关于生物质炭基缓释肥的成型特性论文.doc

关于生物质炭基缓释肥的成型特性论文 1引言 目前我国化肥当季利用率平均为30%其中氮肥利用率仅为30%35%磷肥约为10%25%钾肥为35%50%不仅远远低于欧美发达国家60%70%的水平而且近年来还有下降的趋势以氮肥为例20世纪90年代利用率平均约为35%现今己降至27%左右此外化肥过量投入、盲目施用、作物利用率不高都会引起土壤、水体、大气和农产品的污染化肥己被视为仅次于农药的污染源造成的危害也与农药旗鼓相当控/缓释肥是解决这一问题的良好措施国内外均在大力发展氮肥的控/缓释技术用于肥料养分缓/控释的控释材料种类较多然而目前的控释材料缺少补充土壤有机碳的功能且大部分材料受资源制约、不可再生生物质是可再生的因而生物炭是可再生的资源无穷生物炭具有土壤改良和土壤固碳的作用还可吸附和负载肥料养分延缓肥料养分在土壤中释放和降低淋洗损失是有益功能更多的肥料缓释绿色控释材料目前生物炭与肥料复合为土壤一肥料一环境提出了综合解决方案生物炭作为肥料增效载体有生物炭载体肥料、生物炭包膜肥料、生物炭基肥料及生物菌剂肥料等形式 本文以挤出造粒机上在500温度下制备的稻壳炭为基质以改性玉米淀粉为粘结剂以尿素为肥料研究了生物质炭基缓释肥的成型特性分析了缓释肥的抗压强度、成型率、干燥特性和N损失情况 1材料与方法 1.1试验材料与设备 1.1.1试验材料 试验采用生物质连续热解制炭设备采用华南农业大学设计的连续热解装置该装置采用变螺距的特殊螺旋输送器密螺旋保证顺畅送料的同时系统具有良好的密闭性将稻壳在热解温度500、热解时间8min的条件下进行热解获得的稻壳炭利用工业分析仪、ICP等仪器进行工业分析及养分离子检测分析结果如表1所示稻壳炭经研磨过40目标准筛后使用 试验所用的化学试剂:HzOz(30%),NaOH,FeSO4、CO(NHz)z、NazBO4,Hz0、NazSz03SHzO、TBP,HzSO4,HN03,HCL,CuS04,SO4(以上为分析纯级别)和玉米淀粉(GB/T12309一1990) 1.1.2试验设备 试验采用的设备如表2所示 1.2试验方法 1.2.1粘结剂的制取 在徐鹏翔、你金等对改性淀粉粘结剂的研究基础上制作新型缓释肥玉米淀粉粘结剂其合成步骤如下:调浆向反应釜中加入适量的温水加入工业级玉米淀粉和适量催化剂FeS04溶液(6%)搅拌直至成均匀的浆料氧化缓慢向体系中加入一定量的HZOz溶液(30%)并加入适量的NaOH(10%)溶液连续搅拌60min使淀粉充分氧化糊化继续加入一定量的NaOH(10%)溶液确保氧化后的玉米淀粉充分糊化此过程持续20min系统中加入适量硼砂、少量尿素溶液以及NaZSZ03溶液继续搅拌之后进行定容待冷却至室温即可整个反应在恒温水浴环境中进行 1.2.2肥料造粒 将计量好的尿素和稻壳炭粉按照比例A1(2:1),A2(1:1),A3(1:2)充分混合加入一定量的改性玉米淀粉粘结剂混匀置于挤出造粒机中进行造粒将制造出来的炭肥分别置于温度B1(60),B2(80),B3(100)下分别进行烘干持续2h每隔10min取出干燥器冷却至室温后称重由于造粒机造粒直径固定造出的颗粒肥直径范围约为6.57.5mm将烘干后的肥料颗粒进行人工筛分计算筛剩的颗粒质量占全部质量的百分率;将制作好的球形肥料置于谷物硬度计上测定其抗压强度分析其颗粒性能 2结论 1)各组肥料在烘干90min左右基本达到质量平衡低炭氮比肥料的干燥时间较长当炭肥比)1:1时温度越高烘干所需时间越短;而当炭肥比,1:2时温度越高烘干所需时间反而增长生物炭本身的多孔隙结构易于水分的散发而尿素暴露在空气中时容易吸收空气中的水分并粘附在颗粒表面烘干初期容易表面结壳不利于水分的散发从而延长了干燥时间 2)采用挤出式造粒法可获得良好的抗压强度和成型率当烘干温度为60一100、炭肥比,1:1时成型肥料的抗压强度40N;炭肥比)1:1时成型率95%过低的炭氮比会降低成型率 3)低炭氮比下尿素含量较多暴露在空气中容易吸收空气中的水分在造粒过程中豁附在造粒机上造成损失因此过低的炭