一种基于生物质炭的高效环保无机肥及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及肥料技术领域，具体涉及一种基于生物质炭的高效环保无机肥及其生产工艺，该生产工艺包括如下步骤：（1）将生物质炭与磷酸混合，得到混合液；（2）在混合液中通入氨气进行反应，得到反应液；（3）在反应液中通入二氧化碳进行反应，干燥，制得高效环保无机肥。一种基于生物质炭的高效环保无机肥，所述高效环保无机肥根据上述所述的生产工艺制得。本发明专利技术的高效环保无机肥缓释，长效，氨气挥发速度缓慢，硝酸盐的淋失少，可以被植物高效吸收，氮利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及肥料
，具体涉及一种基于生物质炭的高效环保无机肥及其生产工艺。
技术介绍
施肥已经成为农业生产不可或缺的技术措施之一，对作物生产的贡献率超过一半。中国肥料利用率一直比较低，如氮肥当季作物的利用率平均只有30%左右，比发达国家低近 20 个百分点，这一方面是因为非科学的施肥方法，另一方面则是由于肥料本身的特性。提高肥料利用率刻不容缓，研发施用新型多功能肥料，是提高肥料利用效率重要的途径之一。生物质炭是生物质高温裂解的固体产物，具有很多特异的性质，如多孔、高度稳定性、高度芳香化、表面有大量的多种官能团，同时带有正负2种电荷，能够吸附分子和阴阳离子、极性和非极性物质。原材料、裂解温度、裂解时间等是影响生物质炭物理、化学特性的主要因素，一般说来，在一定范围内，随着裂解温度的升高、反应时间的延长，生物质炭的比表面积增大、芳香化结构增强，灰分含量及pH升高，速效养分和钙、镁含量也随之升高。目前市场上的大部分氮肥产品的氮利用率偏低。尤其是高的氮肥利用率可以有效的提高蔬菜产量。氮肥的低利用率是由于氮的流失，通常以硝态氮的淋失，以及气体形式释放出来(氨气的挥发，反硝化作用生成二氧化氮和氮气)，硝酸盐会对地表水产生污染，浓度较高会损害人体健康，同时二氧化氮还是很强的温室气体，它对全球变暖的持续影响指数比二氧化碳高三百倍。因此世界各国都在努力发展环保高效的氮肥。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种基于生物质炭的高效环保无机肥，该高效环保无机肥缓释，长效，氨气挥发速度缓慢，硝酸盐的淋失少，可以被植物高效吸收，氮利用率高。本专利技术的另一目的在于提供一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，该生产工艺步骤简单，操作控制方便，质量稳定，产量高，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，包括如下步骤：（1）将生物质炭与磷酸混合，得到混合液；（2）在混合液中通入氨气进行反应，生物炭的表面很快就会开始形成一层白色的盐层，得到反应液；（3）在反应液中通入二氧化碳进行反应，干燥，制得高效环保无机肥。本专利技术的生产工艺通过将生物质炭与磷酸混合后再与氨气和二氧化碳反应，制得高效环保无机肥，步骤简单，操作控制方便，质量稳定，生产效率高，生产成本低，可大规模工业化生产。优选的，所述步骤（1）中，生物质炭与磷酸混合的质量比为7-10：1-2，磷酸的质量分数≥85%。本专利技术通过将生物质炭与磷酸混合的质量比控制在7-10：1-2，使得生物质炭可以充分活化，提高了无机肥的缓释效果，进一步降低氨气的释放和硝酸盐的淋失。更为优选的，所述生物质炭与磷酸混合的质量比为8.5：1.5。优选的，所述步骤（1）中，生物质炭是由竹子在550-650℃温度下经高温裂解制成的竹质生物质炭。本专利技术通过采用竹子在550-650℃温度下经高温裂解制成的竹质生物质炭作为生物质炭，其具有巨大的比表面积和强的吸附能力，使得无机肥具有缓释，长效，低释放氨气，低硝酸盐淋失的优点。更为优选的，所述生物质炭是由竹子在600℃温度下经高温裂解制成的竹质生物质炭。所述竹质生物质炭的制备方法包括：将竹子粉碎至粒径1-2mm，将粉碎后的竹子干燥至含水率小于5%，得到生物质物料；将裂解催化剂和生物质物料按重量比0.5-1.5：100放入高温热解炉裂解内进行高温裂解，得到竹质生物质炭和可燃性气体；其中，高温裂解的温度为550-650℃，高温裂解的时间为60-120min。生物质经高温裂解会产生生物质炭、焦油和可燃性气体，裂解催化剂的加入可以催化焦油裂解，裂解催化剂能够在较低反应温度下得到较高的焦油去除率，而且还能提高气体热值和产量。所述裂解催化剂由以下重量百分比的物质组成：CeO2 10-20%、CuO 1-5%、NiO 2-4%、RuO2 1-2%，余量为催化剂载体；其中，所述催化剂载体由以下重量百分比的物质组成：HZSM-5分子筛70-85%、氧化铝粘合剂15-30%；所述HZSM-5分子筛的BET法比表面积≥310m2/g、硅铝比为15-50、孔径为0.53-0.58nm、相对结晶度≥95%、残钠含量≤0.1wt%；所述氧化铝粘合剂是经硝酸胶溶的、BET法比表面积为240-280m2/g、孔容为0.35-0.45ml/g的小孔氧化铝。所述裂解催化剂的制备方法包括如下步骤：（1）将HZSM-5分子筛加入氧化铝粘合剂中，并加入造孔剂CMC和助挤剂田菁粉，经混捏、碾压成团后，再挤条成型、干燥、焙烧得催化剂载体；所述造孔剂CMC和助挤剂田菁粉的加入量均为HZSM-5分子筛与氧化铝粘合剂质量和的0.5-2%；（2）用饱和浸渍法分别负载金属元素，经干燥、焙烧得催化剂。所述步骤（1）中，干燥的条件为：60-85℃干燥2-3h，再于100-120℃干燥12-24h。所述步骤（2）中，干燥的条件为0.06-0.08Mpa、60-85℃下干燥1-3h，再于0.06-0.08Mpa、60-85℃下干燥1-3h。所述步骤（1）和步骤（2）中，焙烧条件均为400-650℃下焙烧3-15h。所述步骤（2）中，用饱和浸渍法分别负载金属元素包括以下步骤：（a）采用饱和浸渍法用硝酸铈溶液浸渍步骤（1）得到的催化剂载体，浸渍时间为12-20h，在60-85℃真空干燥1-3h之后，于400-600℃温度下焙烧5-8h；（b）采用饱和浸渍法用硝酸镍、硝酸铜以及三氯化钌混合溶液浸渍步骤（a）得到的催化剂载体，浸渍时间为18-24h。本专利技术的裂解催化剂采用高表面积以及酸性适度的HZSM-5分子筛为酸性载体，保证裂解的活性；活性金属负载的过程中采用真空干燥法，使得活性组分径向分布更加均匀，保证了活性组分有更高的分散性，进而保证催化剂具有高的焦油裂解活性和稳定性。本专利技术的裂解催化剂采用CeO2为助催化剂，同时添加贵金属氧化物RuO2，提高了催化剂的抗积炭性能，催化剂中形成的Ni-Cu合金催化剂，发挥了金属催化剂的协同作用，同时贵金属的氢溢流保证了金属的还原性。所述竹质生物质炭的制备方法还包括：将竹质生物质炭与活化剂混合，在惰性气氛中升温至活化温度进行活化处理，然后冷却至室温，对产物进行酸洗，再水洗至中性后干燥；所述活化剂为碳酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、醋酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和醋酸铵中的至少一种；所述生物质炭与所述活化剂的重量比为100:1-5；所用惰性气氛为氮气，流量为100-500mL/min；升温速率为4-8℃/min；活化温度为300-500℃；活化处理保温时间为1-3h；酸洗所用的酸为稀盐酸。将生物质炭活化后得到活性炭，活性炭是具有高比表面积、高吸附特性的疏松多孔性物质，其孔隙结构比生物质炭发达，使得土壤通透气更好，有利于微生物有氧呼吸作用，促进有益微生物的生长，从而使土壤变得更肥沃，有利于植物的生长。将活性炭施于土壤中，可改善土壤的物理结构和化学组成，可调节肥料农药的施效，从而促进植物的发育。活性炭在土壤里能增加生物固定氮，并使有机氮较快转变为氨和硝酸盐，从而起肥料的作用。优选的，所述步骤（1）中，生物质炭的比表面积为360-400m2/g。本申请通过采用比表面积为360-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：（1）将生物质炭与磷酸混合，得到混合液；（2）在混合液中通入氨气进行反应，得到反应液；（3）在反应液中通入二氧化碳进行反应，干燥，制得高效环保无机肥。

【技术特征摘要】
1.一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：（1）将生物质炭与磷酸混合，得到混合液；（2）在混合液中通入氨气进行反应，得到反应液；（3）在反应液中通入二氧化碳进行反应，干燥，制得高效环保无机肥。2.根据权利要求1所述的一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，生物质炭与磷酸混合的质量比为7-10：1-2。3.根据权利要求1所述的一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，生物质炭与磷酸混合的质量比为8.5：1.5。4.根据权利要求1所述的一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，生物质炭是由竹子在550-650℃温度下经高温裂解制成的竹质生物质炭。5.根据权利要求1所述的一种基于生物质炭的高效环保无机肥的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中，生...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·弗拉纳根，邸洪杰，王海龙，刘兴元，林小明，
申请(专利权)人：广东大众农业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44