CN1911867A - 利用生物质能秸秆发电厂的秸秆灰生产磷钾复合肥的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用秸秆发电厂秸秆灰生产磷钾复合肥的方法,属于环保农用肥料技术领域。磷钾复合肥由秸秆灰80~94.8份、酸度调节剂1.2~10份、黏合剂4~12份组成,酸度调节剂是磷酸、硫酸、柠檬酸中的两种或三种,黏合剂是氧化镁粉、石膏粉和丙烯酸树脂按重量比3~4∶0.5~2∶0.1~1.5的组合物。制备方法包括原料粉碎、转鼓造粒、烘干和包装。本发明利用秸秆发电厂的灰渣废弃物,以较小的肥料生产规模来实现生物质能秸秆发电厂的废物高效处理,达到电厂的环保要求。该肥料生产成本低,养分有效性高,适用于不同的土壤和农作物。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用秸秆发电厂发电过程产生的秸秆灰生产磷钾复合肥的方法,属于环保农用肥料技术领域。
背景技术
我国正面临着巨大的能源压力。开发并生产各种可再生能源,替代煤炭、石油和天然气等化石燃料是世界今后解决能源紧缺的一种有效途径。科学家们的研究和生物质发电厂积累的经验证明,农作物秸秆发电是生物质发电中最佳的一种选择。秸秆资源是新能源中最具开发利用规模的一种绿色可再生能源。据有关部门统计数据,我国在用作能源的农作物秸秆中,其中用于畜牧饲料为1.45亿吨,还田肥料0.91亿吨,工业原料0.14亿吨,作为农民传统的生活燃料的秸秆为2.8亿吨,分别占总量的24%、15%、2.3%和40%。除了上述用途外,还有18.7%约1.13亿吨剩余秸秆没有任何用途,成为真正的废弃物,大部分被农民或农场主在田野焚烧了,这不仅严重污染环境,影响交通,而且造成生物质能源的极大浪费。
秸秆发电的污染小,每两吨秸秆的热值就相当于一吨煤,而且平均含硫量只有3.8‰,远低于煤1%的平均含硫量。秸秆的碳灰质比较高,产生的热能也大,是最适合发电的生物质。截至2006年5月,我国已经有100多个县、市开始投建或是签订秸秆发电项目。
秸秆发电能够解决我国的能源危机问题,同时,为农作物秸秆开辟了新的利用途径,避免了秸秆不合理处理引起的环境污染。
秸秆发电燃烧后会产生3%-20%的灰分,这些秸秆灰渣废弃物如不能得到及时处理,就会带来巨大的环保压力,使生物质能发电厂无法实现正产生产,不能实现物质的良性循环。秸秆灰渣富含磷、钾等作物生长所必需的营养元素。在我国传统农业中草木灰是一种常用的肥源,但其养分的有效性较低,易引起养分损失,且长期施用易破坏土壤的理化性状。因此合理利用这些秸秆发电厂的废弃物,减少其对环境的污染,变废为宝,具有十分重要的意义。
中国专利公开号CN 1793074A公开了利用植物秸秆灰渣生产多元素肥料的方法。是以植物秸秆燃烧、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,发酵、干燥粉碎成产品或再加黏合剂造粒成成品肥料。该方法的肥料生产过程中需要发酵,生产周期长,费工费时。中国专利公开号CN 1189481A公开了一种利用草木灰、粪灰等制取高钾钙农用肥料的方法,是以草木灰、粪灰、石灰粪、工业用盐、硫酸钾、氯化钾、尿液为原料,通过搅拌、研磨、过筛后制得。其缺点是肥料盐度高、碱性强,元素有效性差,肥效慢,尤其不适宜在碱性土壤中使用。以上两种利用秸秆灰生产肥料的方法,虽然以秸秆灰为主要原料,但都需要添加大量的辅助材料,无形中增加了原料量,需要建成较大规模的肥料厂才能及时消化处理掉电厂连续生产产生的秸秆灰,要求投入较多的资金、人力和物力来保证电厂的废物处理,才能实现电厂发电主产业的良性循环。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种以生物质能秸秆发电厂的秸秆灰渣生产磷钾复合肥的方法。本发明以秸秆灰为主要生产原料,只需添加少量的酸度调节剂和黏结剂便可直接造粒,能够高效处理利用秸秆发电厂的灰渣废弃物,以较小的肥料生产规模来实现生物质能秸秆发电厂的废物高效处理,达到电厂的环保要求并带来附加效益。该肥料生产所使用的设备简单,投资少,成本低,产品为磷钾复合肥,养分有效性高,解决了上述两种肥料生产存在的不足,适用于不同的土壤和农作物,为秸秆发电废弃物的合理利用提供了有效途径,减少了秸秆灰对环境的污染。
本发明的磷钾复合肥是由如下组分组成,均为重量份:
秸秆灰80~94.8份,酸度调节剂1.2~10份,黏合剂4~12份。
上述秸秆灰是生物质能秸秆发电厂秸秆灰渣废弃物。秸秆灰可以是任何一种秸秆发电燃烧后的灰渣,如麦秸秆灰,棉秸秆灰,稻草灰等。
上述酸度调节剂是磷酸、硫酸、柠檬酸按重量比3.5~5∶0.5~1.5∶0~2或3.5~5∶0~1∶2~4的组合物。
上述黏合剂是无机原料氧化镁粉、石膏粉和有机原料水溶性丙烯酸树脂按重量比3~4∶0.5~2∶0.1~1.5的组合物。
本发明的磷钾复合肥是利用生物质能秸秆发电厂秸秆灰生产的,具体方法步骤如下:
1.原料粉碎与添加
将造粒用的氧化镁粉与石膏粉混合组成无机的黏合剂粉碎并过80目的振动筛筛分,然后通过进料速度控制添加比例,将粉状秸秆灰原料和无机黏合剂加入造粒筒中。
2.转鼓造粒
转动转鼓造粒,造粒过程中将酸度调节剂溶入水中配成混合液喷入造粒筒,使肥料成品的pH为5.5~8.0。同时将黏合剂中的水溶性丙烯酸树脂溶入水中单独喷入。控制转速恒定,造粒4~8分钟,当反应原料形成大小比较匀一的肥粒时,肥料半成品进入烘干筒中。
3.烘干
控制烘干筒的温度为90~115℃,烘干时间为7~15分钟,肥料含水量降至5%以下,干热肥料进入下一级冷却筒中冷却。
4.筛分称重包装
将冷却后的肥料过振动筛筛分,粒径适中的成品肥料称重包装出厂。筛上的粗粒肥经破碎后与筛下的小粒径物料返回转鼓与新鲜物料混合后造粒。
本发明与已有技术相比,具有以下优点:
(1)能够高效利用秸秆灰渣。肥料生产以秸秆发电厂的秸秆灰为主要原料,肥料中秸秆灰的含量超过80%,能够及时快速地消化处理秸秆灰渣,是生物质能秸秆发电厂废物处理的有效手段,使发电厂实现环保无污染的生产良性循环。
(2)工艺简单,生产周期短。秸秆发电厂产生的秸秆灰渣含水量少于5%,粒径小于80目,其主要成分是无机灰分、少量的残余碳和硅等,不含对植物有害的成分,完全符合制备肥料的原料要求,无需经过烘干、粉碎、发酵等耗时耗能的加工环节,可以直接进行肥料生产,缩短了生产周期。
(3)黏合剂配方具有显著创新,达到良好的造粒效果。秸秆灰物质的分散性很强,难于造粒成型,造粒后易粉碎散开。该黏合剂配方将广谱的无机肥料造粒添加物质与黏合效果较好的有机物质相结合。达到最佳造粒效果,成品率高。
(4)酸度调节剂原料配方独特。创造性地将磷酸作为酸度调节剂的主要原料,磷酸是三元酸,调酸效果好,能够大幅度提高肥料养分的有效性。同时磷酸中的磷素是肥料的有效成分,能够增加肥料的养分含量,节约成本。
(5)该工艺能够有效减少能耗。由于酸度调节剂和适宜黏合剂的选用,使肥料易于烘干,节省烘干能源10%~30%,肥料商品性状好。
肥效试验
秸秆灰磷钾肥对番茄产量和品质的影响
1材料与方法
1.1供试材料
试验地点是山东省海阳市留格镇后杨庄村,供试土壤为潮棕壤,土壤的基本农化性状列入表1。试验在大棚栽培条件下,大棚的棚龄是3年,供试作物是番茄,品种为毛粉802。
表1供试土壤的理化性状
土壤含盐量(%) | PH | 有机质(%) | 碱解氮(mg/kg) | 速效磷(mg/kg) | 速效钾(mg/kg) |
0.18 | 7.14 | 1.78 | 103.4 | 63.5 | 147.5 |
1.2试验设计
试验设4个处理,3次重复,小区顺序排列,小区面积2.8m×7.5m=21m2。试验处理如下:
处理1.习惯施肥(常规45%含量复合肥,2500kg/hm2)
处理2.尿素800kg/hm2+麦秆灰磷钾复合肥2000kg/hm2
处理3.尿素800kg/hm2+棉秆灰复合肥2000kg/hm2
处理4.尿素800kg/hm2+稻草灰磷钾复合肥2000kg/hm2
各处理氮肥用量相同,秸秆灰磷钾复合肥处理的养分总量不多于习惯施肥的肥料养分投入量。比较秸秆灰磷钾复合肥对番茄产量品质的影响。试验时间是2005年10月至2006年3月。
1.3测定项目与方法
番茄产量记录,番茄的维生素C(Vc)含量、还原糖含量、可溶性固形物含量的测定均按《作物品质分析》(牛森主编,农业出版社出版)的方法测定。土壤养分含量的测定按《土壤农业化学常规分析方法》(李酉开主编)的方法测定。
2结果与讨论
2.1秸秆灰磷钾肥对番茄产量的影响
各处理番茄的产量结果见表2。从试验结果可以看出,与CK比较,三个施秸秆灰磷钾肥的处理均有增产作用,增产幅度为8.7%-29.0%,经方差分析,施用秸秆灰磷钾肥处理较对照具有显著增产作用,达5%的显著水平,棉秆灰复合肥处理、麦秆灰复合肥处理和稻草灰复合肥处理分别增产29.0%、19.3%和8.7%。说明秸秆灰磷钾复合肥对番茄具有显著的增产作用。
表2番茄产量及方差分析
处理 | 小区平均产量(公斤) | 折亩产(公斤) | 比对照增产 | 差异显著性* | ||
公斤/亩 | % | 0.05 | 0.01 | |||
棉秆灰复合肥麦秆灰复合肥稻草灰复合肥习惯施肥 | 236.35220.09202.28187.78 | 7492.36976.86412.25952.6 | 1539.71024.2459.6-- | 29.019.38.7-- | aaab | AAAA |
注:*采用邓肯法进行多重比较
2.2秸秆灰磷钾复合肥对番茄品质的影响
成熟期采样对番茄的品质进行分析,测定番茄的Vc,还原糖,可溶性固形物和总酸的含量,分析结果见表3。可见,施用三种秸秆灰磷钾复合肥均能够提高番茄Vc含量,其中棉秆灰磷钾复合肥的效果最为显著;施用秸秆灰磷钾复合肥能提高番茄的还原糖和可溶性固形物的含量,其效果棉秆灰磷钾复合肥>稻草灰磷钾复合肥>麦秆灰磷钾复合肥。施用三种秸秆灰磷钾复合肥对番茄总酸含量影响不大。
表3番茄的品质分析结果
处理 | Vc(mg/100g) | 还原糖(%) | 可溶性固形物(%) | 总酸(以柠檬酸计)(%) |
CK麦秆灰复合肥棉秆灰复合肥稻草灰复合肥 | 6.307.898.956.41 | 2.632.683.172.69 | 4.504.585.004.73 | 0.260.260.270.27 |
3小结
在大棚种植番茄情况下,在氮肥的基础上施用秸秆灰磷钾复合肥,与习惯施肥相比对番茄有增产作用,试验用量下,番茄的增产幅度为8.7%-29.0%。施用棉秆灰磷钾复合肥处理的增产效果最显著,增产29.0%。
施用秸秆灰磷钾复合肥能够提高番茄Vc含量,明显提高番茄的还原糖和可溶性固形物的含量,对番茄总酸的含量影响不大。试验结果表明,三种秸秆灰磷钾复合肥与习惯施肥相比均能改善番茄的品质,比较三种秸秆灰磷钾复合肥对番茄品质的影响,棉秆灰磷钾复合肥对番茄品质的改善作用最好。
具体实施方式
实施例1.利用麦秆灰生产磷钾复合肥,其中麦秆灰的养分含量为P2O56.4,K2O13.8。
磷钾复合肥组分:麦秆灰84.0份,黏合剂10.5份,酸度调节剂5.5份,其中黏合剂由氧化镁粉、石膏粉和丙烯酸树脂按重量比3.5∶1.2∶0.8的组合。酸度调节剂由磷酸和硫酸按重量比4∶1的组合。
取粉状原料麦秸秆灰84.0份,黏合剂10.5份依次加到正在运转的转鼓中,然后取酸度调节剂5.5份与适量水混匀,喷洒在反应物料中。转动转鼓造粒4~8分钟,当反应原料形成大小比较匀一的肥粒时,肥料半成品进入烘干筒中。
控制烘干筒的温度为90~115℃,烘干时间为7~15分钟,肥料含水量降至5%以下,干热肥料进入下一级冷却筒中冷却。
将冷却后的肥料过振动筛筛分,粒径适中的成品肥料称重包装出厂。
实施例2.利用棉秆灰生产磷钾复合肥,其中棉秆灰的养分含量为P2O51.9,K2O11.2。
磷钾复合肥组分:棉秸秆灰80.5份,黏合剂12.0份,酸度调节剂7.5份,其中黏合剂由氧化镁粉、石膏粉和丙烯酸树脂按重量比4∶0.6∶0.5的组合。酸度调节剂由磷酸和柠檬酸按重量比5∶2.5的组合。
如实施例1所述,所不同的原料如下,均为重量份:取粉状原料棉秸秆灰80.5份,黏合剂12.0份依次加到正在运转的转鼓中,然后取酸度调节剂7.5份与适量水混匀,喷洒在反应物料中。
实施例3.利用稻草灰生产磷钾复合肥,其中稻草灰的养分含量为P2O50.6,K2O8.1。
磷钾复合肥组分:稻草灰89.5份,黏合剂7.0份,酸度调节剂3.5份,其中黏合剂由氧化镁粉、石膏粉和丙烯酸树脂按重量比3∶0.8∶1.2的组合。酸度调节剂磷酸、硫酸、柠檬酸按重量比4∶0.8∶1的组合。
如实施例1所述,所不同的原料如下,均为重量份:取粉状原料稻草秸秆灰89.5份,黏合剂7.0份依次加到正在运转的转鼓中,然后取酸度调节剂3.5份与适量水混匀,喷洒在反应物料中。
Claims (2)
1、磷钾复合肥,其特征在于是由如下组分组成,均为重量份:
秸秆灰80~94.8份,酸度调节剂1.2~10份,黏合剂4~12份;
上述秸秆灰是生物质能秸秆发电厂秸秆灰渣废弃物;
上述酸度调节剂是磷酸、硫酸、柠檬酸按重量比3.5~5∶0.5~1.5∶0~2或3.5~5∶0~1∶2~4的组合。
上述黏合剂是无机氧化镁粉、石膏粉和有机水溶性丙烯酸树脂按重量比3~4∶0.5~2∶0.1~1.5的组合。
2、权利要求1所述磷钾复合肥的制备方法,步骤如下:
(1)原料粉碎与添加
将造粒用的黏合剂无机原料粉碎并过80目的振动筛筛分,然后通过进料速度控制添加比例,将粉状秸秆灰原料和氧化镁粉与石膏粉混合组成的无机黏合剂加入造粒筒中;
(2)转鼓造粒
转动转鼓造粒,造粒过程中将酸度调节剂溶入水中配成混合液喷入造粒筒,使肥料成品的pH为5.5~8.0,同时将黏合剂中的水溶性丙烯酸树脂溶入水中单独喷入,控制转速恒定,造粒4~8分钟,当反应原料形成大小比较匀一的肥粒时,肥料半成品进入烘干筒中;
(3)烘干
控制烘干筒的温度为90~115℃,烘干时间为7~15分钟,肥料含水量降至5%以下,干热肥料进入下一级冷却筒中冷却;
(4)称重包装
将冷却后的肥料过振动筛筛分,粒径适中的成品肥料称重。
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