專利名稱：含草木灰的復合肥料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含草木灰的復合肥料及其生產方法。
背景技術：
已知，植物體首先要從空氣、土壤和水中吸收大量的碳、氫、氧、氮、鉀、鈣、鎂、磷、硫這些大量需要的營養元素。然后要從土壤中吸收氯、鐵、錳、硼、鋅、銅、鑰這些微量營養元素。缺少了這十六種營養元素的任何一種，高等植物就不能正常生長，所以被稱為高等植物生長的必需營養元素。灰肥可分為草灰、木灰及草木灰肥。其含五氧化二磷、氧化鉀等養分元素分別如下:草灰，2. 11% 2. 36%,8. 09% 10. 2% ;木灰:3. 1%~ 3. 41%,5. 92% 12.4% ;草木灰3. 5%、7.5%。此外，草木灰還含有0.9%以上的氧化鈣。另外，硅元素也是大多數作物必須的營養元素，硅具有能提高作物光合作用效率，減少無效蒸騰，促進作物對氮、磷、鉀營養元素的吸收。提高作物抗逆性(如抗旱、抗干熱風、抗低溫能力等)；抗 倒伏；防早衰；增強作物病蟲害的抵抗力，減少病蟲害危害；提高結實率和農產品品質等功能。目前田間施用的硅肥主要是含硅酸鹽的工業廢渣，如鋼鐵冶煉渣、煉銅渣、煉鋁赤泥、粉煤灰硅鈣肥和黃磷渣以及水泥窯灰和硅鎂鉀肥等。此類工業廢渣作為硅肥用時，需要再加工磨細，且容易含有有毒的重金屬(鉻、鎳、鉛、鈷和鎘)。典型的稻草灰的成分為82.28%silica,13. 04 % K20,1. 79 % MgO, I. 75 % CaO,0. 67 % P205，0. 15 % Na20，0. 11 % Fe203,0. 10% A1203,0. 10% Mn0，0. 01% Ti02。因此，對于很多植物，草木灰，尤其是稻草和稻殼灰，是比工業廢渣更加經濟和有效的，且除了含有大量硅外還含有其它養分的肥料。但是由于草木灰極易飛灰揚塵，使其生產處理及使用時均不衛生和不方便，添加水分雖然能解決飛灰問題，但草木灰中的鉀成分隨水分容易流失或流動使肥效不均，且草木灰自然干燥后仍然容易形成飛灰問題。尤其是工業化生產過程中，為了利用可再生的生物質資源，當工業鍋爐使用生物質燃料時，必須能衛生地和有效地及時處理鍋爐燃燒所產生的大批量的草木灰，因此，必須找到非傳統的草木灰的處理和應用方法。制漿造紙回收的木質素本身就是一種有效的肥料組分(如專利CN1587227中所公開)。由于直接從硫酸鹽法制漿造紙回收的木質素為含鈉的堿性木質素，堿性木質素極易吸收水分后潮解成液體不成形，不便使用，且其中的鈉離子也不利于植物，而單純酸化后的木質素為酸性，也不合適直接作為肥料來利用，因此，木質素的利用多為只能與其它肥料或載體混合后使用。在現有的利用木質素配制有機-無機復合肥的應用中，只有利用將木質素磺酸鹽與常規化學肥料尿素、磷酸二銨、氯化鉀等復配合成木質素有機-無機高效復合肥的，或將木質素磺酸鹽用尿素處理，然后加入粉末狀KC1，制得含木質素的有機-無機復合月巴，或者將木質素磺酸鹽摻入到肥料中可以制得含N、P、K、木質素磺酸鹽、Cu、Mg等多組分的復合肥料。直接利用堿木質素的是木質素磷肥，其以堿木質素、磷酸二銨、粘合劑和助劑為原料，按一定的比例摻混，在一定的溫度條件下制取木質素磷肥。因此，過去所提到的木質素作為肥料的應用只是集中在木質素磺酸鹽和堿木質素的應用上。
發明內容
本發明要解決的問題和本發明的目的是I、解決工業化規模化生產過程中，當工業鍋爐使用生物質燃料時，必須能衛生地和有效地及時處理鍋爐燃燒所產生的大批量的草木灰。2、解決草木灰容易形成飛灰，污染環境，影響其在生產車間的裝包運輸以及田間使用的問題。3、降低草木灰的堿性，同時得到經濟成本低的含無機質草木灰和有機質木質素的復合肥料。4、普通過磷酸鈣很難干燥，利用草木灰強大的吸水能力，可使普通過磷酸鈣成為粉狀的，方便使用的磷肥，同時提高肥效，改善土質。通過加入酸化木質素解決其中所含草木灰容易揚塵飛灰問題。5、通過酸化木質素，解決堿性木質素極易吸水潮解液化問題，同時通過酸化木質素，使木質素具有膠體的膠黏性質，使草木灰易于被酸化的木質素粘黏成團、易于形成顆粒，并且與草木灰混合粘接的酸化木質素或其膠體可以保持適當含量的水分，通過保濕，更可避免草木灰的飛灰和揚塵。6、在利用木質素或木質素的衍生物解決草木灰容易形成飛灰揚塵的問題的同時，提供一種新的通過將木質素經稀硝酸氧化降解，再用堿性的草木灰中和(主要的堿性物質是碳酸鉀)代替傳統的用氨水中和的方法，可起到簡化生產工藝，降低生產成本的目的(氨水揮發性強，使生產操作復雜)，生產出鄰醌類植物生長激素。另外，通過添加過量的干草木灰，可使所生成的鄰醌類植物生長激素吸附分散稀釋在草木灰中或草木灰與酸化木質素的混合粉末中，達到方便施用的目的，以及得到符合植物所需要的復合肥料的目的，其各相成分的比例要求根據目標植物的需求而定。為了達到上述目的，本發明主要是通過將酸化木質素與草木灰進行攪拌均勻混合，使灰狀的草木灰發生團聚或形成顆粒，即解決了草木灰容易飛灰揚塵的問題，還解決了草木灰的強堿性問題，又可得到一種有效的有機無機復合肥。
具體實施例方式將干稻草焚燒后得到原始稻草灰。稱取42. Sg該稻草灰，與含水量25%的酸化木質素57. 2g充分攪拌均勻混合(酸化木質素可以用硝酸或硫酸或鹽酸或磷酸進行酸化，酸化至PH值至5以下，更優地達到4以下，最好達到3以下，提取出含水的酸化木質素的含水量可以通過烘干干燥進行調整，當用硝酸或磷酸酸化時，可以增加復合肥的氮磷肥效，對于有些需硫植物優先以硫酸酸化，而對于需要氯元素的植物，則優先用鹽酸酸化)得到粉末狀但不易形成飛灰揚塵的混合物(含灰分42. 8 %、木質素14. 3 %、水分42. 9 %，水分太多提供了過量的無效成分，因此，水分最好不大于30% )，所得混合物放在潮濕的pH試紙上顯示的PH值為9。將該混合物在100°C溫度下烘干干燥3小時后，所得到的粉末狀混合物所含的酸化木質素重量為25% (假定水分已基本全部蒸發)，該混合物仍然不易形成向上的飛灰和揚塵(搖動或輕輕吹拂不起可見飛塵)。以粉末自由下落時所形成的粉末散落面大小作為是否容易形成飛灰的參數，在I米高處，將未與酸化木質素相混合的原始稻草灰Ig自由下落時，在地面形成的散落灰斑直徑約為20厘米；而與酸化木質素相混合但沒有經干燥、處理的粉末，其對應的灰斑直徑約為4厘米，經100°C、3小時干燥處理后，其對應的灰斑直徑增加為8厘米，但仍然遠小于原始未經處理稻草灰的散落灰斑直徑(20厘米)。以與上述同樣的方法配制干燥后含酸化木質素重量12. 5%或20%的粉末混合物時，所得到的粉末仍然容易形成飛灰揚塵。上述結果說明，當酸化木質素重量含量達到25%時，干燥后的稻草灰與酸化木質素的混合粉末不易形成飛灰，從而方便作為肥料時的現場田間使用。形成此效果的原因可能是酸化木質素具有膠體性質，使灰分團聚成較大的顆粒，以及填充灰分表面的空隙增加顆粒的堆積密度或比重，另外，酸性的木質素可以對堿性的草木灰進行酸堿中和，使草木灰更適合作為植物的肥料。而木質素本身作為有機質還具有促進植物生長的作用。作為商品，稻草灰與酸化木質素的混合粉末可以含有一定量的水分，或還含有其它成分的肥料成分，因此，可以相應減少酸化木質素的用量，而達到相同的團聚、成型或造粒的效果。為了驗證配方效果，先將酸化木質素完全烘干脫水，再將該酸化木質素加水使之 含水量為33. 3%，用此含水33. 3%的酸化木質素30g與原始稻草灰70g充分攪拌混合，得到含水分10%，酸化木質素20%，灰分70%的混合粉末也不容易形成飛灰和揚塵；或者將酸化木質素完全烘干脫水后加水使之含水量為66. 6%，用此含水66. 6%的酸化木質素30g與原始稻草灰70g充分攪拌混合，得到含水分20 %，酸化木質素10 %，灰分70 %的混合粉末也不容易形成飛灰和揚塵。由于木質素具有類似玻璃一樣的軟化轉化溫度，因此，利用高壓或高溫高壓可以使上述混合粉末結塊造粒。由于酸化木質素的膠體粘黏性質，增加酸化木質素的使用量(如達到60% )，將更容易得到團粒化不易揚塵的混合粉末或較大顆粒尺寸的混合粉末。實際生產時根據各種原料的相對成本以及目標植物所需的有機質(木質素含量優選在5% -60%范圍)和無機養分之間的比例來具體確定酸化木質素的使用量。作為對比，先將市售堿木質素粉末IOg與30g原始稻草灰混合，再加入IOg水后充分攪拌形成混合物粉末，再經100°C、3小時干燥處理后，所得的堿木質素與稻草灰的粉末仍然容易形成飛灰和揚塵(雖然有所改善，其對應的散落灰斑直徑約為15厘米)，說明堿木質素對于稻草灰沒有有效的膠體粘黏作用或團聚作用或灰分表面的填充作用。另外，含鈉的堿木質素含大量鈉離子，使其也不適合作為植物的營養肥料。而酸化木質素含鈉離子少，雖然含有酸根離子，根據酸化所用酸的不同而不同，如硫酸根離子或氯離子或磷酸根離子，但這些酸根離子也是植物所需營養的一部分，尤其如磷和硫。將稻殼完全燃燒后得到的稻殼灰做與上述實驗相同的試驗，得到相類似的結果。其它秸桿或林木灰分，也應該有相似的現象或結果。實施例2在利用木質素或木質素的衍生物解決草木灰容易形成飛灰揚塵的問題的同時，提供一種新的通過將木質素經稀硝酸氧化降解，再用堿性的草木灰中和(主要的堿性物質是碳酸鉀)代替傳統的用氨水中和的方法，可起到簡化生產工藝，降低生產成本的目的(氨水揮發性強，使生產操作復雜)，生產出鄰醌類植物生長激素。另外，通過添加過量的干草木灰，可使所生成的鄰醌類植物生長激素吸附分散稀釋在草木灰中或草木灰與酸化木質素的混合粉末中，達到方便施用的目的，以及得到符合植物所需要的復合肥料的目的，其各相成分的比例要求根據目標植物的需求而定。其生產方法如已有的方法，即在帶攪拌和回流冷凝器(一端接N02吸收器)的搪瓷反應釜中加入相當于絕干IOOkg的木質素和IOOOkg的水，在攪拌中慢慢加入120kg硝酸，升溫至70°C反應lh，然后再慢慢加入120kg硝酸，將反應溫度升高至100_104°C，再反應6h,反應結束后放料,將所得料與草木灰(如稻草灰、稻殼灰或林木灰分)混合中和到pH =
7.0，即得含鄰醌類植物生長激素以及草木灰的混合物。將該混合物中的草木灰含量進一步增加以稀釋生長激素的含量(至目標植物所需的施用值)，方便田間的使用，但最好將所增加添加的草木灰預先用酸化木質素進行中和至PH = 7，以避免草木灰的堿性對生長激素可能的分解作用。、
實施例3為了進一步地改進復合肥的性能，在上述木質素和草木灰混合得到的有機-無機復合肥中添加一定比例的氨氧化木質素氮肥或硝化木質素螯合肥料或過磷酸鈣或它們的混合物。將部分木質素進行氨化或硝化處理，即得到氨氧化木質素氮肥，其還有與吲哚環植物激素相類似的作用。已知硫酸鹽木質素經氨化氧化反應，可提高含氮量，且對N有控釋作用。以造紙黑液木質素為原料，按一定的液比，將木質素溶解在稀氨水中，添加復合催化劑，在一定溫度和氧壓下經氨化、氧化反應，制得含氮量為15. 47%的氨氧化木質素。也已知，在一定條件下，堿木質素經稀硝酸氧化制得硝化木質素螯合肥料，其水溶性、離子交換能力及酸性基團含量均有較大提高。硝化木質素在特定條件下與無機鹽作用制得螯合肥料。由于普通過磷酸鈣很難干燥，利用草木灰強大的吸水能力，可使普通過磷酸鈣成為粉狀的，方便使用的磷肥，也方便草木灰的使用，同時提高肥效，改善土質。進一步地，通過加入酸化木質素解決其中所含草木灰容易揚塵飛灰問題。具體含量范圍根據目標植物的營養需求以及土地各種元素含量高低進行調整，合適的范圍如配制成過磷酸鈣含量0-30 %，酸化木質素0-30 %，余量為草木灰。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術特征的范圍內，利用本發明所揭示技術內容所做出局部更動或修飾的等效實施例，并且未脫離本發明的技術特征內容，均仍屬于本發明技術特征的范圍內。另外，除非文本中清楚地說明，說明書或權利要求書中的術語“包括“、“包含”等用于與“排除”方式相反的“包含”方式進行解釋，也就是說是“包括但不限于”的方式。
權利要求
1.一種含草木灰的復合肥料，其特征在于，含有草木灰和木質素。
2.如權利要求I所述的含草木灰的復合肥料，其特征在于，其中的木質素為酸化木質素。
3.如權利要求I所述的含草木灰的復合肥料，其特征在于，其中進一步含有以木質素為基生產的鄰醌類植物生長激素。
4.如權利要求I所述的含草木灰的復合肥料，其特征在于，其中進一步含有以木質素為基生產的氨氧化木質素和/或硝化木質素。
5.如權利要求I所述的含草木灰的復合肥料，其特征在于，其中進一步含有過磷酸鈣。
6.如權利要求I所述的含草木灰的復合肥料，其特征在于，其中所述的復合肥若不含水分，酸化木質素的重量含量大于25%。
7.如權利要求I所述的含草木灰的復合肥料，其特征在于，其中所述的復合肥含有10% -30%的水分，含有酸化木質素10-60%，余量為草木灰。
8.一種含草木灰的復合肥料，其特征在于，含有草木灰和過磷酸鈣。
9.一種含草木灰的復合肥料的生產方法，在稀硝酸氧化木質素的反應完成后，利用草木灰對反應物進行中和。
10.如權利要求9所述的含草木灰的復合肥料，其特征在于，其中進一步地增加草木灰的含量或增加用酸化木質素中和后的草木灰的含量。
全文摘要
本發明涉及一種含草木灰的復合肥料及其生產方法，尤其是一種低成本的工業規模化的生產方法，通過將酸化木質素與草木灰進行攪拌均勻混合，使灰狀的草木灰發生團聚或形成顆粒，即解決了草木灰容易飛灰揚塵的問題，還解決了草木灰的強堿性問題，又可得到一種有效的有機無機復合肥。
文檔編號C05G1/00GK102731181SQ20111009236
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月6日 優先權日2011年4月6日
發明者秦才東 申請人:秦才東