的肥料以淋滤或挥发等方式损失。这不仅造成了资源的大量浪费，同时淋失的氮素、磷素对地表水和地下水造成了严重污染。为了提高肥料利用率，具有缓释性的肥料发展成为主流产品，近年来，以吸附材料为载体的基质复合缓释肥料成为了研究热点。其中，生物炭被誉为一种优良的吸附载体材料引起了广泛的关注和研究。Shi等研究表明生物炭基缓释肥料中的氮淋失率相对减少70％左右，施入土壤后玉米生物量也显著增加。然而生物炭的制备工艺十分复杂、生产成本相对较高，为此寻找一种成本低廉、性能优良的载体替代材料制备缓释复合肥至关重要。
[0005]生物质灰具有疏松多孔结构，通气性和透水性良好，比表面积大、表面能高、孔隙度大，吸水和吸气能力强，主要成分是硅、钙、镁、磷、钾、锰、铁、铜、锌等元素，这些营养元素是植物生长必需而且土壤中所缺乏的，可以在土壤中缓慢释放，供给植物吸收利用。现有公开的以生物质电厂灰为主要原料的土壤调理剂添加了锯末，在调节土壤酸性的同时改善土壤板结，也可添加普通化肥补充酸性土壤氮、磷、钾元素的缺失，但较难解决酸性土壤钙、镁和锌等元素的缺失。此外，生物质灰pH值8
‑
13，碱性较高，一方面若是直接将生物质灰施撒在土地上会使土壤盐碱化，发生植物烧根现象，另一方面若是将大量生物质灰直接加入肥料中，也会造成铵态氮肥分解，极大限制了其在农林、肥料中的广泛应用。因此，生产过程中使用酸度调节剂降低生物质灰的碱性是十分必要的。现有的利用植物秸秆灰渣生产多元素
肥料的方法以植物秸秆燃烧、裂解、气化后形成的灰渣为主要原料，加入无机废酸、农用有机酸或有机固体废弃物降低pH值；该方法虽然降低了生物质灰的pH，但存在生产周期长、生产成本高、肥料养分比例不合理的缺点。还有方法使用木醋液降低生物质灰的pH，生物质灰用量较大，生产的缓释肥对K、Ca及Na离子具有一定控释作用，但因木醋液、木焦油的生产工艺复杂、价格昂贵，使得该缓释肥生产成本较高，导致产品价格居高，限制了产品的应用范围，不利于其工业化生产。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术对生物质灰进一步利用，提出以生物质灰为原料制备的土壤改良剂和缓释复合肥。
[0007]本专利技术提供的一种以生物质灰制备的土壤改良剂，制备方法包括以下步骤：
[0008](1)将洗净后的生物质灰与腐殖酸按照生物质灰50
‑
100重量份，腐殖酸12
‑
25重量份混合后，置于带有蒸汽发生器的回转窑进行反应，蒸汽活化反应温度为80
‑
150℃，反应时间60
‑
180min，反应后经自然干燥得到载体材料；
[0009](2)将冷却后的载体材料与3
‑
10重量份的粘结剂搅拌混合均匀后进行挤压造粒；将满足粒度要求的颗粒用烘干机烘干，控制水分不大于5％，冷却后得到成品土壤改良剂。
[0010]进一步的，步骤(1)中所述的生物质灰与腐殖酸的掺杂质量比为1
‑
4。所述生物质灰与腐殖酸的细度控制在80
‑
100目。
[0011]进一步的，步骤(1)中所述的蒸汽发生器所产生的蒸汽流量为40kg
‑
60kg/h；回转窑的升温速率稳定在8
‑
12℃/min，旋转速率稳定在6
‑
8r/min。
[0012]进一步的，步骤(2)中所述的粘结剂为高岭土、膨润土或凹凸棒粘土等。
[0013]进一步的，步骤(2)中挤压造粒后的颗粒进行筛分，粒度小于1mm和大于5mm的颗粒，进入造粒机进行二次造粒；粒度大于1mm且小于5mm的满足粒度要求。
[0014]所得土壤改良剂按照每亩5
‑
30kg的用量，撒施于小麦、水稻、玉米、大豆的农田中，改善土壤理化性质，保持土壤中水分。
[0015]本专利技术提供的一种以生物质灰制备的缓释复合肥，制备方法包括以下步骤：
[0016](1)将洗净后的生物质灰与腐殖酸按照生物质灰50
‑
100重量份，腐殖酸12
‑
25重量份混合后，置于带有蒸汽发生器的回转窑进行反应，蒸汽活化反应温度为80
‑
150℃，反应时间60
‑
180min，反应后经自然干燥得到载体材料；
[0017](2)将冷却后的载体材料与5
‑
20重量份的氮源、5
‑
15重量份的磷源、5
‑
10重量份的钾源及160
‑
180重量份的水混合，充分搅拌吸附1
‑
3h后烘干、粉碎制得肥料缓释材料；
[0018](3)将肥料缓释材料与3
‑
10重量份的粘结剂搅拌混合均匀后进行挤压造粒；将满足粒度要求的颗粒用烘干机烘干，控制水分不大于5％，冷却后得到成品缓释复合肥。
[0019]进一步的，步骤(1)中所述的生物质灰与腐殖酸的掺杂质量比为1
‑
4。所述生物质灰与腐殖酸的细度控制在80
‑
100目。
[0020]进一步的，步骤(1)中所述的蒸汽发生器所产生的蒸汽流量为40kg
‑
60kg/h；回转窑的升温速率稳定在8
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以生物质灰制备土壤改良剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将洗净后的生物质灰与腐殖酸按照生物质灰50
‑
100重量份，腐殖酸12
‑
25重量份混合后，置于带有蒸汽发生器的回转窑进行反应，蒸汽活化反应温度为80
‑
150℃，反应时间60
‑
180min，反应后经自然干燥得到载体材料；(2)将冷却后的载体材料与3
‑
10重量份的粘结剂搅拌混合均匀后进行挤压造粒；将满足粒度要求的颗粒用烘干机烘干，控制水分不大于5％，冷却后得到成品土壤改良剂。2.根据权利要求1所述的一种以生物质灰制备土壤改良剂的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的生物质灰与腐殖酸的掺杂质量比为1
‑
4；所述生物质灰与腐殖酸的细度控制在80
‑
100目；作为优选，所述的生物质灰pH值为8
‑
13，腐殖酸pH值为4
‑
6。3.根据权利要求1所述的一种以生物质灰制备土壤改良剂的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的蒸汽发生器所产生的蒸汽流量为40kg
‑
60kg/h；回转窑的升温速率稳定在8
‑
12℃/min，旋转速率稳定在6
‑
8r/min。4.根据权利要求1所述的一种以生物质灰制备土壤改良剂的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的粘结剂为高岭土、膨润土或凹凸棒粘土；挤压造粒后的颗粒进行筛分，粒度小于1mm和大于5mm的颗粒，进入造粒机进行二次造粒；粒度大于1mm且小于5mm的满足粒度要求。5.一种以生物质灰制备的土壤改良剂，其特征在于：由权利要求1
‑
4任意一项所述的一种以生物质灰制备土壤改良剂的方法制得。6.一种以生物质灰制备缓释复合肥的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将洗净后的生物质灰与腐殖酸按照生物质灰50
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100重量份，腐殖酸12
‑
25重量份混合后，置于带有蒸汽发生器的回转窑进行反应，蒸汽活化反应温度为80
‑
150℃，反应时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏存弟，郝彦博，程妍，邹吉远，徐少南，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：