一種甘蔗渣制備的秸稈顆粒肥料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于肥料的工藝技術領域，具體涉及到一種甘蔗渣制備的秸桿顆粒肥料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]秸桿組成主要是纖維素、半纖維素、木質素、總糖、蛋白質、脂肪和礦物質組成，現(xiàn)階段對于秸桿的利用主要有沼氣利用，燃料成型、生物乙醇、生物質熱裂解、生物柴油等；
常見的木質素預處理方法有求魔法、稀硫酸法、氨水預處理、石灰預處理、熱水預處理、蒸汽爆破法和生物預處理方法等，其中，機械球磨法對化學組成基本沒有影響，但可以有效減小顆粒尺寸以及降低木質纖維素結晶度和聚合度，從而促進木質素纖維素的酶降解。稀硫酸處理主要通過水解半纖維素，破壞半纖維素木質素之間的化學鍵，達到增大酶可及表面積的效果，同時還可以減小纖維素的平均聚合度，酸預處理方法對木質素脫除及結晶度破壞效果不明顯并且容易產生微生物發(fā)酵抑制物，增加了后續(xù)處理的難度，此外，烯酸對預處理裝置的復制性也是制約其工業(yè)化的重要因素之一。堿處理的方法，如氨水浸泡處理，處理條件溫和，不易產生抑制物，在一定條件下可有效脫除木質素，并伴有少量半纖維素發(fā)生水解，內表面積增加。蒸汽爆破法與氨氣爆破法是纖維素發(fā)生機械斷裂的同時破壞纖維素內部的氫鍵，亦可有效去除半纖維素和部分木質素并破壞木質素結構。蒸汽爆破法對設備要求較高設備投入大，制約了規(guī)?；瘧谩Ｉ锓▌t主要采用白腐真菌或木質素降解酶等降解原料中的木質素，提高纖維素的酶解效率，生物法處理條件最為溫和，且過程綠色，但預處理時間過長，目前還難以與化學處理方法相媲美。

【發(fā)明內容】

[0003]為了提高肥料的利用率，降低肥料的流失，保護環(huán)境，本發(fā)明在普通特色肥料加工的基礎上添加一種炭化秸桿的添加成分，對肥料養(yǎng)分的釋放和土壤保護都起到關鍵性的作用，具體操作方法如下:
一種甘蔗渣制備的秸桿顆粒肥料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:甘蔗渣65~70、濃磷酸70~80、乙醇75~90、秸桿粉80~100、瓊脂粉3~5、腐殖酸銨15~20、蚯蚓土20-25, EM菌劑5~7、氧化鉀20~25、煙堿水10~20、一水硫酸亞鐵8~10、硫酸鋅20~30、粘結劑7?9和適量的水；
所述粘結劑由以下重量份的原料制成:六亞甲基四胺2~4、蓖麻油3~6、氧化鋁微粉4~5、聚氧乙烯醚12~16、木粉0.5~1、松香粉末5~8、酒精12~15和水60 ;制備方法是將松香粉末加入至盛有酒精的反應釜中，加入總量1/3的水，加熱至80~100°C，然后保溫攪拌20~30min至松香粉末完全溶解，然后保持反應釜條件不變，依次加入聚氧乙烯醚、蓖麻油和剩余的水，待前述原料完全溶解過后加入六亞甲基四胺、氧化鋁微粉和木粉，保溫攪拌30~40min至均勻的乳劑，保溫備用。
[0004]—種甘蔗渣制備的秸桿顆粒肥料的制備方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: (1)將甘蔗渣先初步粉碎，然后與2~3倍其重量份的水混合，浸泡吸水4~6h，放入球磨機球磨30~40min至勻漿，用紗布包裹擠壓掉多余水分，然后加入濃磷酸，在常溫常壓下浸泡水解4~4.5h，完成后過濾掉濃磷酸，加入乙醇溶劑后攪拌發(fā)散，最后離心得下層沉淀，烘干得粉劑；
(2)將粘結劑加入至(I)所述的粉劑中，適量加水調制成糊狀，靜置2~3h固化，然后粉碎成粒徑2~3mm的顆粒，放入炭化爐，在無氧，600~700°C條件下密閉炭化4~5h，完成后過清水漂洗2~3遍，烘干備用；
(3)混合秸桿粉、瓊脂粉、煙堿7K、EM菌劑、腐殖酸銨和蚯蚓土，加水調制成糊狀，然后加入(2)所述的炭化顆粒，震動攪拌20~30min進行吸附；
(4)混合氧化鉀、一水硫酸亞鐵、硫酸鋅及其它剩余成分，加入至(3)所述的糊料中，調整含水量20~25%，攪拌均勻后噴漿造粒呈粒狀即可。
[0005]本發(fā)明研究木質纖維素的頑抗特性，包括物理特性和化學特性對纖維素酶降解糖化的影響，實驗結果表明纖維素溶劑一有機溶劑組合預處理方法，采用濃磷酸作為纖維素溶劑，乙醇作為有機溶劑，在溫和50°C、常壓條件下處理木質纖維素原料，高濃度磷酸>83%顯著破壞了木質纖維素的結晶度，然后經過后續(xù)的乙醇溶劑浸泡處理，更是完全分離木質素、水溶性半纖維素和水解糖，得到無定型的木質素顆粒成分和軟化泥狀的纖維素成分，最后離心取下層沉淀部分可得到較純凈木質素，在4h之內可達到80%的水解率。纖維素溶劑一有機溶劑組合預處理方法最顯著的優(yōu)勢在于破壞了木質纖維素的結晶溫度，獲得了無定型的底物，與常規(guī)方法相比，得到的木質素純度更高，效果明顯，操作方便，無公害。
[0006]了解到生物質炭化的主要成分來源為干枯植物的木質化部分，通過適宜的木質素與纖維素的脫分離技術可以有效提取較為純凈的木質素部分，再利用生物炭化技術將顆粒狀木質素顆粒炭化為具有一定吸附作用的活性炭。
[0007]由于顆粒分離出的木質素顆粒較小，分散太過松散，隨肥料進入土壤后，容易隨水流的作用滲透到地表深層，無法長時間提供一個吸附緩釋的功效，如何讓生物質炭顆粒長時間停留在地表及作物的根系附近是本發(fā)明研究的重點，我們利用顆粒狀的秸桿顆粒進行炭化的時間控制，使秸桿顆粒未完全炭化就使用，事實證明效果更加出色，控制時間使秸桿顆粒只炭化顆粒的表面部分，約40~50%，然后利用粘結劑粘結未完全炭化的秸桿顆粒，最后粉碎成目標大小，以密集的炭化秸桿顆粒整體作為肥料的添加劑一同制備肥料，不易滲透至地表深層，顆粒狀的顆粒有利于提高土壤通氣性，沙質化土層，促進作物根系的呼吸作用，同時炭化屬于不完全炭化，未炭化部分隨時間降解的過程可提供豐富的有機質，供作物吸收。
[0008]粘結劑是利用了聚氧乙烯醚的熱塑性水溶性樹脂為本體原料，先加入蓖麻油乳化發(fā)散在溶液中，聚氧乙烯醚本身具有表面活性劑的特性，所以不用加入任何的表面活性物質，然后依次加入氧化鋁微粉提高樹脂溶液成型的骨