[发明专利]利用养分晶体熔融渗透制备炭基肥颗粒的装置及工艺

说明书

本发明公开了一种制备炭基肥颗粒的装置，包括造肥箱、熔融泵、导管；造肥箱包括箱体和颗粒成型机构；箱体包括恒温控制系统、反应室，反应室设有上下两层子反应室，子反应室内均设有均匀分布有若干淋溶通孔的淋溶板；箱体设有两扇箱门以及若干分别连通子反应室的连接通孔，导管通过连接通孔将熔融态养分引至淋溶板上，颗粒成型机构包括2根平行设置的实心捣棍；实心捣棍包括上捣棍和下捣棍，上、下捣棍分别经由箱体的左右侧壁穿入至不同的子反应室。还公开了制备炭基肥颗粒的工艺，其利用熔融态的养分晶体的重力作用，渗透结合生物炭粉，并使用上述的装置制得。本发明的装置和工艺制备的炭基肥颗粒具有结构紧实，成粒均匀，缓释效果良好等特性。

技术领域

本发明属于炭基肥生产工艺、设备技术领域，具体涉及一种利用养分晶体熔融渗透制备炭基肥颗粒的装置及工艺。

背景技术

炭基肥是一种以生物炭为载体，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，融合不同种类的化肥而成的生态环保型肥料，主要具有下述几个方面的优点：

1)保留了生物炭孔隙结构好、大比表面积和大孔隙率的特性，可以改善土壤孔隙度及贮热保水能力，并由于其的弱碱性，有助于改善土壤酸碱程度；；

2)与生物炭结合的化肥进入土壤之后，由于生物炭本身所具备的强吸附性，一方面固持肥料养分，使其在土壤中缓慢释放，起到缓释作用(“缓释”是指化学物质养分释放速率小于速溶性肥料施入土壤后转变为植物有效态养分的释放速率)，提高肥料利用效率，减轻肥料淋湿导致的地下水富营养化问题，另一方面，在养分释放后，吸附土壤重金属离子，减少土壤微生物和酶所受到的来自重金属离子的胁迫；

3)由于生物质富含多种养分元素，其所制备的生物炭基肥保留了该种性能，不仅养分元素含量较多，且化学键/官能团种类繁多，可以促进植物中特定元素及酶的形成，实现植物蛋白质的合成及糖分的积累，提高果实的可溶性糖含量，同时还能增加土壤碳含量，补充土壤多种养分，实现复合肥的功效。

目前我国复合肥的成型工艺仍以传统有机肥的成型工艺为主，包括混合法、包膜法、吸附法、挤压造粒法(包括圆盘和挤压)。其中，混合法、包膜法、吸附法所生产的肥料大部分是细粉状的颗粒，而且具备较高的灰分含量，在运输与施用存在一定的困难性，并且在实际使用时，直接施用容易造成一定程度的粉尘污染。而用于复合肥造粒的方式主要有圆盘造粒和挤出－滚圆造粒两种主流方式。

其中，圆盘造粒是通过圆盘不断地旋转制造颗粒，即当物料进入造粒盘后，经造粒盘的不断旋转和喷雾装置，使物料均匀地粘和在一起从而形成圆球状颗粒。利用的是团聚成型的原理，具有成粒率较高，外形较为圆整，产品颗粒可以自动分级，应用较为广泛，操作难度低，设备成本也相应较低等优势，但也具有颗粒紧密度小，粉尘污染较大，可控性不够高等缺点。研究表明，在圆盘造粒中，影响圆盘造粒效果的主要因素有：原料的细度、基础肥料的物性、投料和粘结剂喷洒的位置、半成品的含水量、适宜且稳定的投料量、造粒机的直径、倾斜角与转速。

挤出－滚圆造粒是通过外加力使其成型，其利用的是压力成型原理，具有较高的生产效率，同时其生产的颗粒结构均匀统一、圆整度好，具有较高的抗压强度，制作过程卫生环保，可以广泛地用于医药、化肥、食品、饲料等行业。

另外，在一些的研究中，还有在复合肥的表面喷洒熔融状态下养分晶体熔液以形成高氮复合肥的造肥工艺，其主要用于解决一些作物在某些特定的成长阶段需要较高氮素而普通的混合肥无法满足的问题。该复合肥表面喷涂的养分晶体熔液，能代替包膜油，可有效地防止养分晶体暴露在空气中结块得问题，且相比于包膜油，养分晶体的价格较为廉价，可有效降低化肥的生产成本。

但在国内外的研究中，鲜有发现利用熔融态养分渗透至生物炭内部以形成炭基肥的案例，同时在现有的造肥装置中，也没有发现一款可直接应用于熔融渗透法制造炭基肥的造肥装置。

发明内容