一种炭基高效复合肥的制备方法
技术领域
本发明涉及炭基肥技术领域，具体是一种炭基高效复合肥的制备方法。
背景技术
炭基肥(tanjifei)，即一种以生物质炭为基质，根据不同区域土地特点、不同作物生长特点以及科学施肥原理，添加有机质或/和无机质配制而成的生态环保型肥料。现在行业内又称“碳基肥”。
目前，常见炭基肥肥料利用率低、肥效短是传统无机肥料的主要缺点；同时我国大量的农业废弃物(比如作物秸秆、树枝、果皮等)未得到有效利用，且不恰当的利用方式造成了不小的环境污染。因此，充分利用农业废弃物，开发一种肥效持久、利用率高的新型炭基肥料非常必要，并具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的的在于提供一种炭基高效复合肥的制备方法，以解决常见炭基肥料的肥效差，利用率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种炭基高效复合肥的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比1：5～9取预处理餐厨废料、热浸液混合，于50～65℃，保温，加入预处理餐厨废料质量15～25％的尿素、预处理餐厨废料质量2～5％的添加剂，加压2.7～4.2MPa，加热至160～180℃，保温，冷却，减压蒸发，得浓缩物，取浓缩物使乙醇溶液洗涤，收集洗涤物冷冻干燥，得冻干料；
(2)按重量份数计，取55～80份水、20～30份冻干料、4～8份季戊四醇、1～3份助剂搅拌混合，得混合料，取混合料于110～130℃保温搅拌，冷却至55～70℃，静置，过滤，收集滤饼干燥，得基料，按重量份数计，取80～100份基料、30～35份聚乙烯醇、5～8份甲苯二异氰酸酯、3～7份亚甲基二萘磺酸钠、3～7份瓜尔胶、80～110份水混合，于40～55℃，保温，混合搅拌，加入基料质量4～8％的N,N-二甲基甲酰胺混合，升温至70～85℃，得反应料；
(3)按质量份数计，取45～60份反应料、12～20份草木灰、7～14份地衣、4～8份黄腐酸、3～6份增效剂混合搅拌，熔融、造粒，收集粒料冷却，筛选，即得炭基高效复合肥。
进一步的，所述步骤(1)中的预处理餐厨废料的制备：取餐厨废料按质量比1：7～13：0.01加入水、表面活性剂混合搅拌，静置，过滤，收集滤饼干燥，得干燥物，取干燥物按质量比7～12：3加入辅料研磨，即得预处理餐厨废料。
更进一步的，所述辅料：按质量比5～8：2取豆粕、苜蓿根混合，粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：7～12加入硫酸铁溶液混合搅拌，过滤，收集滤饼干燥，即得辅料。
更进一步的，所述表面活性剂：按质量比2～5:1取月桂醇聚醚硫酸酯钠、表面活性剂混合，即得表面活性剂。
进一步的，所述步骤(1)中的热浸液：按质量比3：1～2：15～24取1-乙基-3-甲基-咪唑、氯化铵、水混合，即得热浸液。
进一步的，所述步骤(1)中的添加剂：按质量比6～10:1取硅酸钠、氧化铝混合，即得催化剂。
进一步的，所述步骤(3)中的增效剂：按质量比3～7:1取已酸二乙氨基乙醇酯、复硝酚钠混合，即得增效剂。
进一步的，所述步骤(3)中的熔融温度为120～145℃，所述造粒时的温度为65～80℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明以含有大量蛋白和纤维成分的餐厨废料作为原料，先用表面活性剂进行活化洗涤，去除部分油脂，再与辅料复配研磨，混杂纤维及蛋白成分，其中，辅料的制备过程中豆粕和苜蓿根经机械粉碎使得组织遭到破坏，细胞壁表面产生产生部分破裂，暴露活性羟基，加入硫酸铁溶液中的Fe3+则可与OH-络合，减少其与水缔合的亲水官能团的数量，避免过早的亲水发生分散和流失，可在一定程度上阻止肥料颗粒效力的流失，保障持久肥效，另外，以弱酸性的热浸液对预处理餐厨废料进行浸泡活化，增加其中蛋白的活性，提高基团的结合效率，再与尿素进行混合，蓄积较多的含氮化合物，并且与蛋白及纤维成分共混嵌合，能够作为肥效缓释载体，增强肥效；
(2)本发明通过聚乙烯醇、甲苯二异氰酸酯、瓜尔胶等作用，聚合为大分子反应料，对所制冻干料进行包裹，最后嵌合其它养料成分，以自身强吸附性集中本复合肥的养料成分，达到缓释的效果，这对作物的生长极为有利，延缓肥料养分释放，降低肥料及土壤养分的损失；增效剂中的已酸二乙氨基乙醇酯可和复硝酚钠协同提高养分利用率，促进植株的碳氮代谢，增强植株对水肥的吸收和干物质的积累，使得缓释保留的养分得以顺利流转，加入地衣成分提高与土壤的亲和性，配合黄腐酸成分可稳定螯合部分土壤中的矿质营养离子，固定在土壤表层的植物根际区，防止矿质离子的沉结和淋洗，可在提高肥料的利用效率，避免矿质沉淀的产生，有利于肥效的持久。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种炭基高效复合肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量比1：5～9取预处理餐厨废料、热浸液混合，于50～65℃，保温30～55min，加入预处理餐厨废料质量15～25％的尿素、预处理餐厨废料质量2～5％的添加剂，加压2.7～4.2MPa，加热至160～180℃，保温1～2h，自然冷却至室温，减压蒸发至恒重，得浓缩物，取浓缩物使用体积分数为70％的乙醇溶液洗涤2～4次，收集洗涤物冷冻干燥至恒重，得冻干料；
(2)按重量份数计，取55～80份水、20～30份冻干料、4～8份季戊四醇、1～3份助剂搅拌混合30～55min，得混合料，取混合料于110～130℃保温搅拌2～4h，自然冷却至55～70℃，静置1～3h，过滤，收集滤饼干燥，得基料，按重量份数计，取80～100份基料、30～35份聚乙烯醇、5～8份甲苯二异氰酸酯、3～7份亚甲基二萘磺酸钠、3～7份瓜尔胶、80～110份水放入容器混合，于40～55℃，保温2～4h，混合搅拌，加入基料质量4～8％的N,N-二甲基甲酰胺混合2～4h，升温至70～85℃，得反应料；
(3)按质量份数计，取45～60份反应料、12～20份草木灰、7～14份地衣、4～8份黄腐酸、3～6份增效剂于反应釜混合，以500～800r/min磁力搅拌30～55min，熔融、造粒，收集粒料负压冷却，筛选，即得炭基高效复合肥。
所述预处理餐厨废料的制备：取餐厨废料按质量比1：7～13：0.01加入水、表面活性剂混合搅拌30～55min，静置1～2h，过滤，收集滤饼于55～70℃干燥，得干燥物，取干燥物按质量比7～12：3加入辅料于研钵研磨1～2h，即得预处理餐厨废料。
所述辅料：按质量比5～8：2取豆粕、苜蓿根混合，于粉碎机粉碎过60目筛，收集过筛颗粒按质量比1：7～12加入质量分数为8％的硫酸铁溶液，混合搅拌40～60min，过滤，收集滤饼干燥，即得辅料。
所述表面活性剂：按质量比2～5:1取月桂醇聚醚硫酸酯钠、表面活性剂混合，即得表面活性剂。
所述热浸液：按质量比3：1～2：15～24取1-乙基-3-甲基-咪唑、氯化铵、水混合，即得热浸液。
所述添加剂：按质量比6～10:1取硅酸钠、氧化铝混合，即得催化剂。
所述增效剂：按质量比3～7:1取已酸二乙氨基乙醇酯、复硝酚钠混合，即得增效剂。
所述步骤(3)中的熔融温度为120～145℃，所述造粒时的温度为65～80℃。
实施例1
一种炭基高效复合肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量比1：5取预处理餐厨废料、热浸液混合，于50℃，保温30min，加入预处理餐厨废料质量15％的尿素、预处理餐厨废料质量2％的添加剂，加压2.7MPa，加热至160℃，保温1h，自然冷却至室温，减压蒸发至恒重，得浓缩物，取浓缩物使用体积分数为70％的乙醇溶液洗涤2次，收集洗涤物冷冻干燥至恒重，得冻干料；
(2)按重量份数计，取55份水、20份冻干料、4份季戊四醇、1份助剂搅拌混合30min，得混合料，取混合料于110℃保温搅拌2h，自然冷却至55℃，静置1h，过滤，收集滤饼干燥，得基料，按重量份数计，取80份基料、30份聚乙烯醇、5份甲苯二异氰酸酯、3份亚甲基二萘磺酸钠、3份瓜尔胶、80～110份水放入容器混合，于40℃，保温2h，混合搅拌，加入基料质量4％的N,N-二甲基甲酰胺混合2h，升温至70℃，得反应料；
(3)按质量份数计，取45份反应料、12份草木灰、7份地衣、4份黄腐酸、3份增效剂于反应釜混合，以500r/min磁力搅拌30min，熔融、造粒，收集粒料负压冷却，筛选，即得炭基高效复合肥。
所述预处理餐厨废料的制备：取餐厨废料按质量比1：7：0.01加入水、表面活性剂混合搅拌30min，静置1h，过滤，收集滤饼于55℃干燥，得干燥物，取干燥物按质量比7：3加入辅料于研钵研磨1h，即得预处理餐厨废料。
所述辅料：按质量比5：2取豆粕、苜蓿根混合，于粉碎机粉碎过60目筛，收集过筛颗粒按质量比1：7～12加入质量分数为8％的硫酸铁溶液，混合搅拌40min，过滤，收集滤饼干燥，即得辅料。
所述表面活性剂：按质量比2:1取月桂醇聚醚硫酸酯钠、表面活性剂混合，即得表面活性剂。
所述热浸液：按质量比3：1：15取1-乙基-3-甲基-咪唑、氯化铵、水混合，即得热浸液。
所述添加剂：按质量比6:1取硅酸钠、氧化铝混合，即得催化剂。
所述增效剂：按质量比3:1取已酸二乙氨基乙醇酯、复硝酚钠混合，即得增效剂。
所述步骤(3)中的熔融温度为120℃，所述造粒时的温度为65℃。
实施例2
一种炭基高效复合肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量比1：9取预处理餐厨废料、热浸液混合，于65℃，保温55min，加入预处理餐厨废料质量25％的尿素、预处理餐厨废料质5％的添加剂，加压4.2MPa，加热至180℃，保温2h，自然冷却至室温，减压蒸发至恒重，得浓缩物，取浓缩物使用体积分数为70％的乙醇溶液洗涤4次，收集洗涤物冷冻干燥至恒重，得冻干料；
(2)按重量份数计，取80份水、30份冻干料、8份季戊四醇、3份助剂搅拌混合55min，得混合料，取混合料于130℃保温搅拌4h，自然冷却至70℃，静置3h，过滤，收集滤饼干燥，得基料，按重量份数计，取100份基料、35份聚乙烯醇、8份甲苯二异氰酸酯、7份亚甲基二萘磺酸钠、7份瓜尔胶、110份水放入容器混合，于55℃，保温4h，混合搅拌，加入基料质量8％的N,N-二甲基甲酰胺混合4h，升温至85℃，得反应料；
(3)按质量份数计，取60份反应料、20份草木灰、14份地衣、8份黄腐酸、6份增效剂于反应釜混合，以800r/min磁力搅拌55min，熔融、造粒，收集粒料负压冷却，筛选，即得炭基高效复合肥。
所述预处理餐厨废料的制备：取餐厨废料按质量比1：13：0.01加入水、表面活性剂混合搅拌55min，静置2h，过滤，收集滤饼于55～70℃干燥，得干燥物，取干燥物按质量比12：3加入辅料于研钵研磨2h，即得预处理餐厨废料。
所述辅料：按质量比8：2取豆粕、苜蓿根混合，于粉碎机粉碎过60目筛，收集过筛颗粒按质量比1：12加入质量分数为8％的硫酸铁溶液，混合搅拌60min，过滤，收集滤饼干燥，即得辅料。
所述表面活性剂：按质量比5:1取月桂醇聚醚硫酸酯钠、表面活性剂混合，即得表面活性剂。
所述热浸液：按质量比3：2：24取1-乙基-3-甲基-咪唑、氯化铵、水混合，即得热浸液。
所述添加剂：按质量比10:1取硅酸钠、氧化铝混合，即得催化剂。
所述增效剂：按质量比7:1取已酸二乙氨基乙醇酯、复硝酚钠混合，即得增效剂。
所述步骤(3)中的熔融温度为145℃，所述造粒时的温度为80℃。
实施例3
一种炭基高效复合肥的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)按质量比1：8取预处理餐厨废料、热浸液混合，于60℃，保温40min，加入预处理餐厨废料质量20％的尿素、预处理餐厨废料质量3％的添加剂，加压3.2MPa，加热至170℃，保温1.2h，自然冷却至室温，减压蒸发至恒重，得浓缩物，取浓缩物使用体积分数为70％的乙醇溶液洗涤3次，收集洗涤物冷冻干燥至恒重，得冻干料；
(2)按重量份数计，取70份水、25份冻干料、6份季戊四醇、2份助剂搅拌混合45min，得混合料，取混合料于120℃保温搅拌3h，自然冷却至60℃，静置2h，过滤，收集滤饼干燥，得基料，按重量份数计，取90份基料、32份聚乙烯醇、7份甲苯二异氰酸酯、5份亚甲基二萘磺酸钠、5份瓜尔胶、80份水放入容器混合，于50℃，保温3h，混合搅拌，加入基料质量6％的N,N-二甲基甲酰胺混合3h，升温至80℃，得反应料；
(3)按质量份数计，取50份反应料、16份草木灰、12份地衣、6份黄腐酸、5份增效剂于反应釜混合，以600r/min磁力搅拌45min，熔融、造粒，收集粒料负压冷却，筛选，即得炭基高效复合肥。
所述预处理餐厨废料的制备：取餐厨废料按质量比1：10：0.01加入水、表面活性剂混合搅拌45min，静置1.2h，过滤，收集滤饼于60℃干燥，得干燥物，取干燥物按质量比10：3加入辅料于研钵研磨1.2h，即得预处理餐厨废料。
所述辅料：按质量比7：2取豆粕、苜蓿根混合，于粉碎机粉碎过60目筛，收集过筛颗粒按质量比1：8加入质量分数为8％的硫酸铁溶液，混合搅拌50min，过滤，收集滤饼干燥，即得辅料。
所述表面活性剂：按质量比3:1取月桂醇聚醚硫酸酯钠、表面活性剂混合，即得表面活性剂。
所述热浸液：按质量比3：1.2：18取1-乙基-3-甲基-咪唑、氯化铵、水混合，即得热浸液。
所述添加剂：按质量比8:1取硅酸钠、氧化铝混合，即得催化剂。
所述增效剂：按质量比5:1取已酸二乙氨基乙醇酯、复硝酚钠混合，即得增效剂。
所述步骤(3)中的熔融温度为135℃，所述造粒时的温度为70℃。
对比例1：相比于实施例3而言，采用餐厨废料代替预处理餐厨废料，其它原料和处理工艺不变。
对比例2：相比于实施例3而言，缺少辅料，其它原料和处理工艺不变。
对比例3：相比于实施例3而言，缺少热浸液，其它原料和处理工艺不变。
对比例4：山东市某公司售炭基复合肥料(主要成分：生物炭、有机质、氮磷钾)。
对比例5：空白实验(水稻、玉米、大豆)
肥效促进生长测试：在土壤均匀的试验田间取24个试验区间，分别将实施例1～3及对比例1～5提供的炭基复合肥应用于试验田区间进行测试(以对比例5的结果为对照，计算增长率)，得到的作物产量增长率如表1所示。
表1.促生长测试结果
由表1可知，实施例1～3提供的炭基高效复合肥的肥效显著高于对比例4提供的复合肥；对比例1相比于实施例3而言，采用餐厨废料代替预处理餐厨废料，其它原料和处理工艺不变，使得肥效一定程度上下降，但仍由于对比例4；对比例2相比于实施例3而言，缺少辅料，其它原料和处理工艺不变，使得肥效一定程度上下降；对比例3相比于实施例3而言，缺少热浸液，其它原料和处理工艺不变，使得肥效大幅下降。
综上所述，本发明提供的炭基高效复合肥具有良好的肥效，具有广泛的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
