[发明专利]一种生物炭基尿素肥料的直混熔融成肥装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质资源化利用设备领域，特别是涉及一种生物炭基尿素肥料的直混熔融成肥装置及其方法。

背景技术

在我国农业生产应用中，尿素是使用量最大的肥料之一，为追求农业产出，尿素肥料大量施用且流失严重，使得肥料养分未得到充分利用，造成了严重的经济、环境问题。生物炭是生物质热解后的固体产物，施入土壤后具有土壤改良和土壤固碳作用，此外，其丰富的孔隙结构以及巨大的比表面积使得生物炭还可以吸附NH4+，NO3-等含N营养成分，进而延缓肥料养分在土壤中的释放时间并降低损失。因此，将生物炭与尿素肥料结合施用的技术有望成为土壤、肥料、环境的综合解决方案。

公开号为CN105777453A的中国发明专利申请中公开了一种制备生物炭基缓释氮肥的装置及应用，装置由搅拌机、真空挤压机、第一烘干机、对辊挤压造粒机、第二烘干机、称量装袋机构成，该装置的特点是对生物炭抽真空，为尿素溶液进入生物炭孔隙提供足够的空间，经过抽真空-挤压-挤压造粒后将更多的尿素挤压到生物炭孔隙中，进而充分发挥生物炭的缓释性能，特高氮肥的利用效率。该申请中，生物炭基缓释氮肥制备过程中需要经过真空挤压、对辊挤压以及多环节运输，不仅会造成生产效率低下、能耗高等问题，还会增加生产成本。

公开号为CN104529636A的中国发明专利中公开了一种生物炭基缓释氮肥及其制备方法，该方法包括以下步骤：对生物炭和氮肥进行粉碎处理，并将粉碎处理后的生物炭和氮肥混合均匀，加热至氮肥熔化，并在加压下使所述熔化的氮肥进入生物炭的多孔结构中，混合均匀后使用对辊挤压造粒获得粒状生物炭基缓释氮肥。该方法的特点在于所述制备方法能使肥料进入生物炭的多孔结构中，具有缓释效果好，缓释时间长的有点；同时实现了废弃物循环利用，避免包膜材料对土壤产生的污染，具有良好的提质增效作用。该发明的生产工艺需要将生物炭和氮肥置于密闭的可加压的容器中，如高温高压灭菌锅，加热加压后的生物炭和氮肥的粉碎混合物需要再次粉碎，额外增添破碎设备，可能会破坏尿素与生物炭的内部结合状态；此外，对辊挤压过程中添加水作为粘结剂可能存在所得炭基缓释氮肥强度低下、运输效率低等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种生物炭基尿素肥料的直混熔融成肥装置，其能够生产出抗破碎力较强的生物炭基尿素肥料，且生产效率高，生产成本低。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种生物炭基尿素肥料的直混熔融成肥方法，其能够使用本申请的生物炭基尿素肥料的直混熔融成肥装置生产出抗破碎力较强的生物炭基尿素肥料。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物炭基尿素肥料的直混熔融成肥装置，包括螺旋挤压机，螺旋挤压机连接电动机和变速器，并由电动机和变速器控制挤压速率，螺旋挤压机外包覆有第一加热腔套，螺旋挤压机设有入料口和出料口，入料口的上方设有搅拌机，搅拌机外包覆有第二加热腔套，出料口处设有多孔出料模具，搅拌机的上方设有生物炭粉末进料槽和尿素固体粉末进料槽，多孔出料模具的外侧设有旋转切刀。

进一步，搅拌机与螺旋挤压机之间设置有连接通道，连接通道处设有通道开关。

进一步，还包括控制装置，控制装置控制电动机和变速器的运转，控制装置控制通道开关的开启与关闭。

进一步，还包括产品收集槽和物料传送带，物料传送带设置于多孔出料模具和产品收集槽之间，物料传送带的一端设置于多孔出料模具下方，物料传送带的另外一端设置于产品收集槽的上方。

进一步，第一加热腔套和第二加热腔套外均设有保温层，第一加热腔套与保温层紧密贴合，第二加热腔套与保温层紧密贴合。

进一步，多孔出料模具的孔为圆孔，圆孔的孔径为3mm-12mm。

一种生物炭基尿素肥料的直混熔融成肥方法，包括如下步骤，

步骤一、生物炭与尿素粉碎后分别经过生物炭粉末进料槽和尿素固体粉末进料槽进入到搅拌机中充分搅拌均匀，其中搅拌机通过第一加热腔套加热并控制温度为130℃-135℃，生物炭与尿素的质量比例为0.1:1至1.5:1之间；

步骤二、打开搅拌机与螺旋挤压机的连接通道的通道开关，使混合物料进入到螺旋挤压机中，螺旋挤压机通过第二加热腔套加热并控制温度为140-155℃，保证尿素维持稳定的熔融状态，螺旋挤压机通过变速器和电动机控制挤压速度，使得生物炭和熔融状态的尿素充分接触并由多孔出料模具挤出；

步骤三、通过控制旋转切刀的速度将挤出的条状生物炭基尿素肥切割成长度为6mm-10mm，直径为8mm的炭肥颗粒。