一種中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鈣鎂磷肥技術領域，具體涉及一種中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥及其制備方法。
【背景技術】
[0002]施肥已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可或缺的技術措施之一，對作物生產(chǎn)的貢獻率超過一半。中國肥料利用率一直比較低，如氮肥當季作物的利用率平均只有30%左右，比發(fā)達國家低近20個百分點，這一方面是因為非科學的施肥方法，另一方面則是由于肥料本身的特性。提高肥料利用率刻不容緩，研發(fā)施用新型多功能肥料，是提高肥料利用效率重要的途徑之一O
[0003]生物質(zhì)炭是生物質(zhì)高溫裂解的固體產(chǎn)物，具有很多特異的性質(zhì)，如多孔、高度穩(wěn)定性、高度芳香化、表面有大量的多種官能團，同時帶有正負2種電荷，能夠吸附分子和陰陽離子、極性和非極性物質(zhì)。原材料、裂解溫度、裂解時間等是影響生物質(zhì)炭物理、化學特性的主要因素，一般說來，在一定范圍內(nèi)，隨著裂解溫度的升高、反應時間的延長，生物質(zhì)炭的比表面積增大、芳香化結構增強，灰分含量及PH升高，速效養(yǎng)分和鈣、鎂含量也隨之升高。
[0004]我國是中醫(yī)藥大國，生產(chǎn)的中藥品種達千種以上。每年生產(chǎn)所用的中草藥材干品達數(shù)萬噸，提取后的中藥渣占總量的80%以上，大量的中藥渣幾乎都倒進了垃圾堆，浪費了資源，污染了環(huán)境，占用了大面積土地，因此開發(fā)中藥渣綜合利用已成當務之急。
[0005]鈣鎂磷肥是灰綠色或灰棕色粉末，含磷量為8%_14%，主要成分是能溶于檸檬酸的a -Ca3(PO4)2，還含有鎂和少量硅等元素。鎂對形成葉綠素有利，硅能促進作物纖維組織的生長，使植物有較好的防止倒伏和病蟲害的能力。培育大苗時作為底肥效果很好，植物能夠緩慢吸收所需養(yǎng)分。鈣鎂磷肥是一種多元素肥料，水溶液呈堿性，可改良酸性土壤，培育大苗時作為底肥效果很好，植物能夠緩慢吸收所需養(yǎng)分。
[0006]但是，目前未見利用中藥渣生物質(zhì)炭和鈣鎂磷肥的研宄報道。因此，研發(fā)一種中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥以顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥的制備方法，該制備方法將廢棄資源中藥渣制得中藥渣生物質(zhì)炭，再和鈣鎂磷肥復配制得中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥，大大降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染，可以帶來良好的社會經(jīng)濟效益和推廣應用的價值；且該制備方法工藝簡單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥，該中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥利用中藥渣生物質(zhì)炭的物理性能，實現(xiàn)了對鈣鎂磷肥的有效緩釋，延長了鈣鎂磷肥的作用時間，提高了鈣鎂磷肥的利用率，為作物在生長期中長時間充足的營養(yǎng)供應，并且為作物營養(yǎng)強化提供了很好的技術支持。該中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥在玉米、大豆、水稻等多種糧食作物及蔬菜、果樹中施用，可以實現(xiàn)一次施肥后期不用追肥，有效提高土壤有效成分的水平，作物籽粒營養(yǎng)成分的含量及產(chǎn)量明顯提升，肥效持久，增產(chǎn)增收。
[0009]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):一種中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥的制備方法，包括如下步驟:
(1)將中藥渣高溫裂解，得到中藥渣生物質(zhì)炭和可燃性氣體；
(2)將鈣鎂磷肥的原料和占鈣鎂磷肥總原料重量20-24%的中藥渣生物質(zhì)炭混合后熔融、造粒，收集粒料；其中，熔融所需的熱量由所述可燃性氣體燃燒提供；
所述鈣鎂磷肥包括如下重量份的原料:基肥20-60份、混合硫酸鎂溶液0.11-0.15份、復合菌劑0.5-1.5份和土壤改良劑0.5-1.5份；其中，所述基肥含有重量百分比含量為12-20%的P2O5、重量百分比含量為8-15%的MgO、重量百分比含量為25-32%的CaO、重量百分比含量為20-30%的S12、重量百分比含量為0.5-1.5%的FeO、重量百分比含量為0.1-0.3%的 MnO ；
(3)將收集的粒料負壓冷卻，進行篩選；
(4 )將篩選后的粒料進行包膜，包裝出貨，制得中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥。
[0010]本發(fā)明的制備方法將廢棄資源中藥渣制得中藥渣生物質(zhì)炭，再和鈣鎂磷肥復配制得中藥渣生物質(zhì)炭基鈣鎂磷肥，大大降低了生產(chǎn)成本，減少了環(huán)境污染，可以帶來良好的社會經(jīng)濟效益和推廣應用的價值；且該制備方法工藝簡單，操作控制方便，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟(I)具體為:將中藥渣粉碎至粒徑1-2_，將粉碎后的中藥渣干燥至含水率小于5%，得到生物質(zhì)物料；將裂解催化劑和生物質(zhì)物料按重量比0.5-1.5:100放入高溫熱解爐裂解內(nèi)進行高溫裂解，得到中藥渣生物質(zhì)炭和可燃性氣體；其中，高溫裂解的溫度為500-700°C，高溫裂解的時間為60-120min。
[0012]生物質(zhì)經(jīng)高溫裂解會產(chǎn)生生物質(zhì)炭、焦油和可燃性氣體，裂解催化劑的加入可以催化焦油裂解，裂解催化劑能夠在較低反應溫度下得到較高的焦油去除率，而且還能提高氣體熱值和產(chǎn)量。
[0013]優(yōu)選的，所述裂解催化劑包括如下重量份的原料:催化劑載體20-60份、主催化劑6-10份和助催化劑12-30份，其中，所述催化劑載體由以下重量百分比的物質(zhì)組成:HZSM-5分子篩70-85%、氧化鋁粘合劑15-30% ;所述HZSM-5分子篩的BET法比表面積彡310m2/g、硅鋁比為15-50、孔徑為0.53-0.58nm、相對結晶度彡95%、殘鈉含量彡0.lwt% ;所述氧化鋁粘合劑是經(jīng)硝酸膠溶的、BET法比表面積為240-280m2/g、孔容為0.35-0.45ml/g的小孔氧化鋁；所述主催化劑為N1 ;所述助催化劑包括:MgO 5-15份、CeO2 1-5份、WO3 6-10份。
[0014]所述裂解催化劑的制備方法包括如下步驟:①載體預處理:將橄欖石置于馬弗爐內(nèi)煅燒，然后進行研磨篩分，制備出一定粒度的載體顆粒；②主活性組分的引入:將橄欖石載體與可溶性鎳鹽水溶液混合進行攪拌浸漬，干燥除去水分后在馬弗爐內(nèi)進行煅燒活化，冷卻后進行研磨篩分；③功能性助活性組分的引入:將步驟②制備的顆粒依次與鈰鹽、鎢鹽水溶液混合進行攪拌，順序浸漬，干燥除去水分后在馬弗爐內(nèi)進行煅燒活化，冷卻后進行研磨篩分催化劑的成型:將所得的催化劑進行篩分，制備出16-70目的生物質(zhì)氣化焦油裂解催化劑；?催化劑的活化:將一定粒度的催化劑置于考評裝置中，用一定比例的氫氣與氮氣混合氣進行還原。
[0015]所述載體預處理是指將1-1OOg橄欖石放入坩禍中，然后置于馬弗爐內(nèi)，在700-1200°C下煅燒3-30小時，然后將煅燒好的橄欖石進行研磨篩分，制備出16-100目的橄欖石載體顆粒。
[0016]所述主活性組分的引入是指將l-30g、16_70目的橄欖石載體顆粒與0.01-2.0g/mL的Ni (NO3)2.6H20水溶液混合，在30-80°C下攪拌2_15小時，浸漬完畢后，在110°C下干燥12小時，將所得試樣置于馬弗爐中，在500-1000°C下煅燒3-20小時，將煅燒完畢的催化劑置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，然后進行研磨篩分。
[0017]所述功能性助活性組分的引入是指將l_30g研磨的負載橄欖石顆粒與0.01-1.5g/mL的Ce (N03) 3.6H20水溶液混合，在30 °C -80 °C下攪拌2-15小時，浸漬完畢后，在110 °C下干燥12小時，將所得試樣置于馬弗爐中，在500-1000 °C下煅燒3-20小時，將煅燒完畢的催化劑置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫，然后進行研磨；按照同樣的步驟進行0.01-1.5g/mL的鎢酸銨水溶液浸漬。
[0018]所述催化劑的活化是指將10-100g、16_70目的生物質(zhì)氣化焦油裂解催化劑置于催化劑考評裝置中，在400-1000°C下、氫氣與氮氣比例為1-50:100的條件下進行生物質(zhì)氣化焦油裂解催化劑的還原處理5-350分鐘。
[0019]生物質(zhì)炭在提高作物產(chǎn)量、增強土壤養(yǎng)分、增加土壤肥力、土壤結構改良修復、受污染環(huán)境修復以及溫室氣體減排等各方面都展現(xiàn)出了巨大的應用潛力，作為一類新型環(huán)境功能材料在當今社會弓I起廣泛關注。
[0020]生物炭有著巨大的表面積和繁多的小孔結構，這種孔洞結構更容易聚集吸收營養(yǎng)養(yǎng)分物，促進有益微生物的生長，從而使土壤變得更肥沃，有利于植物的生長，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的綠色農(nóng)業(yè)。所以，生物質(zhì)炭不僅能減少溫室氣體，如甲烷、氧化亞氮和二氧化碳排放的效果，而且對改善土壤健康、減少養(yǎng)分流失、恢復土壤肥力、提高肥料的利用效率、提高土壤生產(chǎn)力具有積極作用。
[0021]生物質(zhì)炭中含有豐富的空隙和有機大分子結構，在和肥料配施的情況下，在土壤中較易形成大團聚體，增進土壤的養(yǎng)分離子的吸附和保持，土壤中的NH4+吸附與固持作用得以明顯增強，提高了作物對氮的利用率，從而使氮