一種生物營養(yǎng)強化肥料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于肥料制備領(lǐng)域，尤其是一種制備能實現(xiàn)補充土壤和農(nóng)作物必需微量元素的含有PAL材料的生物營養(yǎng)強化肥料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物營養(yǎng)強化是指在植物生長過程中進(jìn)行營養(yǎng)和健康促進(jìn)因子等人體必需微量元素的強化過程，是農(nóng)業(yè)和營養(yǎng)部門對付營養(yǎng)失衡問題的首選技術(shù)手段。生物營養(yǎng)強化技術(shù)是一種新興的、有前景的理論方法，通過這種方法可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品定量富含某些營養(yǎng)素或功能性物質(zhì)，達(dá)到營養(yǎng)化和功能化的目的。
[0003]土壤中微量元素分布不均以及作物的吸收低下所引起的健康問題已經(jīng)成為現(xiàn)代社會主要的公共健康問題。通過施肥進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品的生物營養(yǎng)強化，可以在不改變農(nóng)作物基因組成的情況下，增加農(nóng)作物的營養(yǎng)水平，以平衡土壤必需微量元素的缺失。
[0004]必需微量元素營養(yǎng)的失衡，已成為全球性的健康危機(jī)。一些國家和地區(qū)實施了在飲食中進(jìn)行微量元素添加和營養(yǎng)強化的手段。然而，采取什么方式可以最有效且可持續(xù)地控制微量元素缺乏，這是國際社會長期探索的問題?？茖W(xué)研究和實踐經(jīng)驗顯示，食物強化是一種解決廣泛性必需微量元素缺乏問題最經(jīng)濟(jì)、有效和可持續(xù)的方法。因為，食物強化具有成本低廉、工藝簡單、不需要改變?nèi)藗兊娘嬍沉?xí)慣、能覆蓋廣大人群等優(yōu)點。
[0005]農(nóng)產(chǎn)品是日常食物和營養(yǎng)的主要來源，但農(nóng)業(yè)部并沒有把維護(hù)人類健康作為目標(biāo)，而衛(wèi)生部也沒有將農(nóng)業(yè)作為一個對抗?fàn)I養(yǎng)失衡相關(guān)疾病的有力工具，從而使當(dāng)前的農(nóng)業(yè)技術(shù)和農(nóng)業(yè)政策成為農(nóng)產(chǎn)品必需微量元素失衡的根本原因之一。因此，食物強化的根本途徑，在于農(nóng)產(chǎn)品的必需微量元素的強化。農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)強化對增加當(dāng)前尚缺乏的必需微量元素(如碘、砸、鋅、鐵等)的生物有效性和提高農(nóng)作物與土壤的營養(yǎng)具有非常重要的作用，對必需微量元素在提高食品質(zhì)量、改善人體健康等方面也具有非常重要的意義。
[0006]隨著人類健康水平要求的日益提高和回歸自然理念的增強，對綠色產(chǎn)品和友好環(huán)境的需求愈益迫切，追求農(nóng)產(chǎn)品的安全、優(yōu)質(zhì)和農(nóng)業(yè)環(huán)境的健康已成為亟待解決的科學(xué)問題。減少化肥的施量、提高化肥利用率、加強農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和注重受損環(huán)境的修復(fù)已成為國際社會共同關(guān)注的焦點問題。解決的有效途徑是通過研制生產(chǎn)新一代肥料來實現(xiàn)這一重要目標(biāo)。因而現(xiàn)代肥料科學(xué)的重要任務(wù)表現(xiàn)為研發(fā)新的肥料品種和尋求新的輔材，在發(fā)揮肥料功能的同時，最大程度地使生態(tài)環(huán)境免受損傷和破壞。新一代肥料應(yīng)該承擔(dān)起現(xiàn)代肥料科學(xué)所賦予的保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要任務(wù)；體現(xiàn)環(huán)境友好的現(xiàn)代肥料科學(xué)的發(fā)展方向；符合肥料復(fù)合高效的現(xiàn)代肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢；拓展微量元素及高營養(yǎng)組分在現(xiàn)代肥料中的應(yīng)用領(lǐng)域。天然生態(tài)PAL材料具備完成上述重大任務(wù)的基質(zhì)和特征。
[0007]PAL材料以其原料坡縷石(palgorskite)的前三個字母命名。PAL材料的結(jié)構(gòu)特征、功能特征和富含營養(yǎng)微量元素的特征，具備了新一代肥料產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的資源基礎(chǔ)。由PAL材料加工制造的PAL生物營養(yǎng)強化肥料在生態(tài)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，特別在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中有廣泛的應(yīng)用，主要在肥料和土壤調(diào)理中發(fā)揮功能性作用；可作為控釋、緩釋肥料、納米級增效肥料，硅肥及微量元素肥料加工生產(chǎn)的輔料和基料；在糧食作物蛋白質(zhì)合成、高蛋白牧草增效和農(nóng)藥殘留消除等方面發(fā)揮功能性作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種生物營養(yǎng)強化肥料的制備方法。采用該方法制得的生物營養(yǎng)強化肥料，能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、增加農(nóng)產(chǎn)品微量元素的含量、改良土壤營養(yǎng)環(huán)境、提高土壤健康水平、滿足生態(tài)環(huán)保的要求。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的生物營養(yǎng)強化肥料的制備方法，主要包括以下步驟:步驟一，將坡縷石原礦材料粉碎得到坡縷石粉體后，加水?dāng)嚢枋蛊驴|石粉體和水充分混合，制成含坡縷石的漿體，然后將所述漿體引入固液旋流分離裝置進(jìn)行分離提純，取溢流口的漿體，進(jìn)行脫水干燥，制得PAL材料；步驟二，將步驟一制得的PAL材料與氮、磷、鉀肥以及有機(jī)質(zhì)混合，經(jīng)復(fù)混一攪拌一造粒一烘焙一冷卻一包裝，即制得生物營養(yǎng)強化肥料。
[0010]作為本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述含有坡縷石的漿體的制備方法為將坡縷石制成粉體后，采用40?200目過篩，然后按照坡縷石的質(zhì)量百分比為15%?20%加入水，充分?jǐn)嚢?，即制得含坡縷石的漿體。
[0011]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述含有坡縷石的漿體的制備方法為將坡縷石制成粉體后，采用40?200目過篩，然后按照坡縷石的質(zhì)量百分比為15%?20%加入水，按照分散劑的質(zhì)量百分比為3%?8%加入分散劑，充分?jǐn)嚢瑁粗频梅稚⑿詢?yōu)異的含坡縷石的漿體。優(yōu)選地，所述分散劑為三磷酸鈉或六偏磷酸鈉。
[0012]作為本發(fā)明更優(yōu)的技術(shù)方案，所述含有坡縷石的漿體的制備方法為將坡縷石制成粉體后，采用150目過篩，然后按照坡縷石的質(zhì)量百分比為18%加入水，按照分散劑的質(zhì)量百分比為5%加入分散劑，充分?jǐn)嚢?，即制得分散性?yōu)異的含坡縷石的漿體。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述固液旋流分離裝置的旋轉(zhuǎn)速度控制在2500r/min?3000r/min,制得的PAL材料粒徑為0.1?3.0 μ m。
[0014]進(jìn)一步地，利用所述固液旋流分離裝置進(jìn)行二級或多級分離提純。
[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，在所述步驟二中，PAL材料與氮、磷、鉀肥以及有機(jī)質(zhì)的重量配比為:PAL材料55%?76%，氮、磷、鉀肥4%?10%，有機(jī)質(zhì)20%?35%。
[0016]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述PAL材料與氮、磷、鉀肥以及有機(jī)質(zhì)的重量配比為:PAL材料63%?70%，氮、磷、鉀肥5%?8%，有機(jī)質(zhì)22%?30%。
[0017]作為本發(fā)明最優(yōu)的技術(shù)方案，所述PAL材料與氮、磷、鉀肥以及有機(jī)質(zhì)的重量配比為:PAL材料68.5%，氮、磷、鉀肥6%，有機(jī)質(zhì)25.5%。優(yōu)選地，所述氮、磷、鉀肥為常見的復(fù)合肥，所述有機(jī)質(zhì)為草炭、動物排泄物、生活垃圾中的有機(jī)物質(zhì)、農(nóng)林業(yè)廢棄物、餐飲垃圾的至少一種。
[0018]有益效果:采用本發(fā)明的制備方法制得的生物營養(yǎng)強化肥料，能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、增加農(nóng)產(chǎn)品微量元素的含量、改良土壤營養(yǎng)環(huán)境、提高土壤健康水平、滿足生態(tài)環(huán)保的要求。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的生物營養(yǎng)強化肥料的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021 ] 如圖1所示，本發(fā)明中所采用的PAL材料的制備工藝主要包括如下步驟，將坡縷石原礦材料粉碎得到坡縷石粉體后，加水?dāng)嚢枋蛊驴|石粉體和水充分混合，制成含坡縷石的漿體，然后將所述漿體引入固液旋流分離裝置進(jìn)行分離提純，取溢流口的漿體，進(jìn)行脫水干燥，即得到本發(fā)明所使用的PAL材料。
[0022]更詳細(xì)地，首先將坡縷石制成粉體后，采用40?200目過篩，然后按照坡縷石的質(zhì)量百分比為15%?20%加入水，充分?jǐn)嚢?，即制得含坡縷石的漿體。為了增加坡縷石在水中的分散性，可在加水時即加入質(zhì)量百分比為3%?8%的分散劑，充分?jǐn)嚢?，制得分散性更好的含坡縷石的漿體。所述分散劑可以為三磷酸鈉或六偏磷酸鈉等。優(yōu)選地，首先將坡縷石制成粉體后，采用150目過篩，然后按照坡縷石的質(zhì)量百分比為18%加入水，按照分散劑的質(zhì)量百分比為5%加入分散劑，充分?jǐn)嚢?，制得含坡縷石的漿體。
[0023]將所述固液旋流分離裝置的旋轉(zhuǎn)速度控制在2500r/min?3000r/min對含坡縷石的漿體進(jìn)行分離提純，必要時可進(jìn)行二級或多級分離提純，從而使制得的PAL材料顆粒粒徑為0.1 μ m?3.0 μ m，提純率達(dá)到90% — 97%。其中平均粒徑為2.69 μ m的PAL材料，顆粒產(chǎn)率達(dá)到97%，平均粒徑為0.81 μ m的PAL材料，顆粒產(chǎn)率達(dá)到50%，平均粒徑為0.10 μ m的PAL材料，顆粒產(chǎn)率達(dá)到20%，最大粒徑為3.0 μ m。
[0024]所述固液旋流分離裝置的主要部件為一圓錐形轉(zhuǎn)鼓，由內(nèi)向外直徑增大，坡度(半錐角)為3°?5。，轉(zhuǎn)鼓借錐形底盤固定在中心軸上并由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)。上給料嘴和下給料嘴伸入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，含坡縷石的漿體由給料嘴噴入，順切線方向附著在轉(zhuǎn)鼓壁上，隨著轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時，沿鼓壁的斜面流動，形成在空間的螺旋形運動軌跡。此時，含坡縷石的漿流為一弱紊流膜，當(dāng)離心力大小適當(dāng)量，可形成足夠的流變層厚度和合適的速度梯度，坡縷石原礦粉體顆粒在流變層內(nèi)發(fā)生有效分層，物料粒群借助切變運動產(chǎn)生的層間斥力松散，輕、重物料依自身的局部壓強不同相對轉(zhuǎn)移，重物料轉(zhuǎn)入底層，進(jìn)入底層的重物料即附著在鼓壁上較少移動，輕物料進(jìn)入上層。輕物料則在選定轉(zhuǎn)動速度作用下懸浮，其漿體流通過轉(zhuǎn)鼓與底盤之間的縫隙隨較高的軸向流速排出，當(dāng)重物料浸到一定厚度時，停止給料，由沖料嘴給入高壓水，沖洗沉積的重物料，實現(xiàn)重、輕物料分離。高速離心提純設(shè)備屬間歇性裝置，其中，給料、沖洗水注入和重、輕物料排出過程是自動運行的。
[0025]經(jīng)分離提純的含坡縷石的漿體，仍為高含水的厚漿狀(含水量仍大于50%)，并具蝕變性和熱敏化，因而呈高度分散狀態(tài)，通過一種超細(xì)粉的干燥裝置，在干燥介質(zhì)(熱風(fēng))的機(jī)械分散力作用下，使物料形成顆粒狀流態(tài)化，瞬間完成熱值交換，并防止二次團(tuán)聚的傾向，使物料復(fù)原到原本的粒子尺寸，可能的團(tuán)聚還可被解聚，水分快速脫除(含水量降至5%)，并達(dá)到“迅即”細(xì)化，同時實現(xiàn)了漿體的脫水干燥，得到PAL材料。
[0026]將上述制備的PAL材料與氮、磷、鉀肥以及有機(jī)質(zhì)混合，經(jīng)復(fù)混一攪拌一造粒一烘焙一冷卻一包裝，即制得生物營養(yǎng)強化肥料。
[0027]為了保證本發(fā)明的生物營養(yǎng)強化肥料的生物利用度，必須精