[发明专利]一种生物质磺化炭基复合肥的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质磺化炭基复合肥的制备方法，属于肥料制备领域。包括以下步骤：(1)将生物质干燥、粉碎；(2)与废硫酸混合后加热反应，保持负压，得到吸附了硫酸的生物质磺化炭材料；(3)将步骤(2)生成的炭材料降至室温加入磷酸溶液和钾盐混合为均匀悬浮液；(4)将悬浮液加入氨，烘干得到生物质磺化炭基复合肥。本发明方法路线短、操作简单、能耗低、适用范围广，以生物质为原料，实现生物质和高浓度有机废硫酸中有机物和酸的资源化回收利用，减少了反应步骤、减少了能量消耗，生物质转变为生物质磺化炭，转化率高，且较低的反应温度大幅度的降低了回收能耗，排放气体中无二恶英，具有重大的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及生物质磺化炭基复合肥的制备方法，属于肥料制备领域。

背景技术

生物质炭(Biochar)，也称为生物炭、生物碳、生物质炭、生物质焦等。作为一种土壤改良剂，生物炭形成了一个顽强的碳负性的土壤碳结合体，并将大气中二氧化碳储存到高度抗性的土壤碳库中。土壤中施用了生物炭后，其营养持久性增强，不仅减少了作物对肥料的需求，而且对于气候和环境有一定的影响。

生物炭的原料来源十分广泛，据文献报道，许多农林业副产物，例如枣核、核桃壳、胡桃壳、废茶叶、玉米芯、椰子壳、甜菜根、花生壳、稻谷壳、棉花壳、香蕉皮、竹废料、橄榄核、樱桃核、桔子皮、咖啡豆荚、玉米秸秆和木薯皮等，都被尝试用于制备低成本的生物炭。由于碳原子彼此间以极强的亲和力结合，生物炭具有很高的化学和生物学稳定性，且可溶性极低。生物炭的这些基本性质使其具有吸附性能、催化性能和抗生物分解能力，在农业、能源、环境等领域都有广泛的应用。

生物质炭的影响包括改善土壤结构，提高团聚体稳定性，提高土壤水容量，促进微生物生长，并最终提高土壤的生产力(10％)。在提高作物产量的同时，生物质炭还能够快速提高土壤有机碳含量，降低N₂O排放量和污染土壤重金属生物有效性。土壤改良与提质效应，特别是固碳减排仍然是当前的突出需求。废弃物炭化不但处理了秸秆等废弃物，避免了直接焚烧或堆埋分解的排放，增加了土壤有机质碳库，还大幅度改善了土壤的物理性质，促进了生物生长和活性，提升了肥力且降低了环境污染风险，是土壤可持续管理的重要途径。秸秆等农业废弃物未得到有效利用，大量直接焚烧加剧了大气污染。在国家绿色发展战略框架下，土壤的可持续管理与废弃物资源化循环成为相辅相成的农业可持续发展的出路。

制备生物炭最常用的方法是热裂解法，即在没有氧气或者有限供氧环境中热分解有机材料，形成的固体物质，其主要组成元素为碳、氢、氧、氮等，还包含少量微量元素，含碳量一般在60％以上。在炭化过程中，非碳元素分解和逸出形成孔洞结构，因此具有一定的孔隙度和比表面积。生物炭表面官能团十分丰富，包含羧基、酚羟基、酸酐等多种基团。热解法处理生物质的适应性相对较好，在处理性能指标方面也具有一定优势，减量比达到95％以上，且运行中不需要辅助燃料，可回收能量，废物不需分类和预处理。但是焚烧废气处理装置酸化严重，二噁英不能保证稳定达标排放，检修费用高。而对于二噁英的控制，是生物质焚烧最为棘手的难题。由于二噁英生成机制相当复杂，根据国内文献，已知生成途径归纳2个方面：1)前驱物异相催化反应形成二噁英。即多氯苯、氯酚类、PVC等有机化合物，在金属催化剂(氯化铜、氯化铁等)及450～700℃下，发生反应生成二噁英；2)重新合成反应形成二噁英，即飞灰中不完全燃烧颗粒状有机碳(丙稀、甲苯、氯苯等)和巨分子碳结构(焦炭、飞灰、残留碳等)在250～850℃下，通过不同的催化剂，进行氧化、氯化、聚合形成二噁英。所以二噁英的最佳合成温度为250～400℃。