專利名稱:雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化肥領(lǐng)域，特別涉及一種利用碳酸氫銨在改性硅藻土作用下緩釋二氧化碳?xì)怏w機(jī)理制備的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑及其制造方法。
背景技術(shù)：
二氧化碳(CO2)是作物光合作用所必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育起著與水肥同等的作用。許多國家都非常重視二氧化碳的人工補(bǔ)充，把二氧化碳稱為“氣肥”，并把二氧化碳追肥列為作物增產(chǎn)的重要措施。1920年，德國首先提出“碳酸氣施肥”技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)基于作物生長(zhǎng)過程中進(jìn)行光合作用需要大量CO2的機(jī)理，在大棚內(nèi)通過特定裝置生成排出CO2，以補(bǔ)充密閉大棚中CO2的不足，從而提高植物光合作用速率，達(dá)到增產(chǎn)(增幅20％～30％)、增強(qiáng)抗病力、提高蔬菜、水果品質(zhì)、提早上市、增加大棚效益的目的。
一般作物正常生長(zhǎng)所需CO2的濃度為1000ppm左右，而空氣中的CO2含量一般占體積的360ppm左右，遠(yuǎn)低于光合作用的最適濃度，因此不能滿足作物的需要。尤其是在溫室、大棚等保護(hù)設(shè)施內(nèi)栽培蔬菜作物，由于較少通風(fēng)換氣，早晨日出后，作物光合作用加強(qiáng)，大量消耗溫棚內(nèi)積存的二氧化碳，使其濃度急劇下降。日出后1小時(shí)，二氧化碳濃度下降至300ppm(空氣中二氧化碳濃度約為360ppm)左右；日出后2～3小時(shí)后，如不通風(fēng)換氣，其濃度將繼續(xù)下降，甚至降到作物的二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)80～150ppm。這時(shí)，由于二氧化碳的濃度過低，作物的光合作用基本停止，如果二氧化碳得不到補(bǔ)充，經(jīng)常處于虧缺狀態(tài)，作物將長(zhǎng)期處于CO2短缺狀態(tài)，造成作物養(yǎng)分積累減少，生長(zhǎng)緩慢，老化加快，病蟲害加重。因此，在適宜濃度范圍內(nèi)進(jìn)行二氧化碳施肥，對(duì)提高作物光合強(qiáng)度，增加干物質(zhì)積累，進(jìn)而提高產(chǎn)量十分必要。根據(jù)現(xiàn)有的國內(nèi)外資料報(bào)道，合理增施二氧化碳?xì)夥?，可使作物的成熟期提?～10天，收獲期延長(zhǎng)15～20天，產(chǎn)量增加20～50％，有的甚至成倍增加。同時(shí)，作物的外形美觀，質(zhì)量提高，營養(yǎng)成分增加，口感改善，病蟲害減少，可以減少農(nóng)藥用量50％。
傳統(tǒng)的二氧化碳?xì)夥实闹饕┓欧绞娇煞譃楦杀勇穹?、二氧化碳發(fā)生爐，二氧化碳燃燒棒、生物法以及化學(xué)反應(yīng)生成法。干冰坑埋法費(fèi)用較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且二氧化碳?xì)怏w密度大于空氣，從地面向空氣中釋放比較因難，不利于作物吸收；二氧化碳發(fā)生爐需架設(shè)一個(gè)6～7米的煙筒，且要求有電源，操作復(fù)雜，如操作不當(dāng)，還可能引起二氧化碳中毒，同時(shí)其二氧化碳?xì)怏w的制造費(fèi)用較高；二氧化碳燃燒棒在使用中，由于本身的高溫，容易對(duì)作物造成傷害，同時(shí)燃燒后的灰燼由于含有起催化作用的金屬元素，會(huì)有一定的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，容易影響土壤結(jié)構(gòu)；生物法可以利用釀造工業(yè)尾氣如酒精廠生產(chǎn)的酒精時(shí)產(chǎn)生二氧化碳，可制成干冰或液態(tài)二氧化碳，再直接施入，可以獲得的較純正氣體，但一次性投資過大；生物法也可以通過增施有機(jī)肥和畜禽類糞便來實(shí)現(xiàn)，利用微生物發(fā)酵產(chǎn)生二氧化碳，優(yōu)點(diǎn)是不需設(shè)備，投資，原料就地取材，成本低，但產(chǎn)氣緩慢，氣量不易控制，同時(shí)產(chǎn)生有害氣體，如氮氧化物以及硫化氫等，造成環(huán)境污染；生物法同樣可以通過在溫棚室內(nèi)培養(yǎng)食用菌來實(shí)現(xiàn)，利用食用菌產(chǎn)生過程中吸收氧氣釋放二氧化碳，此法充分利用溫棚空間，但一般群眾難以掌握技術(shù)；化學(xué)反應(yīng)生成法利用二氧化碳發(fā)生器，將硫酸或者鹽酸等酸液和碳酸氫銨混合制造二氧化碳，操作比較簡(jiǎn)單、安全，費(fèi)用比其它方法低，是目前使用較為廣泛的一種方法，但是由于酸液都是腐蝕性的液體，運(yùn)輸和使用都不安全，容易造成人身傷害。此外，上述的方法由于是自由釋放，無法做到定時(shí)定量緩釋二氧化碳，因此存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，容易導(dǎo)致作物的二氧化碳依賴。施用一段時(shí)間后，如突然停止使用，容易引起作物早衰。因此，使用安全和使用成本是限制二氧化碳?xì)夥释茝V和使用的兩個(gè)重要因素。
目前，中國的兩個(gè)新專利提出了兩種新型的固體二氧化碳?xì)夥蕜┘捌渲圃旆椒?。中國專利公開號(hào)CN1400196A，
公開日2003年3月5號(hào)，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為粒狀二氧化碳?xì)夥始捌渲苽浞椒?，公開了一種粒狀二氧化碳?xì)夥蕜┘捌渲苽浞椒āＴ摎夥蕜┮允沂V石為主要原料經(jīng)粉碎，加入粉碎的磷酸銨和硫磺，混合均勻，強(qiáng)壓造粒，制成粒狀二氧化碳?xì)夥?。中國專利公開號(hào)CN1310150A，
公開日2001年8月29號(hào)，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為雙微二氧化碳?xì)夥始吧a(chǎn)方法，公開了一種雙微二氧化碳?xì)夥蕜┘捌渖a(chǎn)方法。該氣肥劑的成分中包括碳源、氮源、無機(jī)鹽、微量元素、供氧劑、硫磺及固態(tài)微生物，其中微生物是以酵母菌為菌種，經(jīng)液體培養(yǎng)基培養(yǎng)放大后再經(jīng)冷凍干燥而得到的固體菌粉。上述兩個(gè)發(fā)明降低了通過化學(xué)法和微生物法獲得二氧化碳?xì)怏w的技術(shù)難度，用戶在使用時(shí)不需要額外的二氧化碳發(fā)生設(shè)備，直接使用固態(tài)顆粒進(jìn)行施肥，并且固態(tài)顆粒也便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。但是上述產(chǎn)品由于采用穴播法施肥，需要消耗大量人工來挖坑埋入氣肥。據(jù)測(cè)算，每畝要挖666個(gè)坑來填埋肥料才能達(dá)到均勻的施肥效果。同時(shí)，由于氣肥劑直接施入土壤，一方面容易改變土壤的化學(xué)組成，造成環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，另一方面也不適合二氧化碳?xì)怏w的擴(kuò)散，施肥的效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有二氧化碳?xì)夥蕜┑牟蛔?，提供一種掛袋式的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑及其生產(chǎn)方法，使得氣肥劑不與土壤接觸即可釋放出二氧化碳，并且提高氣肥的施肥效率，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和施用過程中的人工成本。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑，為雙組分固態(tài)化學(xué)肥料，其成分中包括能夠緩慢分解固體碳酸鹽產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的緩釋劑和能夠分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的固體碳酸鹽。
上述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑，緩釋劑是經(jīng)過化學(xué)改性的硅藻土，并且選擇碳酸氫銨作為固體碳酸鹽來生成二氧化碳?xì)怏w。緩釋劑和碳酸氫銨的重量比例為1∶50～100之間，對(duì)應(yīng)緩釋時(shí)間為20～40天左右，緩釋劑用量越大，緩釋時(shí)間越短。在施用模式上，選擇掛袋模式，即將緩釋劑和碳酸氫銨混合置于開有小孔的袋中并懸掛在大棚內(nèi)作為氣肥劑的施用模式。
雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑的生產(chǎn)方法，包括緩釋劑的制備、碳酸氫銨分裝、包裝，其中緩釋劑的制備是以硅藻土為原料，經(jīng)酸處理、過濾、破碎、干燥、煅燒工藝制成。
在上述的生產(chǎn)方法中，酸處理是將硅藻土原礦用40％的硫酸處理8小時(shí)的過程，破碎是將經(jīng)酸處理并過濾的硅藻土漿料用球磨機(jī)濕磨4小時(shí)的過程，煅燒是將經(jīng)球磨破碎并120℃干燥的硅藻土在500～700℃煅燒2～5小時(shí)的過程。
經(jīng)過改性后，硅藻土的外觀呈土褐色，主要化學(xué)組成近似為SiO2(64％)、Al2O3(16％)、Fe2O3(3％)、CaO(1％)以及MgO(1％)等，比表面性能為70～120m2/g左右。將此硅藻土和碳酸氫銨以一定比率混合，放置到開有小孔的塑料袋中并懸掛在大棚內(nèi)，即可緩釋出可供大棚內(nèi)作物生產(chǎn)所需的二氧化碳?xì)怏w，故稱為雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑。
本發(fā)明的理論基礎(chǔ)是利用改性的硅藻土具有的弱酸性，緩慢與碳酸氫銨發(fā)生反應(yīng)，使其緩慢分解釋放出二氧化碳?xì)怏w。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1.本發(fā)明利用改性硅藻土具有的弱酸性，在室溫條件下緩慢催化分解碳酸氫銨，使其分解釋放出二氧化碳?xì)怏w。氣肥劑的原料廉價(jià)、環(huán)保，均為無毒無害物質(zhì)，因此施放結(jié)束后無有害物質(zhì)殘留，無污染。
2.本發(fā)明制造簡(jiǎn)單，投資少，且使用中無一次性設(shè)備投資，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)，也便于推廣。
3.本發(fā)明采用雙組分配方，均為穩(wěn)定的固體組分，方便存儲(chǔ)和運(yùn)輸。
4.本發(fā)明在使用時(shí)，將兩組分混合均勻，掛在溫室內(nèi)即可，利用二氧化碳的密度比空氣大的原理，使二氧化碳?xì)怏w自然擴(kuò)散到大棚內(nèi)部。施放一次就能在20～40天緩慢釋放出二氧化碳?xì)怏w，無需任何人工干預(yù)，使用方便安全。由于采用掛袋模式，不和土壤接觸，所以不破壞土壤的物理和化學(xué)組成。
5.本發(fā)明原理中涉及的分解反應(yīng)，其反應(yīng)速度隨環(huán)境溫度有較大的變化，可隨光照和室溫變化而變化。據(jù)此，氣肥劑就具有智能協(xié)調(diào)能力，能夠根據(jù)植物對(duì)二氧化碳的需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)釋放二氧化碳?xì)怏w的速度。比如，白天氣溫相對(duì)較高，作物光合作用活躍，作物需要大量二氧化碳，此時(shí)，氣肥劑的產(chǎn)氣量也大；反之到了夜晚，氣溫降低，且沒有日光，作物光合作用被抑制，氣肥的產(chǎn)氣量也相對(duì)較低。通過這種智能協(xié)調(diào)作用，就能將溫室內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w的含量控制在合適作物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。
四、


圖1是雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑的掛袋的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑的施用示意圖。
圖中掛袋孔1 掛袋2 氣孔3 緩釋劑和碳酸氫銨混合物4 二氧化碳?xì)饬鞣较驑?biāo)示5 掛繩6 橫桿7 大棚8 土壤9 作物10五具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。
首先，以生產(chǎn)1公斤雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑為例，說明緩釋劑的制備工藝。
實(shí)施例1原料硅藻土原礦20克、40％硫酸200毫升、碳酸氫銨980克。
步驟將20克硅藻土原礦在攪拌條件下加入到200毫升40％的硫酸溶液中，攪拌8小時(shí)，然后過濾，漿料送入球磨機(jī)濕磨4小時(shí)并在120℃干燥直蓬松狀態(tài)，最后在500℃煅燒2小時(shí)即可制得改性硅藻土緩釋劑。此緩釋劑的比表面積約為70m2/g，其10％懸濁液的pH值約為5.50。將緩釋劑和碳酸氫銨分別包裝，就可得到成品。
實(shí)施例2將例1的煅燒溫度調(diào)整到700℃，其他的工藝條件與例1相同。此緩釋劑的比表面積約為110m2/g，其10％懸濁液的pH值約為5.35。
實(shí)施例3將例1的煅燒時(shí)間調(diào)整到5小時(shí)，其他的工藝條件與例1相同。此緩釋劑的比表面積約為80m2/g，其10％懸濁液的pH值約為6.05。
實(shí)施例4將例1的煅燒溫度調(diào)整到700℃同時(shí)延長(zhǎng)煅燒時(shí)間到5小時(shí)，其他的工藝條件與例1相同。此緩釋劑的比表面積約為120m2/g，其10％懸濁液的pH值約為5.70。
其次，以施用1公斤雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑為例，說明二氧化碳緩釋氣肥劑的掛袋施用模式。
實(shí)施例5原料緩釋劑20克、碳酸氫銨980克。
步驟將緩釋劑和碳酸氫銨混合后置于如圖1所示的掛袋2的底部，也就是氣孔3下放的位置，然后可用繩索穿過掛袋孔1將掛袋懸掛在大棚內(nèi)合適的位置。
此二氧化碳緩釋氣肥劑可以覆蓋約35平方米的大棚面積，持續(xù)緩釋二氧化碳約20天。
實(shí)施例6將例5的緩釋劑調(diào)整為10克，碳酸氫銨調(diào)整為990克，其余條件與例5相同。此二氧化碳緩釋氣肥劑可以覆蓋約27平方米的大棚面積，持續(xù)緩釋二氧化碳約40天。
實(shí)施例7在一畝，也如圖2所示的長(zhǎng)30米寬22米的西芹大棚8內(nèi)，在長(zhǎng)度方向上間隔6米設(shè)置一條橫桿7。將按照例5的比例得到的二氧化碳緩釋氣肥劑置于掛袋中，通過掛繩6，等間距懸掛在橫桿7上，即可產(chǎn)生緩釋的二氧化碳?xì)饬?。一畝地大概需要20個(gè)氣肥掛袋。
權(quán)利要求
1.一種雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑，為雙組分固態(tài)化學(xué)肥料，其成分中包括能夠緩慢分解固體碳酸鹽產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的緩釋劑和能夠分解產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的固體碳酸鹽。
2.如權(quán)利要求
1所述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑，其特征在于上述的緩釋劑是經(jīng)過化學(xué)改性的硅藻土。
3.如權(quán)利要求
1所述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑，其特征在于選擇碳酸氫銨作為固體碳酸鹽來生成二氧化碳?xì)怏w。
4.如權(quán)利要求
1所述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑，其特征在于選擇掛袋模式，即將緩釋劑和碳酸氫銨混合置于開有小孔的袋中并懸掛在大棚內(nèi)作為氣肥劑的施用模式。
5.如權(quán)力要求1或2、3、4所述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑，其特征在于緩釋劑和碳酸氫銨的優(yōu)選的重量比例為1∶50～100之間，對(duì)應(yīng)緩釋時(shí)間為20～40天左右，緩釋劑用量越大，緩釋時(shí)間越短。
6.雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑的生產(chǎn)方法，包括緩釋劑的制備、碳酸氫銨分裝、包裝，其中緩釋劑的制備是以硅藻土為原料，經(jīng)酸處理、過濾、破碎、干燥、煅燒工藝制成。
7.如權(quán)利要求
6所述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑的生產(chǎn)方法，上述的酸處理是將硅藻土原礦用40％的硫酸處理8小時(shí)的過程。
8.如權(quán)利要求
6所述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑的生產(chǎn)方法，上述的破碎是將經(jīng)酸處理并過濾的硅藻土漿料用球磨機(jī)濕磨4小時(shí)的過程。
9.如權(quán)利要求
6所述的雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑的生產(chǎn)方法，上述的煅燒是將經(jīng)球磨破碎并120℃干燥的硅藻土在500～700℃煅燒2～5小時(shí)的過程。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種雙組分固體掛袋式二氧化碳緩釋氣肥劑及其生產(chǎn)方法，旨在提供一種價(jià)廉環(huán)保、運(yùn)輸和存儲(chǔ)安全、使用方便、不破壞土壤的物理和化學(xué)組成并能根據(jù)作物需要自動(dòng)調(diào)整二氧化碳釋放速度的二氧化碳?xì)夥蕜?。本發(fā)明包含緩釋劑和固體碳酸鹽兩種固體組分，分別為經(jīng)過化學(xué)改性的硅藻土和碳酸氫銨，施用時(shí)將兩組分混合置于開有小孔的袋中并懸掛在大棚內(nèi)。生產(chǎn)方法包括緩釋劑的制備、碳酸氫銨分裝、包裝，其中緩釋劑的制備是以硅藻土為原料，經(jīng)酸處理、過濾、破碎、干燥、煅燒工藝制成。
文檔編號(hào)C05G3/00GKCN1849870SQ200510066301
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年4月22日
發(fā)明者石磊, 周黎瓊 申請(qǐng)人:石磊, 周黎瓊導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan