CN108002895A - 一种炭基液体肥料、及其生产***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种炭基液体肥料,其中,炭基液体肥料按以下重量份数的组分制备:1‑3份的木醋液、2‑6份的生物炭浸提液、1‑2份的沼液、0.5‑3份的悬浮剂、3‑8份的氮磷钾肥、1‑3份的腐殖酸钾、0.5‑2份的海藻酸、0.5‑2份的甲壳素和0.5‑2的氨基酸。本发明还涉及该炭基液体肥料的生产***和方法。该炭基液体肥料的施用使作物的产量提高更加明显,还能有效减少化肥需用量。
Description
技术领域
本发明总地涉及农业资源化技术领域,具体涉及一种炭基液体肥 料、及其生产***和方法。
背景技术
目前,农业已进入现代化时期,发展现代农业必须用现代的农资产 品来装备现代农业。而增施肥料是保证粮食增产、农产品质量安全的一 项重要的环节。用于农业的肥料主要分为化学肥料(即化肥)和有机肥。 化肥是采用化学和物理方法人工制成的肥料,含有一种或几种农作物生 长需要的营养元素,长期使用容易导致土壤结构被破坏、生产潜力降低、 金属和有毒元素有所增加、微生物活性降低、物质难以转化及降解、养 分失调、硝酸盐累积、酸化加剧、pH变化太大等问题。并且,目前市 场上的传统化肥所含营养元素较少,不能完全满足作物生长的需求,而 且存在价格较高、增产效果不明显的缺点。此外,使用上还存在肥料利 用率低、施加量过多等问题。而有机肥多为农家肥,虽然具有许多优点, 却存在不便运输和施肥等缺陷。
生物炭是生物残体在缺氧或低氧条件下,经高温热解产生的稳定 的、高度芳香化的物质,主要由碳、氢、氧等元素组成,其中含碳量高 达80%以上。从微观结构上来说,生物炭多由紧密堆积、高度扭曲的芳 香环片层组成,孔结构发达,具有较大的比表面积,表面富含羧基、酚 羟基、羰基、内酯基、酸酐等官能团,具有很好的吸附性能。同时,生 物炭的制备原料非常广泛,成本较低,有利于实现固体废弃物的资源化 利用。研究表明生物炭施入土壤后可提高作物对土壤养分的吸收能力和 土壤肥力,改善土壤有效养分的供应,达到增加作物产量和生物量的效 果。但目前为止,鲜少有提取生物炭可溶性成分作为液体肥使用的。
生物炭生产过程中还会产生多种副产物,例如木醋液、生物油和可 燃气等。木醋液的有效成分主要为酚类。酚类是一种有效的抗菌物质, 能够提高作物的免疫力,同时也可以达到刺激作物生长的目的。生物油 和可燃气可作为能源产品。近年来,生物质热裂解来制备生物质燃料技 术得到了迅猛的发展,该方法能够将生物质高效转化为易储存、能量密 度高的生物油、可燃气以及生物炭。
发明内容
本发明的目的在于提供一种炭基液体肥料、及其生产***和方法。
本发明提供了一种炭基液体肥料,其中,所述炭基液体肥料按以下 重量份数的组分制备:1-3份的木醋液、2-6份的生物炭浸提液、1-2份 的沼液、0.5-3份的悬浮剂、3-8份的氮磷钾肥、1-3份的腐殖酸钾、0.5-2 份的海藻酸、0.5-2份的甲壳素和0.5-2份的氨基酸。
优选地,根据前述的炭基液体肥料,其中,所述生物炭浸提液为采 用热水对生物炭进行热浸提制得。优选为热浸提温度为55-75℃。所述 沼液为人畜粪便与农林生物质混合发酵产沼气后的沼液。所述悬浮剂选 自黏土、硅藻土、硅镁土、海泡石土、黄原酸树胶和钠基膨润土中的一 种或多种。氮磷钾肥为含氮、含磷、含钾的无机肥料,氮肥、磷肥和钾 肥之间的重量配比为1-3:1-2:1-3。其中,所述沼液的pH为7.13,呈微 碱性,干物质含量为1.55wt%,有机物含量为0.66wt%。
在常见的农林生物热解炭(即农林生物炭)中,例如稻壳、小麦秸 秆、水稻秸秆、玉米秸秆等,其K、P、Ca和Si含量范围分别为 6.0-20.0g/kg,3.0-8.0g/kg,10.0-35.0g/kg,25.0-120.0g/kg,对应的生 物炭浸提液中K、P、Ca、Si、Mg含量分别为4.0-15.0g/L,1.0-6.0g/L, 1.5-10.7g/L,3.5-25.5g/L,20.0-105.0g/L。农林生物质的养分源于土壤, 通过热解、浸提能够将养分提取出来。
本发明还提供了一种前述的炭基液体肥料的生产***,其中,所述 生产***包括浸提***和混料搅拌***。所述浸提***包括生物炭入 口、热水入口和生物炭浸提液出口。所述混料搅拌***包括生物炭浸提 液入口、木醋液入口、燃气入口、原料入口和炭基液体肥出口。所述浸 提***的生物炭浸提液出口连接所述混料搅拌***的生物炭浸提液入口。
优选地,根据前述的生产***,其中,所述生产***还包括炭化炉, 所述炭化炉包括生物质入口、燃气入口、生物炭出口和高温油气出口, 所述生物炭出口连接所述浸提***的生物炭入口。其中,所述炭化炉可 为蓄热式辐射管旋转床炭化炉。所述高温油气出口设置在所述炭化炉的 炉顶位置。
更优选地,根据前述的生产***,其中,所述生产***还包括高温 油气水分离***,所述高温油气水分离***包括高温油气入口、冷却水 入口、生物燃气出口、生物油出口、木醋液出口和热水出口,所述高温 油气入口连接所述炭化炉的高温油气出口,所述生物燃气出口连接所述 炭化炉的燃气入口和所述混料搅拌***的燃气入口,所述木醋液出口连 接所述混料搅拌***的木醋液入口,所述热水出口连接所述浸提***的 热水入口。具体地,所述高温油气水分离***采用间接冷却的方式冷却 高温油气。水为冷却介质。
还优选地,根据前述的生产***,其中,所述生产***还包括粉碎 ***,所述粉碎***包括生物质出口,所述生物质出口连接所述炭化炉 的生物质入口。
本发明还提供一种利用前述的生产***生产炭基液体肥料的方法, 其中,所述方法包括:
(1)在所述浸提***中,采用热水对生物炭进行热浸提制得生物 炭浸提液,将所述生物炭浸提液输送至所述混料搅拌***,热浸提温度 为55-75℃,浸提时间为30-60min。所述生物炭与热水的质量比为1:3。
(2)在所述混料搅拌***中,在60-70℃中,混合搅拌1-3重量份 数的木醋液、2-6重量份数的所述生物炭浸提液、1-2重量份数的沼液 和0.5-3重量份数的悬浮剂直至形成10%的预凝胶。优选为65℃。
(3)将步骤(2)所述的预凝胶搅拌直至胶化形成凝胶。
(4)向步骤(3)所述的凝胶中加入1-3重量份数的氮肥、1-2重 量份数的磷肥、1-3重量份数的腐殖酸钾、0.5-2重量份数的海藻酸、0.5-2 重量份数的甲壳素和0.5-2重量份数的氨基酸,冷却至室温。
(5)向步骤(4)所述冷却的凝胶中加入1-3重量份数的钾肥后再 搅拌5-20min。
优选地,根据前述的方法,其中,步骤(1)中,热浸提的同时进 行震荡,震荡速率为160-200r/min。
更优选地,根据前述的方法,其中,所述方法还包括制备所述生物 炭,其包括:将生物质在所述炭化炉中进行热解得到生物炭和高温油气, 热解温度为400-700℃,热解时间为30-60min。所述热解温度优选为 500-650℃。所述生物质为农业和林业生产和加工过程中产生的废弃物。 优选地,所述生物质选自秸秆、树枝树叶、稻壳、花生壳和木屑中的一种或多种;所述生物质在所述粉碎***中进行粉碎至10-20cm长。
还优选地,根据前述的方法,其中,所述方法还包括分离所述高温 油气,其包括:
将所述高温油气在所述高温油气水分离***中经冷却水冷却以分 离得到生物燃气和热解油水混合物;
所述生物燃气一部分作为所述炭化炉的燃料,一部分在所述混料搅 拌***加热时使用;
所述冷却水冷却所述高温油气后作为步骤(1)中的所述热水;所 述热解油水混合物静置后得到生物油和木醋液,所述木醋液作为步骤 (2)中的所述木醋液。
具体地,所述热解油水混合物静置后,上层生物油和下层生物油送 至储油罐;中层的木醋液送至所述混料搅拌***。木醋液中有机酚含量 4000-6000g/L。
本发明提供的炭基液体肥料将生物炭浸提液与其他肥料混合制备, 施用后,作物的产量提高明显,还能有效减少化肥需用量。其中,将生 物炭中的可溶性组分,如:水溶性盐、胶体矿物、小分子腐殖酸、大分 子有机物、各种微量养分等浸提出来,作为液体肥料使用。利用木醋液 作为pH调节剂,一方面调节肥料的pH至中性,另一方面木醋液含有 有机酚等物质,可以起到杀虫杀菌的作用。
采用热浸提的方法浸提生物炭,将生物炭中的可溶性组分进行最大 程度地浸提。
采用炭化炉对生物质进行热解制备生物炭,炭化炉内高温绝氧环 境,挥发气与高温烟气隔绝,减少混合二次污染。采用上述炭化炉进行 热解,热解效率高,达到86%以上,物料相对料床静止,不受压,不翻 动,辐射管内流体与反应炉膛完全隔离,避免了产生飞灰的问题。
本发明提供的生产炭基液体肥料的方法可对农林生物质资源进行 深度回收,回收利用炭化过程中产生的油气能源。
附图说明
图1为一种炭基液体肥料的生产***的结构图;以及
图2为一种炭基液体肥料的生产方法的工艺流程图;
附图标记说明:
1、粉碎***,2、炭化炉,3、混料搅拌***,4、高温油气水分离 ***。
具体实施方式
以下结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式进行更加详细的 说明,以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而, 以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的,而不是对本发明的 限制。
本发明提供了一种炭基液体肥料,其中,所述炭基液体肥料按以下 重量份数的组分制备:1-3份的木醋液、2-6份的生物炭浸提液、1-2份 的沼液、0.5-3份的悬浮剂、3-8份的氮磷钾肥、1-3份的腐殖酸钾、0.5-2 份的海藻酸、0.5-2份的甲壳素和0.5-2的氨基酸。该炭基液体肥料将生 物炭浸提液与其他肥料混合制备,作物的产量提高更加明显,还能有效减少化肥需用量。而利用木醋液作为pH调节剂,一方面调节肥料的pH 至中性,另一方面木醋液含有有机酚等物质,可以起到杀虫杀菌的作用。
在一种实施方案中,根据前述的炭基液体肥料,其中,所述生物炭 浸提液为采用热水对生物炭进行热浸提制得。优选为热浸提温度为 55-75℃。所述沼液为人畜粪便与农林生物质混合发酵产沼气后的沼液。 所述悬浮剂选自黏土、硅藻土、硅镁土、海泡石土、黄原酸树胶和钠基 膨润土中的一种或多种。氮磷钾肥为含氮、含磷、含钾的无机肥料,氮 肥、磷肥和钾肥之间的重量配比为1-3:1-2:1-3。生物炭浸提液为将生 物炭中的可溶性组分,如:水溶性盐、胶体矿物、小分子腐殖酸、大分 子有机物、各种微量养分等浸提出来,作为液体肥料使用。采用热浸提 的方法浸提生物炭,可将生物炭中的可溶性组分进行最大程度地浸提。
在常见的农林生物热解炭(即农林生物炭)中,例如稻壳、小麦秸 秆、水稻秸秆、玉米秸秆等,其K、P、Ca和Si含量范围分别为 6.0-20.0g/kg,3.0-8.0g/kg,10.0-35.0g/kg,25.0-120.0g/kg,对应的生 物炭浸提液中K、P、Ca、Si、Mg含量分别为4.0-15.0g/L,1.0-6.0g/L, 1.5-10.7g/L,3.5-25.5g/L,20.0-105.0g/L。农林生物质的养分源于土壤, 通过热解、浸提能够将养分提取出来。
如图1所示,本发明还提供了一种前述的炭基液体肥料的生产系 统,其中,所述生产***包括浸提***3和混料搅拌***4。所述浸提 ***3包括生物炭入口、热水入口和生物炭浸提液出口。所述混料搅拌 ***4包括生物炭浸提液入口、木醋液入口、燃气入口、原料入口和炭 基液体肥出口。所述浸提***3的生物炭浸提液出口连接所述混料搅拌 ***4的生物炭浸提液入口。
在一种实施方案中,根据前述的生产***,其中,所述生产***还 包括炭化炉2,所述炭化炉2包括生物质入口、燃气入口、生物炭出口 和高温油气出口,所述生物炭出口连接所述浸提***3的生物炭入口。 其中,所述炭化炉2可为蓄热式辐射管旋转床炭化炉。所述高温油气出 口设置在所述炭化炉2的炉顶位置。采用炭化炉对生物质进行热解制备 生物炭,炭化炉内高温绝氧环境,挥发气与高温烟气隔绝,减少混合二 次污染。
在一种实施方案中,所述炭化炉为一种辐射管和循环气流综合加热 的移动床干馏炉,其包括由炉墙、炉顶和炉底围成的炉膛。所述炉底为 移动式炉底,所述炉膛的上部空间设有辐射管加热装置;所述炉底为架 空层结构,包括上底和下底,上底和下底之间为架空的空间;所述架空 的空间与所述炉底上方的炉膛空间之间设有高温油气出口装置。
在一种实施方案中,所述炭化炉为一种蓄热式旋转炉,其包括炉墙、 炉顶和炉底,所述炉墙、炉顶和炉底围成一个炉膛;所述炉底为旋转式 炉底,在炉膛内水平转动;所述炉膛的上部空间设有一个或多个蓄热式 辐射管加热装置。
采用上述炭化炉进行热解,热解效率高,达到86%以上,物料相对 料床静止,不受压,不翻动,辐射管内流体与反应炉膛完全隔离,避免 了产生飞灰的问题。
在一种实施方案中,根据前述的生产***,其中,所述生产***还 包括高温油气水分离***5。所述高温油气水分离***5包括高温油气 入口、冷却水入口、生物燃气出口、生物油出口、木醋液出口和热水出 口,所述高温油气入口连接所述炭化炉2的高温油气出口,所述生物燃 气出口连接所述炭化炉2的燃气入口和所述混料搅拌***4的燃气入 口,所述木醋液出口连接所述混料搅拌***4的木醋液入口,所述热水 出口连接所述浸提***3的热水入口。具体地,所述高温油气水分离系 统采用间接冷却的方式冷却高温油气。水为冷却介质。
在一种实施方案中,根据前述的生产***,其中,所述生产***还 包括粉碎***1。所述粉碎***1包括生物质出口,所述生物质出口连 接所述炭化炉2的生物质入口。
如图2所示,本发明还提供一种利用前述的生产***生产炭基液体 肥料的方法,其中,所述方法包括:
(1)在所述浸提***中,采用热水对生物炭进行热浸提制得生物 炭浸提液,将所述生物炭浸提液输送至所述混料搅拌***,热浸提温度 为55-75℃,浸提时间为30-60min。所述生物炭与热水的质量比为1:3。
(2)在所述混料搅拌***中,60-70℃中,混合搅拌1-3重量份数 的木醋液、2-6重量份数的所述生物炭浸提液、1-2重量份数的沼液和 0.5-3重量份数的悬浮剂直至形成10%的预凝胶。优选为65℃。
(3)将步骤(2)所述的预凝胶搅拌直至胶化形成凝胶。
(4)向步骤(3)所述的凝胶中加入1-3重量份数的氮肥、1-2重 量份数的磷肥、1-3重量份数的腐殖酸钾、0.5-2重量份数的海藻酸、0.5-2 重量份数的甲壳素和0.5-2重量份数的氨基酸,冷却至室温。
悬浮剂能在水中通过加热的方式形成预凝胶,然后与氮磷复肥剂其 他添加剂生产胶化混合物,从而在搅拌条件下提高溶液粘度,使不溶细 粒物质悬浮在溶液中,不折离也不沉降,在一定时间内,保持悬浮液的 质量均匀一致。
(5)向步骤(4)所述冷却的凝胶中加入1-3重量份数的钾肥后再 搅拌5-20min。钾肥需要所述凝胶冷却至常温后再加入。如果钾肥在未 冷却前加入凝胶,再冷却后其容易生成大颗粒晶体。
在一种实施方案中,根据前述的方法,其中,步骤(1)中,热浸 提的同时进行震荡,震荡速率为160-200r/min。
在一种实施方案中,根据前述的方法,其中,所述方法还包括制备 所述生物炭,其包括:将生物质在所述炭化炉中进行热解得到生物炭和 高温油气,热解温度为400-700℃,热解时间为30-60min。所述热解温 度优选为500-650℃。所述生物质为农业和林业生产和加工过程中产生 的废弃物。优选地,所述生物质选自秸秆、树枝树叶、稻壳、花生壳和 木屑中的一种或多种。所述生物质在所述粉碎***中进行粉碎至10-20 cm长。
在一种实施方案中,根据前述的方法,其中,所述方法还包括分离 所述高温油气,其包括:
将所述高温油气在所述高温油气水分离***中经冷却水冷却以分 离得到生物燃气和热解油水混合物。
所述生物燃气一部分作为所述炭化炉的燃料,一部分在所述混料搅 拌***加热时使用。
所述冷却水冷却所述高温油气后作为步骤(1)中的所述热水;所 述热解油水混合物静置后得到生物油和木醋液,所述木醋液作为步骤 (2)中的所述木醋液。
具体地,所述热解油水混合物静置后,上层生物油和下层生物油送 至储油罐;中层的木醋液送至所述混料搅拌***。木醋液中有机酚含量 4000-6000g/L。
本发明提供的生产炭基液体肥料的方法可对农林生物质资源进行 深度回收,回收利用炭化过程中产生的油气能源。
实施例1
本实施例的农林生物质原料为水稻秸秆和玉米秸秆,质量比例为 3:7,含水率为17.5%,共计100kg。
炭基液体肥料的生产方法包括:
(1)预处理:将秸秆粉碎至长度为10-20cm之间。
(2)炭化:将第(1)步粉碎后的秸秆送入蓄热式旋转床炭化炉内, 其中炭化温度为600℃,炭化时间为40min。炭化产生的高温油气经输 送管,输送至高温油气分离***。炭化产生的生物炭为28.5kg,经双螺 旋出料后进入浸提***。
(3)高温油气分离:将第(2)步过程中产生的高温油气通入油气 分离***,采用水对其进行冷却,分离出热解气41.8kg,热解油3.2kg 和木醋液26.5kg。其中,产生的热解气一部分(23.5kg)回用至炭化炉, 另一部分(18.3kg)用于混料搅拌***加热使用。产生的热解油送入储 油罐。产生的木醋液送至混料搅拌***。
(4)浸提***:将第(2)步过程中产生的生物炭28.5kg,与第(3) 步冷却换热的热水(70℃),按质量比1:3进行生物炭的震荡浸提,震 荡频次为180r/min,浸提时间为30min,得到生物炭浸提液55.8kg。
(5)混料搅拌:将第(3)步过程中产生的木醋液28.5kg,以及第 (4)步产生的生物炭浸提液55.8kg和沼液27.9kg混匀后,再加入硅藻 土14.0kg,加热至70℃,制备成预凝胶。
(6)搅拌第(5)步过程中产生的预凝胶至胶化为止,再加入基础 肥料:尿素27.9kg,聚磷酸铵27.9kg,腐殖酸钾27.9kg,海藻酸14.0kg, 甲壳素14.0kg,氨基酸14.0kg,混匀。冷却至室温。
(7)最后加入氯化钾27.9kg,再搅拌15min,制得悬浮液。即为 炭基液体肥料279.8kg。
所述炭基液体肥料的pH为中性。
实施例2
本实施例的农林生物质原料为稻壳和芦苇,质量比例为7:3,平均 含水率为8.7%,共计100kg。
炭基液体肥料的生产方法包括:
(1)预处理:将芦苇秸秆粉碎至长度为10-20cm之间。
(2)炭化:将第(1)步粉碎后的芦苇秸秆和稻壳送入蓄热式旋转 床炭化炉内,其中炭化温度为450℃,炭化时间为45min。炭化产生的 高温油气经输送管,输送至高温油气分离***。炭化产生的生物炭为 22.5kg,经双螺旋出料后进入浸提***。
(3)高温油气分离:将第(2)步过程中产生的高温油气通入油气 分离***,采用水对其进行冷却,分离出热解气42.2kg,热解油4.7kg 和木醋液30.6kg。其中,产生的热解气一部分(22.8kg)回用至炭化炉, 另一部分(19.4kg)用于混料搅拌***加热使用。产生的热解油送入储 油罐。产生的木醋液送至混料搅拌***。
(4)浸提***:将第(2)步过程中产生的生物炭22.5kg,与第(3) 步冷却换热的热水(55℃),按质量比1:3进行生物炭的震荡浸提,震 荡频次为200r/min,浸提时间为35min,得到生物炭浸提液47.2kg。
(5)混料搅拌:将第(3)步过程中产生的木醋液30.6kg,以及第 (4)步产生的生物炭浸提液47.2kg和沼液23.9kg混匀后,再加入硅藻 土11.7kg,加热至60℃,制备成预凝胶。
(6)搅拌第(5)步过程中产生的预凝胶至胶化为止,再加入基础 肥料:尿素23.9kg,聚磷酸铵23.9kg,腐殖酸钾23.9kg,海藻酸11.7kg, 甲壳素11.7kg,氨基酸11.7kg,混匀。冷却至室温。
(7)最后加入氯化钾23.9kg,再搅拌20min,制得悬浮液。即为 炭基液体肥料244kg。
所述炭基液体肥料的pH为中性。
实施例3
本实施例的农林生物质原料为甘蔗渣,含水率为17.2%,共计 100kg。
炭基液体肥料的生产方法包括:
(1)炭化:将甘蔗渣送入蓄热式旋转床炭化炉内,其中炭化温度 为700℃,炭化时间为30min。炭化产生的高温油气经输送管,输送至 高温油气分离***。炭化产生的生物炭为25.5kg,经双螺旋出料后进入 浸提***。
(2)高温油气分离:将第(1)步过程中产生的高温油气通入油气 分离***,采用水对其进行冷却,分离出热解气42.9kg,热解油4.4kg 和木醋液27.2kg。其中,产生的热解气一部分(24.9kg)回用至炭化炉, 另一部分(18.0kg)用于混料搅拌***加热使用。产生的热解油送入储 油罐。产生的木醋液送至混料搅拌***。
(3)浸提***:将第(2)步过程中产生的生物炭25.5kg,与第(3) 步冷却换热的热水(75℃),按质量比1:3进行生物炭的震荡浸提,震 荡频次为160r/min,浸提时间为30min,得到生物炭浸提液53.6kg。
(4)混料搅拌:将第(3)步过程中产生的木醋液27.2kg,以及第 (4)步产生的生物炭浸提液53.6kg和沼液15.5kg混匀后,再加入硅藻 土13.4kg,加热至70℃,制备成预凝胶。
(5)搅拌第(5)步过程中产生的预凝胶至胶化为止,再加入基础 肥料:尿素26.8kg,聚磷酸铵26.8kg,腐殖酸钾26.8kg,海藻酸13.4kg, 甲壳素13.4kg,氨基酸13.4kg,混匀。冷却至室温。
(6)最后加入氯化钾26.8kg,再搅拌5min,制得悬浮液。即为炭 基液体肥料257.1kg。
所述炭基液体肥料的pH为中性。
试验例1
采用实施例1制备的炭基液体肥料进行田间试验。
田间试验:试验面积为120m2,供试植物为荷兰豆,设四个处理: 不施肥处理(CK),常规肥料处理(CF,15-15-15氮磷钾复合肥), 实施例1的炭基液体肥料处理(BF1),实施例1的炭基液体肥减量30% 施肥处理(BF2),每个处理3次重复。
试验结果如下表。
表一 不同施肥处理荷兰豆产量
大田试验表明:与常规氮磷钾肥料相比,炭基液体肥料肥效快,可 以提高氮磷钾的养分利用率,减少氮磷钾化肥的使用量30%左右,促进 作物的增产5-10%左右。
最后应说明的是:显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所 作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来 说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里 无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的 变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种炭基液体肥料,其特征在于,所述炭基液体肥料按以下重量份数的组分制备:1-3份的木醋液、2-6份的生物炭浸提液、1-2份的沼液、0.5-3份的悬浮剂、3-8份的氮磷钾肥、1-3份的腐殖酸钾、0.5-2份的海藻酸、0.5-2份的甲壳素和0.5-2份的氨基酸。
2.根据权利要求1所述的炭基液体肥料,其特征在于,
所述生物炭浸提液为采用热水对生物炭进行热浸提制得,优选为热浸提温度为55-75℃;
所述沼液为人畜粪便与农林生物质混合发酵产沼气后的沼液;
所述悬浮剂选自黏土、硅藻土、硅镁土、海泡石土、黄原酸树胶和钠基膨润土中的一种或多种;
氮磷钾肥为含氮、含磷、含钾的无机肥料,氮肥、磷肥和钾肥之间的重量配比为1-3:1-2:1-3。
3.一种权利要求1或2所述的炭基液体肥料的生产***,其特征在于,所述生产***包括浸提***和混料搅拌***,
所述浸提***包括生物炭入口、热水入口和生物炭浸提液出口;
所述混料搅拌***包括生物炭浸提液入口、木醋液入口、燃气入口、原料入口和炭基液体肥出口;
所述浸提***的生物炭浸提液出口连接所述混料搅拌***的生物炭浸提液入口。
4.根据权利要求3所述的生产***,其特征在于,所述生产***还包括炭化炉,所述炭化炉包括生物质入口、燃气入口、生物炭出口和高温油气出口,所述生物炭出口连接所述浸提***的生物炭入口。
5.根据权利要求4所述的生产***,其特征在于,所述生产***还包括高温油气水分离***,所述高温油气水分离***包括高温油气入口、冷却水入口、生物燃气出口、生物油出口、木醋液出口和热水出口,所述高温油气入口连接所述炭化炉的高温油气出口,所述生物燃气出口连接所述炭化炉的燃气入口和所述混料搅拌***的燃气入口,所述木醋液出口连接所述混料搅拌***的木醋液入口,所述热水出口连接所述浸提***的热水入口。
6.根据权利要求4或5所述的生产***,其特征在于,所述生产***还包括粉碎***,所述粉碎***包括生物质出口,所述生物质出口连接所述炭化炉的生物质入口。
7.一种利用权利要求3-6中任一项所述的生产***生产炭基液体肥料的方法,其特征在于,所述方法包括:
(1)在所述浸提***中,采用热水对生物炭进行热浸提制得生物炭浸提液,将所述生物炭浸提液输送至所述混料搅拌***,热浸提温度为55-75℃,浸提时间为30-60min;
(2)在所述混料搅拌***中,在60-70℃中,混合搅拌1-3重量份数的木醋液、2-6重量份数的所述生物炭浸提液、1-2重量份数的沼液和0.5-3重量份数的悬浮剂直至形成10%的预凝胶;
(3)将步骤(2)所述的预凝胶搅拌直至胶化形成凝胶;
(4)向步骤(3)所述的凝胶中加入1-3重量份数的氮肥、1-2重量份数的磷肥、1-3重量份数的腐殖酸钾、0.5-2重量份数的海藻酸、0.5-2重量份数的甲壳素和0.5-2重量份数的氨基酸,冷却至室温;
(5)向步骤(4)中冷却的所述凝胶中加入1-3重量份数的钾肥后再搅拌5-20min。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤(1)中,热浸提的同时进行震荡,震荡速率为160-200r/min。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括制备所述生物炭,其包括:将生物质在所述炭化炉中进行热解得到生物炭和高温油气,热解温度为400-700℃,热解时间为30-60min,所述生物质为农业和林业生产和加工过程中产生的废弃物,
优选地,所述生物质选自秸秆、树枝树叶、稻壳、花生壳和木屑中的一种或多种;所述生物质在所述粉碎***中进行粉碎至10-20cm长。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括分离所述高温油气,其包括:
将所述高温油气在所述高温油气水分离***中经冷却水冷却以分离得到生物燃气和热解油水混合物;
所述生物燃气一部分作为所述炭化炉的燃料,一部分在所述混料搅拌***加热时使用;
所述冷却水冷却所述高温油气后作为步骤(1)中的所述热水;
所述热解油水混合物静置后得到生物油和木醋液,所述木醋液作为步骤(2)中的所述木醋液。
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