本發(fā)明涉及復(fù)合肥，具體涉及吸附性能高的生物炭肥及其制備方法。
背景技術(shù)：
不論是在糧食作物還是在經(jīng)濟作物的種植領(lǐng)域，長久以來就采用施肥的手段來提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量。從最早的施用農(nóng)家有機肥到施用無機肥，再到施用有機無機復(fù)合肥。施肥種類、施肥量及配比等對糧食作物或經(jīng)濟作物產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的影響。傳統(tǒng)的肥料尤其是有機無機復(fù)合肥雖然在提高作物產(chǎn)量方面起到了不錯的效果。但是，傳統(tǒng)的肥料存在成分和養(yǎng)分配比不合理，幾乎不能恢復(fù)土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)，甚至還會產(chǎn)生副作用，造成土壤板結(jié)等。
復(fù)合肥料是指含有兩種或兩種以上營養(yǎng)元素的化肥，復(fù)合肥具有養(yǎng)分含量高、副成分少且物理性狀好等優(yōu)點，對于平衡施肥，提高肥料利用率，促進(jìn)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有著十分重要的作用。
生物炭是生物有機材料(生物質(zhì))在缺氧或絕氧環(huán)境中，經(jīng)高溫?zé)崃呀夂笊傻墓虘B(tài)產(chǎn)物。既可作為高品質(zhì)能源、土壤改良劑，也可作為還原劑、肥料緩釋載體及二氧化碳封存劑等，已廣泛應(yīng)用于固碳減排、水源凈化、重金屬吸附和土壤改良等，可在一定程度上為氣候變化、環(huán)境污染和土壤功能退化等全球關(guān)切的熱點問題提供解決方案。它是在低氧環(huán)境下，通過高溫裂解將木材、草、玉米稈或其它農(nóng)作物廢物碳化而成。生物炭雖可作為肥料，但其微孔結(jié)構(gòu)較少、比表面積較低，且保留的營養(yǎng)元素包括微量元素較少，因此使用時一般需要添加其他肥料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供吸附性能高的生物炭肥及其制備方法。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：
一種吸附性能高的生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
生物質(zhì)原料60-80份，人畜糞便30-40份，添加劑15-25份。
其中，所述生物質(zhì)原料為玉米秸稈、小麥秸稈、水稻秸稈、棉花秸稈、玉米芯、棉籽殼、稻殼、花生殼、豆殼、果殼、甘蔗渣、果皮、菜葉菜幫、等外果、殘次果、樹木殘枝、木屑中的一種或兩種以上的混合物，含水量控制在8-10％。
所述人畜糞便是將選取的人畜糞便曬干或烘干，粉碎成粉末，混勻而成，含水量控制在18-20％。
所述添加劑為草木灰用水溶解后，用氨水調(diào)節(jié)PH至8.0-8.5，然后過濾，冷凍干燥而成。
上述吸附性能高的生物炭肥的制備方法，包括如下步驟：
(1)將生物質(zhì)原料干燥、粉碎成粉末，備用；
(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中，攪拌均勻，得到混合物1；
(3)將制備后的草木灰加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中，攪拌均勻，獲得混合物2；
(4)以高錳酸鈉為處理劑，將高錳酸鈉和水按固液比為1︰20-30進(jìn)行混合，得到混合液；再將步驟(3)中所得的混合物2放入混合液中浸漬，其中混合物2和高錳酸鹽的質(zhì)量比為2-5︰1，浸漬處理時間為4-16小時，得混合物3；
(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物3放入熱解物料倉，倉內(nèi)填充率大于80％，將物料倉加熱至150-180℃，并保溫20-40分鐘，利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉內(nèi)殘留空氣充分排出；
(6)將經(jīng)步驟(5)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中，升溫240-260℃，保持該溫度10-12分鐘，然后在5分鐘內(nèi)升溫至460-480℃，并保持該溫度3-4h，然后在3-5分鐘內(nèi)急冷至150-180℃，保持該溫度30-50分鐘，使物料充分完成碳化后自然冷卻，得到所述的高吸附性能生物炭肥。
本發(fā)明的優(yōu)點為：本發(fā)明的生物炭具有較大的比表面積，提高了土壤的有機質(zhì)含量；使用人畜糞便和生物質(zhì)混合物作為主要原料，較僅利用生物質(zhì)作原料獲取的生物炭肥含有更豐富的氮、磷、鉀和微量元素。作為低成本非化學(xué)肥料，本發(fā)明產(chǎn)品可以為有機農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)提供產(chǎn)量上的保證，制備方法簡單、可控、易實施，在有效處理了人畜糞便和生物質(zhì)的同時，比傳統(tǒng)生物炭肥具有更高的吸附性能和更高的肥效，可以在一定范圍內(nèi)代替化肥施用，具有工業(yè)化推廣的前景，以及顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
實施例1
一種吸附性能高的生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
生物質(zhì)原料60份，人畜糞便30份，添加劑15份。
其中，所述生物質(zhì)原料為玉米秸稈、棉花秸稈、玉米芯、豆殼、果殼、甘蔗渣、樹木殘枝、木屑，含水量控制在8％。
所述人畜糞便是將選取的人畜糞便曬干，粉碎成粉末，混勻而成，含水量控制在18％。
所述添加劑為草木灰用水溶解后，用氨水調(diào)節(jié)PH至8.0，然后過濾，冷凍干燥而成。
上述吸附性能高的生物炭肥的制備方法，包括如下步驟：
(1)將生物質(zhì)原料干燥、粉碎成粉末，備用；
(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中，攪拌均勻，得到混合物1；
(3)將制備后的草木灰加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中，攪拌均勻，獲得混合物2；
(4)以高錳酸鈉為處理劑，將高錳酸鈉和水按固液比為1︰20進(jìn)行混合，得到混合液；再將步驟(3)中所得的混合物2放入混合液中浸漬，其中混合物2和高錳酸鹽的質(zhì)量比為2︰1，浸漬處理時間為4小時，得混合物3；
(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物3放入熱解物料倉，倉內(nèi)填充率82％，將物料倉加熱至150℃，并保溫20分鐘，利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉內(nèi)殘留空氣充分排出；
(6)將經(jīng)步驟(5)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中，升溫240℃，保持該溫度10分鐘，然后在5分鐘內(nèi)升溫至460℃，并保持該溫度3h，然后在3分鐘內(nèi)急冷至150℃，保持該溫度30分鐘，使物料充分完成碳化后自然冷卻，得到所述的高吸附性能生物炭肥。
所得到的生物炭肥的比表面積為625m3/g，按每畝施用220kg的該生物炭肥6個月后，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量減少62％，而與不施用該生物肥而使用普通復(fù)混肥比較，作物中的重金屬還少37％，證明土壤中的重金屬被吸附到生物炭中固化。
實施例2
一種吸附性能高的生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
生物質(zhì)原料70份，人畜糞便35份，添加劑20份。
其中，所述生物質(zhì)原料為小麥秸稈、水稻秸稈、玉米芯、棉籽殼、稻殼、花生殼、甘蔗渣，含水量控制在9％。
所述人畜糞便是將選取的人畜糞便烘干，粉碎成粉末，混勻而成，含水量控制在19％。
所述添加劑為草木灰用水溶解后，用氨水調(diào)節(jié)PH至8.2，然后過濾，冷凍干燥而成。
上述吸附性能高的生物炭肥的制備方法，包括如下步驟：
(1)將生物質(zhì)原料干燥、粉碎成粉末，備用；
(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中，攪拌均勻，得到混合物1；
(3)將制備后的草木灰加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中，攪拌均勻，獲得混合物2；
(4)以高錳酸鈉為處理劑，將高錳酸鈉和水按固液比為1︰25進(jìn)行混合，得到混合液；再將步驟(3)中所得的混合物2放入混合液中浸漬，其中混合物2和高錳酸鹽的質(zhì)量比為4︰1，浸漬處理時間為10小時，得混合物3。
(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物3放入熱解物料倉，倉內(nèi)填充率85％，將物料倉加熱至165℃，并保溫30分鐘，利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉內(nèi)殘留空氣充分排出；
(6)將經(jīng)步驟(5)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中，升溫250℃，保持該溫度11分鐘，然后在5分鐘內(nèi)升溫至470℃，并保持該溫度3.5h，然后在4分鐘內(nèi)急冷至165℃，保持該溫度40分鐘，使物料充分完成碳化后自然冷卻，得到所述的高吸附性能生物炭肥。
所得到的生物炭肥的比表面積為650m3/g，按每畝施用220kg的該生物炭肥6個月后，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量減少65％，而與不施用該生物肥而使用普通復(fù)混肥比較，作物中的重金屬還少39％，證明土壤中的重金屬被吸附到生物炭中固化。
實施例3
一種吸附性能高的生物炭肥，由下述重量份的原料制成：
生物質(zhì)原料80份，人畜糞便40份，添加劑25份。
其中，所述生物質(zhì)原料為水稻秸稈、棉花秸稈、棉籽殼、稻殼、花生殼、果皮、菜葉菜幫、殘次果、樹木殘枝，含水量控制在10％。
所述人畜糞便是將選取的人畜糞便烘干，粉碎成粉末，混勻而成，含水量控制在20％。
所述添加劑為草木灰用水溶解后，用氨水調(diào)節(jié)PH至8.5，然后過濾，冷凍干燥而成。
上述吸附性能高的生物炭肥的制備方法，包括如下步驟：
(1)將生物質(zhì)原料干燥、粉碎成粉末，備用；
(2)將人畜糞便放入上述生物質(zhì)原料中，攪拌均勻，得到混合物1；
(3)將制備后的草木灰加入上述生物質(zhì)原料與人畜糞便的混合物中，攪拌均勻，獲得混合物2；
(4)以高錳酸鈉為處理劑，將高錳酸鈉和水按固液比為1︰30進(jìn)行混合，得到混合液；再將步驟(3)中所得的混合物2放入混合液中浸漬，其中混合物2和高錳酸鹽的質(zhì)量比為5︰1，浸漬處理時間為16小時，得混合物3。
(5)將經(jīng)步驟(4)處理后的混合物3放入熱解物料倉，倉內(nèi)填充率90％，將物料倉加熱至180℃，并保溫40分鐘，利用產(chǎn)生的水蒸氣將倉內(nèi)殘留空氣充分排出；
(6)將經(jīng)步驟(5)處理后的混合物送入裂解設(shè)備中，升溫260℃，保持該溫度12分鐘，然后在5分鐘內(nèi)升溫至480℃，并保持該溫度4h，然后在5分鐘內(nèi)急冷至180℃，保持該溫度50分鐘，使物料充分完成碳化后自然冷卻，得到所述的高吸附性能生物炭肥。
所得到的生物炭肥的比表面積為700m3/g，按每畝施用220kg的該生物炭肥6個月后，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)土壤中重金屬含量減少68％，而與不施用該生物肥而使用普通復(fù)混肥比較，作物中的重金屬還少42％，證明土壤中的重金屬被吸附到生物炭中固化。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。