關(guān)于生物質(zhì)炭基緩釋肥的成型特性論文
1引言
目前，我國化肥當(dāng)季利用率平均為30%。其中，氮肥利用率僅為30%~35 %磷肥約為10%~25 %鉀肥為35% ~50% ，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美發(fā)達(dá)國家60%~70%的水平，而且近年來還有下降的趨勢。以氮肥為例，20世紀(jì)90年代利用率平均約為35%，現(xiàn)今己降至27%左右。此外，化肥過量投入、盲目施用、作物利用率不高，都會引起土壤、水體、大氣和農(nóng)產(chǎn)品的污染，化肥己被視為僅次于農(nóng)藥的污染源，造成的危害也與農(nóng)藥旗鼓相當(dāng)�？�/緩釋肥是解決這一問題的良好措施，國內(nèi)外均在大力發(fā)展氮肥的控/緩釋技術(shù)。用于肥料養(yǎng)分緩/控釋的控釋材料種類較多，然而目前的控釋材料缺少補(bǔ)充土壤有機(jī)碳的功能，且大部分材料受資源制約、不可再生。生物質(zhì)是可再生的，因而生物炭是可再生的，資源無窮。生物炭具有土壤改良和土壤固碳的作用，還可吸附和負(fù)載肥料養(yǎng)分，延緩肥料養(yǎng)分在土壤中釋放和降低淋洗損失，是有益功能更多的肥料緩釋綠色控釋材料。目前，生物炭與肥料復(fù)合為土壤一肥料一環(huán)境提出了綜合解決方案，生物炭作為肥料增效載體有生物炭載體肥料、生物炭包膜肥料、生物炭基肥料及生物菌劑肥料等形式。
本文以擠出造粒機(jī)上在500℃溫度下制備的稻殼炭為基質(zhì)，以改性玉米淀粉為粘結(jié)劑，以尿素為肥料，研究了生物質(zhì)炭基緩釋肥的成型特性，分析了緩釋肥的抗壓強(qiáng)度、成型率、干燥特性和N損失情況。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料與設(shè)備
1.1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)采用生物質(zhì)連續(xù)熱解制炭，設(shè)備采用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)計的連續(xù)熱解裝置。該裝置采用變螺距的特殊螺旋輸送器，密螺旋保證順暢送料的同時系統(tǒng)具有良好的密閉性。將稻殼在熱解溫度500 ℃、熱解時間8 min的條件下進(jìn)行熱解，獲得的稻殼炭利用工業(yè)分析儀、ICP等儀器進(jìn)行工業(yè)分析及養(yǎng)分離子檢測，分析結(jié)果如表1所示。稻殼炭經(jīng)研磨過40目標(biāo)準(zhǔn)篩后使用。
試驗(yàn)所用的化學(xué)試劑:Hz Oz (30% ) , NaOH, Fe-SO4、CO(NHz)z、Naz BO4, Hz 0、Naz Sz 03·SHzO、TBP, Hz SO4 , HN03 , HCL, CuS04 , SO4(以上為分析純級別)和玉米淀粉(GB /T 12309一1990)。
1. 1.2試驗(yàn)設(shè)備
試驗(yàn)采用的.設(shè)備如表2所示。
1.2試驗(yàn)方法
1.2. 1粘結(jié)劑的制取
在徐鵬翔、你金等對改性淀粉粘結(jié)劑的研究基礎(chǔ)上，制作新型緩釋肥玉米淀粉粘結(jié)劑。其合成步驟如下:①調(diào)漿。向反應(yīng)釜中加入適量的溫水，加入工業(yè)級玉米淀粉和適量催化劑FeS04溶液((6% )攪拌，直至成均勻的漿料。②氧化。緩慢向體系中加入一定量的HZ Oz溶液(30% )，并加入適量的NaOH(10% )溶液，連續(xù)攪拌60 min使淀粉充分氧化。③糊化。繼續(xù)加入一定量的NaOH (10% )溶液，確保氧化后的玉米淀粉充分糊化，此過程持續(xù)20 min 。④系統(tǒng)中加入適量硼砂、少量尿素溶液以及NaZ SZ 03溶液，繼續(xù)攪拌之后進(jìn)行定容，待冷卻至室溫即可。整個反應(yīng)在恒溫水浴環(huán)境中進(jìn)行。
1.2.2肥料造粒
將計量好的尿素和稻殼炭粉，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結(jié)劑，混勻，置于擠出造粒機(jī)中進(jìn)行造粒。將制造出來的炭肥分別置于溫度B1 ( 60℃ ) , B2 ( 80℃ ) , B3 (100℃)下分別進(jìn)行烘干，持續(xù)2h，每隔10 min取出，干燥器冷卻至室溫后稱重。由于造粒機(jī)造粒直徑固定，造出的顆粒肥直徑范圍約為6.5 ~7.5mm，將烘干后的肥料顆粒進(jìn)行人工篩分，計算篩剩的顆粒質(zhì)量占全部質(zhì)量的百分率;將制作好的球形肥料置于谷物硬度計上測定其抗壓強(qiáng)度，分析其顆粒性能。
2結(jié)論
1)各組肥料在烘干90min左右基本達(dá)到質(zhì)量平衡，低炭氮比肥料的干燥時間較長。當(dāng)炭肥比)1:1時，溫度越高，烘干所需時間越短;而當(dāng)炭肥比,1:2時，溫度越高，烘干所需時間反而增長。生物炭本身的多孔隙結(jié)構(gòu)易于水分的散發(fā)，而尿素暴露在空氣中時容易吸收空氣中的水分并粘附在顆粒表面，烘干初期容易表面結(jié)殼，不利于水分的散發(fā)，從而延長了干燥時間。
2)采用擠出式造粒法可獲得良好的抗壓強(qiáng)度和成型率，當(dāng)烘干溫度為60一100 ℃、炭肥比,1:1時，成型肥料的抗壓強(qiáng)度>40 N;炭肥比)1:1時，成型率>95%。過低的炭氮比會降低成型率。
3)低炭氮比下尿素含量較多，暴露在空氣中容易吸收空氣中的水分，在造粒過程中豁附在造粒機(jī)上造成損失。因此，過低的炭氮比會增加N損失率。
參考文獻(xiàn):
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