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            我國生物炭基肥生產工藝有哪些?生物炭基肥的設備研究進展如何?
            作者:時科碳肥 時間:2020-07-10 13:55:33 閱讀:

            摘 要:炭基肥作為一種新型綠色環保肥料,其生產工藝及加工設備大多還在沿用有機肥生產的工藝與設備。介紹了目前生物炭基肥的生產工藝及設備研究進展,重點對國內炭基肥造粒配方及工藝進行了總結、歸納分析,并對主要的炭基肥造粒設備進行了分析,在分析造粒設備工作原理、技術參數、造粒工藝及其主要影響因素的基礎上,指明了炭基肥造粒設備的研發方向。


            生物炭基肥設備

             

            1. 炭基肥的作用與功能

             

            生物炭作為綠色環保材料,不僅可以起到土壤改良的作用,還能吸附肥料養分,減少土壤養分淋失,同時賦予了肥料緩釋和固碳的功能。隨著農業結構調整及生態農業的發展,對炭基肥的研究逐漸成為植物營養與肥料領域研究的一個 熱點,是實現肥料高效利用、土地生產可持續發展的重要途徑。

             

            目前生物炭基肥的生產工藝主要是沿用傳統有機肥的生產工藝,由于生物炭屬于脆性材料黏結性不高,采用現有的有機肥產品生產工藝生產的炭基肥強度不高,返料率較高。為解決現有問題,并且實現生物炭基肥料產能充足的目標,對生物炭基肥生產工藝的研發需求極為迫切,因此本文對國內炭基肥造粒配方、工藝及相應的設備進行了總結,分析造粒工藝與設備存在的主要問題,并提出了未來研究工作的主要方向。

             

            2. 炭基肥的生產工藝

             

            生物炭基肥生產工藝類型:生物炭基肥生產工藝主要包括摻混法、 吸附法、包膜法和混合造粒法等。

             

            摻混法是最簡單的制備生物炭基肥的方法,把粒度和強度接近的基礎顆粒肥料(彼此間基本無化學反應)按一定比例進行摻拌混合。Steiner等采用摻混法制備生物炭基復合肥,能有效延長炭基肥對氮素養分的持續供應時間,增加土壤全氮和速效磷含量,促進作物對氮、磷養分的吸收。盧廣遠等利用粘合劑將炭粉與化學肥料粘合制備成炭基肥料,試驗表明,炭基肥料對玉米具有增產效應。

             

            包膜法主要是用生物炭細粉狀顆粒包裹速效性化肥顆粒而成的肥料,施用后逐漸釋放養分供農作物利用,可以有效減少因肥料的分解、揮發、沖蝕等造成的養分損失,從而提高肥料利用率。鐘雪梅等利用粘結劑將竹炭包裹于尿 素顆粒表面制成竹炭包膜尿素肥料,其可顯著降低尿素在土壤中的淋失,促進作物對氮素的吸收,提高作物的氮素利用率。

             

            吸附法主要是利用生物炭多孔性與吸附性的特點,將肥料溶液中的一種或數種組分吸附于表面。高海英等用木炭和竹炭在一定濃度的硝酸銨水溶液中通過吸附法制備硝酸銨炭基肥料,其可延緩相應炭基肥料在靜置水和土壤溶液中的淋洗釋放。

             

            混合造粒法是將生物炭與一種或者多種肥料粉碎后,形成粒度接近的粉狀顆粒進行混合造粒,該方法具有生產效率高、操作簡便等特點,是目前肥料生產的主要方式,主要有團粒法造粒與擠壓法造粒,團粒法造粒的基本原理是將一定顆粒細度的基礎肥料黏聚成粒、再通過轉動使黏聚的顆粒在重力的作用下產生運動,相互擠壓、滾動使其緊密成型;擠壓法主要是利用機械外力的作用使粉體基礎肥料成粒。用圓盤式造粒機對炭基肥進行造粒,有效增加了蔬菜產量。 張偉利用擠壓成型法制備柱狀生物炭基尿素 肥料,通過將擠壓顆粒與團粒法造粒顆粒進行淋 溶試驗對比,得出擠壓法制得的顆粒其緩釋性能要優于團粒法制得的肥料顆粒。

             

            上述4種炭基肥生產工藝中,摻混、包膜、吸附法生產的炭基肥主要為細粉狀顆粒,灰分含量較高,不方便運輸與施用,直接施用時易造成粉塵污染,而混合造粒法可有效解決上述問題。

             

            3. 炭基肥配方與生產方式

             

            根據原料組成, 炭基肥可以分為炭基有機肥、炭基無機肥、炭基肥有機無機復混肥。本文對現有的一些炭基肥產品原料成分與相關造粒工藝進行了歸納整理,如表1所示。由表1可知,從炭基肥產品類型上看,目前的研究主要以提升土壤有機質、提高作物養分為目的,根據不同施肥需要或生物質原料利用的需要,研發不同功效的炭基復混肥、炭基有機肥、炭基無機肥等產品;從原料配比上來看,由于生物炭還具備改善土壤結構、鈍化土壤重金屬、吸附養分等功能,所以生物炭在目前炭基肥產品中的添加量要依據各自不同的功能進行合理配比,目前的炭基肥產品中生物炭的添加比例一般在20%~60%之間;從炭基肥產品的成型工藝來看,由于物料中添加了生物炭顆粒導致肥料成型相對困難,在生物炭含量較高時需添加少量的粘結劑。在團粒法造粒時由于受外力較小,顆粒團聚主要是依靠粘結劑,目前針對較難成粒的生物炭基肥主要采用擠壓法造粒,通過擠壓產生熱量可以將物料中的熱融性原料融化起到粘結劑的作用,并且可以使塑性材料發生塑性變形有助于顆粒成型,在擠壓過程中產生的熱量也可以蒸發掉物料中的一部分。

             

            作者:原魯明、趙立欣、沈玉君、尚書旗、孟海波;

            研究機構:1.農業部規劃設計研究院,農業部農業廢棄物能源化利用重點實驗室; 2.青島農業大學機電工程學院。

            轉載:時科生物科技(上海)有限公司


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