专利名称：用于生产肥料前体和肥料的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1和35的前序所述的用于生产肥料前体和肥料的方法及
>J-U ρ α装直。
背景技术：
由现有技术可了解肥料和用于其生产的方法及装置，所述肥料用于补充土壤中的植物营养素。这些营养素中最首要的是磷、氮和钾。但是所谓的复合肥料或NPP肥料也可富含个别的其他矿物，对田亩或土壤进行密集的农业耕作时会产生许多缺点，从而导致密集增肥(intensively fertilized)。首先,农用田亩(agriculturally used area)的密集增肥导致田亩土壤盐碱化和岩溶化。这是由于对植物生长同样特别重要的土壤机械结构的劣化而产生的。同时导致此种过度增肥(over-fertilized)的土壤贮存营养素和水分的能力变差。土壤盐碱化还导致植物根据渗透压梯度吸收营养素的能力降低。此外，已知的肥料经常导致土壤的营养素供应不平衡，这反映为通过此种密集耕作和增肥的土壤产出的作物和农产品仅具有低含量的对人类和动物很重要的营养素。最后，还已知会对水循环产生负面影响，例如藻类爆发或水的盐碱化。根据这些情况，使用已知的肥料会造成螺旋向下的效应，使得土壤及其农产品的品质连续变差。已知肥料的另一个缺点是，其生产成本太高，因此对于在发展中国家和/或新兴国家中的使用而言过于昂贵。`发明概述鉴于现有技术，本发明的目的是提供新颖的肥料前体和新颖的肥料及其生产方法，所述肥料前体和肥料能以极低的肥料剂量保持或恢复土壤的生化平衡，同时确保对于植物的平衡营养素供应。在统称的保持或恢复土壤平衡的条件下，本发明同时实现了若干目的。这些目的是，例如:在生化、微生物、细菌和机械水平上改善土壤结构，提高贮存水分和/或贮存营养素(尤其是微量营养素)和/或离子交换的能力，以及刺激土壤的自我再生。此外，本发明的目的还在于，在利用本发明增肥的土壤上提供更高、更不易腐烂、更富含营养素且无镰刀菌属的作物产量。这个目的通过如权利要求1所述的方法和如权利要求35所述的装置实现。本发明的优选实施方式是从属权利要求的主题内容。本发明基于以下基础理念，S卩，至少一种含矿物物质的风化在技术上以与原始健康土壤中发生的过程类似的方式进行。其中，与自然发生的风化过程的类似性导致肥料或肥料前体的所有组分都能促进和/或恢复土壤平衡。其中，本发明方法的特别步骤基于以下事实，即，至少一种含矿物物质的技术性风化以比自然中大得多的规模进行，实现了风化速度的巨大增加。就风化速度可以假设，通过本发明的方法能实现这样一种类似自然的技术性矿物风化:其速度比健康土壤中发生的生化风化快一千倍。为了这个目的，本发明方法在第一方法步骤中制备酸性源溶液，所述酸性源溶液包含至少一种有机酸。在随后的第二方法步骤中，将该酸性源溶液加入至少一种含矿物物质中。然后，在进一步的方法步骤中，利用该源溶液对含矿物物质中所含的矿物进行人工风化。为了提升酸性源溶液的反应性和/或反应速度，本发明方法提供的源溶液pH值在0-3的范围内。为了实现技术性风化与健康土壤中自然发生的风化过程的最高可能相似性，特别优选酸性源溶液还包含同样存在于种植土壤中的一些成分，这些成分的种类和/或功能对于矿物的自然、生化风化有利。因此，本发明方法提供以下条件:至少一种氨基酸溶于所述源溶液中和/或至少一种酶溶于所述源溶液中和/或至少一种醇溶于所述源溶液中和/或所述源溶液包含至少一种细菌物种和/或至少一种酵母菌株溶于所述源溶液中和/或咖啡因溶于所述源溶液中和/或至少一种抗生素物质溶于所述源溶液中和/或至少一种多酚包含在所述源溶液中。此种复杂的源溶液能特别高效地制得，S卩，在组合物的性质和数量方面简单而快速地制得，尤其是如果采用自然生化过程来制备酸性源溶液的话。因此，本发明的优选实施方式通过使用细菌和酵母的共生菌落来转化营养液，具体来说是使用酵素红茶(kombucha)来转化加糖的茶溶液，从而形成酸性源溶液。作为“细菌和酵母的共生菌落”的首字母简略词，经常使用SCOBY作为缩写。由于在自然中自然风化的起点是岩石，因此在本发明方法中，对于为植物供应营养素矿物的起点，使用岩石作为供人工风化的含矿物物质。换言之，这意味着，不同于生产肥料和/或肥料前体的已知方法，本发明方法的目的事实上并非以可能的最纯形式获得个别的植物营养素、然后生产营养素混合物，而是人工风化含矿物物质，尤其是岩石，其矿物含量经过特殊的平衡，从而在自然风`化过程中得到格外肥沃的自然土壤。因此，本发明方法提供了至少一种含矿物物质，它包括岩粉，具体是初级岩粉(primary rock flour)或地质矿粉(geomineral flour)。使用岩粉对于本发明方法而言是特别有利的，因为岩粉具有比未研磨岩石更大的表面，能保证酸性源溶液的更有效的影响，从而产生优化的技术性风化过程。根据本发明的另一种优选实施方式，所述至少一种含矿物物质包括初级岩粉，具体是岩浆来源的初级岩粉，来自辉绿岩(us:绿岩)和/或硅藻和/或斑脱土和/或褐煤。对于最优增肥效果，还特别优选至少一种含矿物物质中存在含Fe2+的岩粉。使用辉绿岩(US:绿岩)的优点在于其特定矿物和痕量元素含量。斑脱土的特征在于其对本发明方法的高阳离子交换能力(CEC)。在本发明的含矿物物质中使用褐煤能提供充足的腐殖质存在量。使用褐煤时，特别优选其硫含量为3-9%，具体是5-7%。当至少一种含矿物物质中存在粒径为10-40微米、具体是10-20微米的岩粉时，能给出所述至少一种含矿物物质的最优的技术性风化。在本发明的方法中，通过将至少一种含矿物物质封闭在对酸性源溶液具有渗透性的容器中，具体是封闭在由合成或天然纤维制成的织物袋中，能实现技术性风化的进一步加速。已经证明，在使至少一种含矿物物质与酸性源溶液接触时，将该含矿物物质封闭在由尼龙或聚酰胺制成的织物袋中是特别有利的。使至少一种含矿物物质与酸性源溶液接触7-60天，具体是30-60天，能实现该含矿物物质的几乎完全转化或人工风化。此时有许多不同因素会影响人工风化的各时期。除了发生技术性风化时的温度以外，以下条件例如容器尺寸、容器几何形状和/或对其中存在的酸性源溶液与含矿物物质产生的机械影响，都会影响必需的风化时间。用酸性源溶液对至少一种含矿物物质进行技术性风化得到的溶液已经可称为肥料前体。即使该溶液还不适合直接应用到土壤中，但是它的确可作为有效增肥的起点而不会负面影响土壤的机械和/或生化和/或细菌和/或微生物条件，并且能提高水分和营养素的贮存以及通风。要使这种增肥作用变得可能，本发明方法将通过技术性风化制得的溶液加入运载溶液中。通过这种方式，运载溶液能在施加肥料和与肥料前体相互作用方面发挥许多不同的功能。例如，运载溶液本身富含植物代谢物营养素，尤其是氮化合物和/或类黄酮。或者，运载溶液包含能提高已经存在于土壤中的微生物和/或真菌的活性的物质。因此，通过将肥料前体加入运载溶液中，使得本发明方法生产的肥料不仅能提供营养素，还能对营养素的贮存、加工、供应以及向土壤中植物的传输产生正面影响，并且对土壤中植物的机械固定产生正面影响。通过将来自 辉绿岩(US:绿岩)岩粉、娃藻岩粉、褐煤岩粉和含Fe2+岩粉的各自技术性风化的肥料前体以等体积分量加入运载溶液中，得到特别优选的肥料营养素组合物。例如，可以将通过风化一种岩粉得到的35-65毫升的肥料前体分别加入I升的运载溶液中。为了排除所用各肥料对土壤pH值的负面影响，特别优选本发明方法包括这样一个方法步骤，即，在将通过至少一种含矿物物质的人工风化获得的至少一种溶液或肥料前体加入运载溶液中之后，进行稀释以达到中性PH值，具体是6.8-7.2的pH值。或者，还可以通过加入根据本发明方法生产的肥料来特定地影响土壤的PH值。因此，优选在将通过人工风化至少一种含矿物物质得到的至少一种溶液或肥料前体加入运载溶液之后，根据所需的对土壤PH值的影响，进行稀释以达到所需的pH值。为了增加微生物活性以及土壤中存在的其他生物体的活性并且同时向土壤中引入其他的植物营养素，特别优选从生物质发酵液和营养液生产运载溶液。这时在本发明的方法中，除了富含植物营养素以外，提供的营养液能特别地增加田亩土壤中存在的生物体，提供的生物质发酵液能特别地在肥料中进一步累积植物营养素。同样，在生物质发酵液的生产中，为了获得植物营养素，以类似于自然过程的方式从生物质中提取植物营养素是切合实际的实施该过程的方式。要达到这种效果，在本发明方法的一种优选实施方式中，通过用SCOBY (具体是酵素红茶)对加糖的生物质提取液进行发酵，来获得生物质发酵液。类似于从至少一种含矿物物质获得矿物的方式，同样使用细菌和酵母的共生培养物来获得生物质发酵液，这种生物质发酵现象非常接近于原始种植土壤中的天然过程。或者，还可以同样使用SCOBY从加糖的溶液首先生产出酸性源溶液，然后将其用于液体生物质提取物的发酵。这时应该注意到，就在氧排除条件下发生的转化而言，上述生物质转化过程并非仅仅是发酵过程。还在一定程度上发生了需氧转化，即所谓呼吸作用。为了术语标准化和简单化的目的，下文将使用术语“发酵”。为了不对发酵过程的反应物和产物产生任何负面影响，同时为了进行可能的最快发酵过程，在一种优选实施方式中，发酵进行的温度为20-30°C，具体是24-28°C。本发明方法优选的发酵持续时间并无专门限制，但至少部分取决于发酵温度的选择。对于建议方法，发现3-4周的发酵过程能通过生物质发酵得到特别高产量的营养素。
此外，若液体生物质提取物是通过对植物进行热处理的方式和/或通过从植物(具体是荨麻)中提取汁液的方式生产的，将其置于生物学稳定化的水中，则特别优选通过生物质发酵的方式从生物质中提取营养素。使用荨麻来生产生物质提取物是特别优选的，因为荨麻是要求极易满足的植物，该植物能大量获得，不需要特别的培育，还具有高氮含量。所述氮能通过生物质提取物的发酵而有效回收，能经由本发明的肥料再引入到土壤中。从生物质提取物的发酵能实现特别有效的附加营养素供应，其中，对于生物质提取物的生产，相对于所用的每升生物学稳定化的水，可提取特定植物中的5-60克生物质。本发明最佳结果给出的精确质量浓度取决于使用的相应生物质或植物。要生产高等级的生物质提取物，在本发明方法中，还应使被置于生物学稳定化的水中的生物质或植物经历热处理，热处理温度为75-95°C，具体是80-90°C。若热处理进行5-25分钟，具体是进行10-20分钟，则能达到随后从生物质提取物中提取营养素的可能的最好效果。运载溶液除了吸收通过人工或非生物风化所提供的营养素或者通过生物质发酵所提供的营养素的任务以外，通过运载溶液的营养液含量还能刺激土壤中存在的微生物的活性。由于例如可通过加糖、具体是糖精制过程的副产物如糖蜜来促进土壤中存在的微生物的新陈代谢，所以，在本发明方法中，所述营养液至少包含溶解在生物学稳定化的水中的糖，具体是糖蜜。通过使用生物学稳定化的水，使得本发明的肥料不会因植物害虫和/或病菌而腐坏。要生产营养液，相对于所用的每升生物学稳定化的水，还要提供20-50毫升或40-60克的糖，具体是糖蜜。要便于施加本发明的肥料和/或对待施肥土壤的机械结构产生额外的正面效果，在本发明的优选实施方式中，将肥料加入运载材料中，具体是有机运载材料。这时预先将肥料的pH值调节到中性pH值是特别有利的。其中，所用运载材料富含氮化合物和/或腐殖质，具体来自下组: 木质素、纤维素、植物树脂和植物蜡和/或碳水化合物。通过使用运载材料，能为肥料额外增加土壤改善剂的功能。若根据一种优选实施方式向其中加入肥料的有机运载材料是一种有机肥料，具体是堆肥和/或泥炭土和/或水热细胞消化的木纤维基质(substrate)和/或化学防菌处理的(sanitized)木纤维基质和/或纤维分离的木纤维基质，则能在本发明肥料和有机运载材料之间实现影响特别深远的积极相互作用。这些有机肥料能特别改善土壤的机械结构，从而能增大水分和营养素贮存能力，并能支持土壤的自我再生。由于这些有机肥料本身只能提供非常低的营养素供应，具体是提供所需营养素中很窄的范围，所以将有机肥料与本发明肥料组合或者将有机肥料与本发明的组合运载溶液组合是特别有利的，所述组合运载溶液包含至少一种通过用源溶液使至少一种含矿物物质人工风化而得到的溶液。例如，有机运载材料或有机肥料可包含20-40%含量的营养素腐殖质和60-80%含量的永久性腐殖质(permanent humus mass)。使有机运载材料或有机肥料进一步富含粘土材料能进一步改进技术性土壤形成。此处可使用例如蒙脱石和/或沸石和/或其他地质矿物作为有机运载材料或有机肥料的添加剂。此外，根据本发明方法的另一种实施方式，可进一步处理本发明的肥料以获得粒状物。此处例如该粒状物包含本发明的肥料和/或肥料前体和/或初级岩粉，具体是辉绿岩(US:绿岩)粉、和褐煤或褐煤粉(粒径具体为10-40微米)、和粘结剂(具体是含淀粉或木质磺化盐的粘结剂)。进一步处理成粒状物能得到非常简单且成功的施肥，尤其是对草坪例如高尔夫球场施肥时。对于山坡上的应用，尤其是从空中(例如从飞机或直升机)施加时，这种粒状物也是非常合适的。除了将本发明的肥料加入有机运载材料中以外，在本发明方法的另一种优选实施方式中，至少一种含矿物物质包含至少一种有机基底(organic basic substrate)。通过这种方式可以实现生物质发酵液的优点，并实现将成品肥料加入有机运载材料、尤其是有机肥料中，从而可显著降低生产对应有机矿物肥料所需的全部程序性费用。此处同样能将肥料的功能性与土壤改善剂的功能性组合。若将至少一种有机基底加入含矿物物质中，则可通过术语“有机矿物化合物”代替术语“含矿物物质”来进行描述。对于将酸性基底溶液(acidic basic solution)加入有机矿物化合物中,对于高达I吨或高达5立方米的有机化合物，333毫升体积的源溶液就足够了。此处已经证明，若有机基底是废木材、尤其是废软木、和/或生物废物和/或农家肥料，将是特别优选的。已知这些有机基底是可通过自然腐烂更快分解的物质，因此也适合于技术性腐烂，尤其是与含矿物物质的风化相结合。为了能通过加入酸性源溶液来进行或尤其是促进有机基底的技术性腐烂或转化，可以对本发明方法进行有利的变化，在加入基底溶液之前对含矿物物质或有机矿物化合物进行压力和/或加热处理。此处进一步优选先进行预均化再进行压力和/或加热处理。这样确保由压力和/或加热处理进行、诱发或引起的过程在整个有机矿物化合物中均匀进行或开始。通过混合过程，例如用附属混合器进行混合，可轻易实现这种预均化。对于本发明方法，在含矿物物质的压力和/或加热处理过程中，特别优选压力和/或温度能至少临时地 影响含矿物物质，使得含矿物物质至少能发生化学防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纤维素消化和/或纤维分离。在本文中，上述过程具体在含矿物物质中包含的有机基底中进行。要达到这种效果，应确保在本发明方法中使有机基底发生物理腐烂，所述物理腐烂至少部分由机械影响导致，同时还自然在有机材料的转化中发生。鉴于此，特别优选对含矿物物质进行以下条件的组合压力/加热处理:压力在200-600巴范围内，具体在380-520巴范围内；温度在200-300°C范围内，具体在210_250°C范围内。因此，在含矿物物质内所需进行的过程在非常短的时间内并在非常大的规模上发生。从而能在非常短的工艺时间内以非常低的成本大规模地技术性生产对应的肥料。由于在有机矿物化合物的压力和/或加热处理中，除了水蒸气以外，还产生了其他气体，尤其是烃气体例如甲烷气体CH4和/或含氮气体例如二氧化氮NO2，所以应适当地在压力和/或加热处理过程中和/或之后对气氛进行调节或有目的的影响。对于本发明方法，特别适合在压力和/或加热处理的气氛中进行激发放电。通过进行激发放电，可选择性烧尽可燃性烃气体。而且，通过激发放电，能将结合在含氮气体中的氮沉积到含矿物物质中，从而提高具有土壤改善剂性质的肥料的氮含量，从而提高施肥效率或土壤改善效率。要得到激发放电的最佳效果，在本发明方法中优选在加热和/或压力处理的区域中进行所述激发放电，在所述区域中预期可得到最高的含氮气体和/或烃气体的气体浓度。
对于将酸性源溶液施加到含矿物物质上，首先用软化且生物学稳定化的水稀释该源溶液或者将该源溶液与软化且生物学稳定化的水混合，然后以雾化射流形式施加或添加。获得这种由于使用了有机基底因此还具有土壤改善剂功能的恒定高品质肥料的先决条件是，源溶液能均匀作用于含矿物物质的所有组分。所以能同时进行矿物的人工风化和有机组分的生化腐烂。因此在本发明方法中，在加入源溶液之后，对含矿物物质进行混合过程。此外，若技术性生产的肥料具有可能的最高均匀性，则对其增肥效果特别有利。只能通过这种方式避免对应的施加过程中发生剂量不足或过剂量的情况。因此，本发明方法的另一种优选实施方式涉及在加入源溶液之后，对含矿物物质进行均一化过程。为了尽可能快地以高产量和低费用的技术装置低成本地生产本发明肥料，其也称为技术性生产加载了营养素的永久性腐殖质，本发明的目的还在于提供用于生产有机矿物肥料的装置。本发明基于以下基础理念，S卩，水热预处理之后，可以将有机矿物化合物与酸性源溶液混合，至少引起该化合物中存在的矿物的技术性风化。通过本发明装置能提供有机矿物化合物，在本发明装置中，沿着第一传输装置具有若干贮存装置，这些装置是至少一个生物质贮存装置和至少一个岩粉贮存装置，它们各自具有至少一个出口装置。因此，能将生物质和岩粉释放到第一传输装置上或第一传输装置中。在第一传输装置沿着传输方向的下游位置，本发明装置还包括压缩装置，该压缩装置从第一传输装置接收含矿物物质或有机矿物化合物，将其临时性地压制并加热，同时进行压力和加热处理，并释放到第二传输装置上。岩粉贮存装置可各自包括至少一个第二出口装置，从而能将岩粉释放到第二传输装置。为了向溶液贮存装置提供酸性源溶液，从而使矿物风化和使生物质腐烂，在本发明装置的一种优选实施方式中，溶液贮存装置包括溶液接收装置，用于从转化装置接收溶液，该转化装置用于转化营养液，具`体来说是含SCOBY (尤其是酵素红茶)的糖溶液。在本文中，溶液贮存装置或溶液出口装置还可包括混合装置，所述混合装置能将酸性源溶液与软化且生物学稳定化的水混合。这使得能在本发明装置中使用酸性源溶液，从而能使在自然中以风化和腐烂形式发生的过程以快至一千倍的速度进行。对于施加酸性源溶液或稀释的酸性源溶液，优选溶液出口装置包括雾化射流产生装置，通过该装置能将酸性源溶液以雾化射流的形式施加到第二传输装置上或第二传输装置中的含矿物物质。由于对技术性生产有机矿物肥料或技术性生产的富含营养素的永久性腐殖质而言，在使用或加入酸性源溶液之前先进行某些预处理、尤其是先进行生物质的预处理是非常有利的，所以优选压缩装置能至少临时性地对含矿物物质施加压力和/或温度作用，或者优选压缩装置能使有机矿物化合物在含矿物物质中至少部分地导致化学防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纤维素消化和/或纤维分离。通过上述经由水热影响起效的过程，导致生物质部分腐烂，然后利用源溶液继续或完成该腐烂作用。在一种优选的方式中，压缩装置为双螺杆挤出机，其中提供有两个螺杆的可变螺旋路径，该双螺杆挤出机由此形成的压缩区可以在含矿物物质从中通过时在所述含矿物物质中产生400-600巴的临时压力和200-300°C的临时温度。这种压缩装置的特征是具有非常低的磨损，因此维护保养要求很低。对于压缩装置中的最佳工艺流程，优选在含矿物物质或有机矿物化合物进入压缩装置之前先对其进行预先均一化。从而确保在压缩过程中，待压缩物质可具有一定程度的基础均一性。因此一种优选的实施方式是，在压缩装置的上游提供预混装置。所述装置可以是例如附属混合器。在压缩装置中对含矿物物质进行压缩的过程中，会产生不同的气体。除了气相的水以外，这些气体主要是烃气体和NOx形式的含氮气体。烃气体通常可燃烧，因此在操作本发明装置时存在一定程度的风险。另一方面，作为在压缩装置中发生作用的结果，从含矿物物质中释放出包括氮气的含氮气体。因此，对于本发明装置特别优选的是，在压缩装置中以受控方式燃烧高度可燃性的烃气体,并将含氮气体中包含的至少一部分氮气再引入到含矿物物质中。这可通过放电装置实现，此时在压缩装置的气氛中，尤其是在发生最高水平压缩的区域中和/或在出口区域中，产生脉冲电场从而激发电荷。通过放电方式，以目标方式烧掉烃气体，使得气氛中的氮沉积成为可能。换言之，这意味着，由于放电，使得从含氮气体有净氮输入回到含矿物物质中，从而避免可燃性气体的危险。要尽可能有效地确保烃气体发生受控燃烧并且从压缩装置的气氛沉积氮，本发明装置包括放电装置，所述放电装置产生频率为10-100赫兹且电压为10-50千伏的脉冲电场。为了能尽可能有效地用有机矿物化合物或含矿物物质来转化源溶液，所述转化的效率确定了风化和腐烂的效率，在一种优选实施方式中，沿着第二传输装置在加入酸性源溶液的位置的传输方向下游的位置处，提供混合装置，所述混合装置用于混合含矿物物质和源溶液。由于用有机矿物化合物转化酸性源溶液的效率提高，所以能实现连续高品质的产品肥料或永久性腐殖质以及通过该装置的高质量通量。此外，要用本发明装置生产连续高品质的有机矿物肥料或技术性生产富含营养素的永久性腐殖质，需要高度的均一性。因此在另一种实施方式中，沿着第二传输装置在加入酸性源溶液的位置和/或混合装置的位置的传输方向下游处，提供均化装置，所述均化装置用于使有机矿物肥料均一化。在本发明装置中，若以螺杆挤出机形式实现均化装置，则能实现特别好的均化性倉泛。以何种形式将生物质填充到、贮存到生物质贮存装置中以及从其中释放基本上是任选的。但是，对于技术性生产富含营养素的永久性腐殖质而言，特别优选对生物质贮存装置进行改造，用于接收、贮存和输出废木材(具体是废软木)和/或农家肥料和/或生物废物。由于避免了压缩装置的过载，并且能尽可能有效地技术性风化有机矿物化合物或含矿物物质，因此，所用的贮存在岩粉贮存装置中的一种或多种岩粉的粒径对于整个装置会产生特别的影响。由于对肥料生产而言，已经证明岩粉粒径为10-40微米、具体为10-20微米时是特别有利的，因此还特别优选对岩粉贮存装置进行改造，用于贮存上述粒径的岩粉。此外，在本发明装置的一种优选实施方式中，以筒仓方式实现生物质贮存装置和/或至少一个岩粉忙存装置。或者， 可设想使用推开式地板(open push floor)或刮式地板(scraper floor) I&仓。这样能减轻自发粉尘或气体点燃和/或爆炸的危险。附图简要描述附图中示意性说明了本发明的不同实施方式，以下举例说明。
图1显示根据第一实施方式的示意性工艺流程；图2显示根据第二实施方式的示意性工艺流程；图3显示本发明装置的示意图。发明详述
图1显示本发 明方法的第一实施方式。首先将茶水溶液01与糖02和SC0BY03合并。由于SC0BY03在方法步骤04中对加糖的茶溶液进行了转化，所以产生酸性源溶液05，所述酸性源溶液05包含至少一种有机酸，具体是葡糖醛酸和/或右旋性(L+)乳酸乙酸和/或叶酸和/或葡糖酸和/或酒石酸和/或柠檬酸和/或乳酸和/或草酸和/或碳酸和/或鞣酸和/或丙二酸和/或地衣酸和/或琥珀酸和/或苹果酸和/或至少一种氨基酸。此夕卜，酸性源溶液05可包含通过用加糖的营养液转化SCOBY得到的酶，例如转化酶和/或淀粉酶和/或触酶和/或凝乳酶和/或蔗糖酶和/或原生的酶、醇、细菌、酵母、咖啡因、抗生素物质和/或多酚。然后使酸性源溶液05与初级岩粉形式的含矿物物质接触。初级岩粉是包含辉绿岩(US:绿岩)06、硅藻07、褐煤08和Fe2+09的岩粉。此外，将荨麻10加入生物学稳定化的水11中，每I升生物学稳定化的水11中加入5-60克荨麻10。随后在方法步骤12中，对汁液进行热处理和/或提取。热处理的发生温度优选是75-95°C。还将由此得到的生物质提取物13与糖02和SC0BY03混合，引起在20-30°C进行3-4周的发酵作用，得到生物质发酵液14。通过将糖蜜15加入生物学稳定化的水11中，得到营养液16。此处为了生产营养液16，用965毫升生物学稳定化的水吸收约50克糖蜜，具体做法是，取出一部分例如35毫升生物学稳定化的水，通过加热将糖蜜溶解于其中，然后将由此得到的溶液加回到剩余的生物学稳定化的水中。通过将生物质发酵液14加入营养液16中，得到运载溶液17。此处可将35克生物质发酵液加入965毫升营养液中，优选将温度调节到20-35°C的范围。然后将通过技术性风化辉绿岩(US:绿岩)06、硅藻07、褐煤08和含Fe2+岩粉得到的溶液或肥料前体加入运载溶液中。就体积而言，将用06-09转化酸性源溶液05得到的肥料前体加入到运载溶液17中的操作以等体积分数进行。例如，可设想分别将50毫升肥料前体加入到1000毫升运载溶液中。在方法步骤18中将用06-09转化酸性源溶液05得到的肥料前体加入到运载溶液17中之后，在方法步骤19中，通过加入稀释剂20来调节pH值。在方法步骤24中，可将由此制得的肥料21与有机运载剂22混合，该有机运载剂22与有机矿物肥料23成合适的混合比。例如可使用地质矿物和/或粘土矿物和/或褐煤的粒状物作为运载材料。图2显示本发明方法的第二实施方式。同样，首先将由茶溶液01和糖02制得的营养液与SC0BY03混合，在方法步骤04中通过转化营养液中包含的糖02将其转化成pH值低于3的酸性源溶液05。将由辉绿岩(US:绿岩)06、斑脱土 26和褐煤08形成的岩粉加入有机基底25中。对应岩粉的粒径为10-40微米。通过将有机基底25与岩粉6、26和8合并，在方法步骤27中形成有机矿物化合物，对其进行压力和/或加热处理28。随后，在方法步骤29中，将酸性源溶液05加入经过热和/或机械处理的有机矿物化合物中。优选在加入之前，用软化且生物学稳定化的水稀释酸性源溶液(未显示)。这时，引起矿物的技术性风化和有机材料的生化腐烂。通过混合过程30可改善矿物的风化和有机材料的腐烂。通过均化过程31，最终可制得技术性生产的富含营养素的永久性腐殖质32，其具有恒定的营养素含量。图3显示本发明装置33的示意图。从生物质贮存装置34将生物质经由出口装置35释放到第一传输装置36上，该出口装置35适合于释放生物质。传输装置36的实现形式可以是例如传送带。传输装置36的传输方向由方向箭头37表示。将生物质加到传输装置36上之后，从岩粉贮存装置38将辉绿岩(US:绿岩)岩粉经由出口装置39加到传输装置36上，并加在该传输装置上存在的生物质上。在沿着第一传输装置36进行传输的过程中，进一步从岩粉贮存装置40将斑脱土岩粉经由出口装置41加到第一传输装置上，并从岩粉贮存装置42将褐煤粉经由出口装置43加到第一传输装置上。通过第一传输装置36将由此形成的生物质和岩粉的化合物结构传输到压缩装置44中。压缩装置44的实现形式可以是例如双螺杆挤出机，其螺旋路径具有压缩区，在高压和温度加载条件下以低磨损方式对疏松的生物质岩粉化合物进行压缩和/或加热。此处可通过预均化装置44a对化合物进行预先均化，该预均化装置位于压缩装置的上游，其实现形式是例如附属混合器。此外，压缩装置可包括放电装置44b，使用该放电装置能使压缩过程中产生的可燃性气体燃烧，并能使含氮气体中结合的氮沉积回到化合物中。此处的放电装置优选设置在压缩装置的出口区域中，产生频率为10-100赫兹且电压为10-50千伏的脉冲电场。有机矿物化合物通过压缩装置44之后，被释放到第二传输装置45上，确保进一步以方向箭头46的方向传输。通过压缩装置44之后，可以将辉绿岩(US:绿岩)和/或斑脱土和/或褐煤岩粉经由岩粉贮存装置38、40和42的对应第二出口装置47、48和49加到第二传输装置45上的有机矿物化合物上。`将酸性源溶液从适合于贮存酸性源溶液的溶液贮存装置50经由出口装置51释放到第二传输装置45以及存在于该传输装置上的化合物上。雾化射流产生装置特别适合于进行这种施加操作，该雾化射流产生装置包括在溶液出口装置中或可附连于其上，从而能以雾化射流形式用酸性源溶液或稀释的酸性源溶液喷射含矿物物质。此外，优选在将酸性源溶液施加到有机矿物化合物之前稀释该酸性源溶液。因此，可提供溶液贮存装置或包括混合装置的溶液出口装置，从而能将酸性源溶液与软化且生物学稳定化的水混合。沿着第二传输装置45在溶液贮存装置50的出口的传输方向46下游处设置混合装置，从而开始矿物风化和有机腐烂过程。此外，沿着传输装置45，在混合装置52下游按传输方向设置均化装置53。所述均化装置53的实现形式可以是螺杆挤出机，用于对技术性生产的富含营养素的永久性腐殖质或土壤改善剂进行均化。
权利要求
1.一种用于生产肥料前体或肥料的方法，所述方法包括以下方法步骤: a)制备酸性源溶液(05)，所述酸性源溶液中存在至少一种溶解的有机酸； b)将所述酸性源溶液(05)加到至少一种含矿物物质中； c )通过所述源溶液使所述含矿物物质中存在的矿物进行人工风化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述源溶液(05)的pH值在0-3范围内。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一种氨基酸溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一种酶溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一种醇溶解在所述源溶液(05)中，和/或所述源溶液(05)包含至少一种细菌物种，和/或至少一种酵母菌株溶解在所述源溶液(05)中，和/或咖啡因溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一种抗生素物质溶解在所述源溶液(05)中，和/或至少一种多酚存在于所述源溶液(05)中。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述酸性源溶液通过用细菌和酵母的共生菌落(SCOBY) (03)转化营养液而制得，具体是通过用酵素红茶转化加糖的茶溶液(01,02)而制得。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种含矿物物质包含岩粉，具体是初级岩粉或地质矿粉。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种含矿物物质包含来自辉绿岩(US:绿岩)(6)和/或硅藻(07)和/或斑脱土(26)的初级岩粉和/或包含褐煤(08)。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种含矿物物质包括含Fe2+岩粉(09)。
8.如权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种含矿物物质中存在的所述岩粉的粒径为10-40微米，具体粒径是10-20微米。
9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在用所述酸性源溶液进行人工风化的过程中，所述至少一种含矿物物质被封闭在能渗透所述源溶液的容器中，所述容器具体是由合成和/或天然纤维制成的织物袋。
10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，用所述源溶液(05)对所述至少一种含矿物物质进行人工风化的操作进行7-60天，具体进行30-60天。
11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，将用所述源溶液(05)对所述至少一种含矿物物质进行人工风化后得到的至少一种溶液加入运载溶液(17)中。
12.如权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，将来自辉绿岩(US:绿岩)(06)和娃藻(07)和褐煤(08)的岩粉和含Fe2+岩粉(09)的岩粉分别进行人工风化获得的溶液加入运载溶液(17)中。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，将通过人工风化所述至少一种含矿物物质得到的至少一种溶液加入运载溶液(17)之后，将其稀释到中性pH值，具体是6.8-7.2 的 pH 值。
14.如权利要求11-13中任一项所述的方法，其特征在于，所述运载溶液通过混合至少一种生物质发酵液(14)和营养液(16)而制得。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述生物质发酵液通过用SCOBY(03)、具体是酵素红茶使加糖的液态生物质提取物(2，13)发酵而获得。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述发酵在20-30°C、具体是24-28°C的温度进行。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述发酵进行3-4周。
18.如权利要求15-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述液态生物质提取物(13)通过加热处理植物(10)和/或从植物提取汁液而制得，具体是从荨麻置于生物学稳定化的水(11)中的荨麻提取汁液而制得。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，每单位体积水中放置的植物(10)质量是5-60克/升。
20.如权利要求18或19所述的方法，其特征在于，对置于水中的植物(10)进行热处理的温度为75-95°C，具体为80-90°C。
21.如权利要求18-20中任一项所述的方法，其特征在于，进行所述热处理的时间为5-25分钟，具体为10-20分钟。
22.如权利要求14-21中任一项所述的方法，其特征在于，所述营养液(16)至少包含溶解在生物学稳定化的水(11)中的糖，具体是糖蜜(15)。
23.如权利要求14-22中任一项所述的方法,其特征在于,要制备营养液(16),按比例地将20-50毫升(对应于40-60克)糖/965毫升生物学稳定化水(11)加入生物学稳定化的水(11)中。
24.如权利要求11-23中任一项所述的方法，其特征在于，将包含用所述源溶液(05)人工风化至少一种含矿物物质后获得的至少一种溶液和运载溶液的溶液加入有机运载材料(22)中。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述有机运载材料(22)包括有机肥料，具体是堆肥和/或泥炭土和/或水热纤维素消化的和/或化学防菌处理的和/或纤维分离的木纤维基质。
26.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述含矿物物质包含至少一种有机基底(25)。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述有机基底(25)可以是废木材，具体是废软木，和/或生物废物和/或农家肥料。
28.如权利要求26或27所述的方法，其特征在于，在加入所述源溶液(05)之前，对所述含矿物物质进行压力和/或加热处理(28)。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，在压力和/或加热处理(28)之前，对所述含矿物物质进行预均化。
30.如权利要求26-29中任一项所述的方法，其特征在于，在压力和/或加热处理(28)过程中，压力和/或温度至少临时性地作用于含矿物物质，至少可以在所述含矿物物质中实现化学防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纤维素消化和/或纤维分离。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，在组合的压力-加热处理(28)过程中，作用于所述含矿物物质的压力在200-600巴范围内，具体在380-520巴范围内，温度在200-300°C范围内，具体在210-250°C范围内。
32.如权利要求28-31中任一项所述的方法，其特征在于，在压力和/或加热处理过程中和/或完成之前，在压力和/或加热处理的气氛中进行激发放电。
33.如权利要求1-32中任一项所述的方法，其特征在于，在加入所述源溶液(05)之后，对所述含矿物物质进行混合过程(30 )。
34.如权利要求1-33中任一项所述的方法，其特征在于，在加入所述源溶液(05)之后，对所述含矿物物质进行均化过程(31)。
35.用于生产有机矿物肥料的装置，所述装置包括:至少一个生物质贮存装置(34)，该装置具有至少一个生物质出口装置(35)，所述出口装置(35)能将生物质释放到第一传输装置(36)上；至少一个岩粉贮存装置(38、40、42)，其各自具有至少一个出口装置(39、41、43)，并能将岩粉释放到第一和/或第二传输装置(36、45)上；至少一个压缩装置(44)，用于从第一传输装置(36)接收含矿物物质，在施加压力和热量的同时临时性地压缩和加热所述物质，并将其释放到第二传输装置(45)上；控制装置，所述控制装置控制至少一个传输装置(36、45)和/或至少一个出口装置(35、39、41、43)和/或压缩装置(44)， 其特征在于，所述装置包括:溶液贮存装置(50)，所述溶液贮存装置具有出口装置(51)，所述出口装置能在压缩装置(44)的传输方向下游的位置处将酸性源溶液(05)释放到至少一个传输装置(45)上，将酸性源溶液(05)加到存在于传输装置(45)上或之中的含矿物物质上的时候，所述酸性源溶液至少引起所述物质中包含的矿物发生技术性风化。
36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，所述溶液贮存装置(50)包括溶液接收装置，所述溶液接收装置用于从转化装置接收溶液，其中所述转化装置利用SCOBY (03)、具体是酵素红茶转化营养液，所述营养液具体是糖溶液。
37.如权利要求35或36所述的装置，其特征在于，利用所述压缩装置(44)使得压力和/或温度至少临时性地作用于所述含矿物物质，从而在含矿物物质中至少部分地实现化学防菌和/或煤化作用和/或腐殖化和/或纤维素消化和/或纤维分离。
38.如权利要求35-37中任一项所述的装置，其特征在于，所述压缩装置(44)的实现形式是双螺杆挤出机，其中 提供了两个螺杆的可变螺旋路径，在所述含矿物物质从中通过时，由此产生的双螺杆挤出机的压缩区能对该含矿物物质产生200-600巴的临时压力和200-300°C的临时温度。
39.如权利要求35-38中任一项所述的装置，其特征在于，在压缩装置(44)的上游提供预混装置(44a)，具体是附属混合器，从而能对待压缩的所述含矿物物质进行预均化。
40.如权利要求35-39中任一项所述的装置，其特征在于，在压缩装置(44)中提供放电装置(44b)，该装置能在压缩装置(44)的气氛中产生脉冲电场，具体是在压缩装置(44)的出口区域和/或最紧密压缩区域中的气氛中。
41.如权利要求40所述的装置，其特征在于，所述放电装置产生频率为10-100赫兹且电压为10-50千伏的脉冲电场。
42.如权利要求35-41中任一项所述的装置，其特征在于，沿着第二传输装置(45)，在加入酸性源溶液(05)位置的传输方向下游的位置处，提供混合装置(52)，该装置用于混合所述含矿物物质和所述源溶液(05 )。
43.如权利要求35-42中任一项所述的装置，其特征在于，沿着第二传输装置(44)，在加入酸性源溶液(05)位置和/或混合装置(52)位置的传输方向下游的位置处，提供有均化装置(53 )，该装置用于均化所述含矿物物质。
44.如权利要求43所述的装置，其特征在于，所述均化装置(53)的实现形式是螺杆挤出机。
45.如权利要求35-44中任一项所述的装置，其特征在于，所述生物质贮存装置(34)适合于贮存和释放废木材，具体是废软木，和/或农家肥料和/或生物废物。
46.如权利要求35-45中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个岩粉贮存装置(38、40、42)适合于贮存和释放粒径为10-40微米、具体为10-20微米的岩粉。
47.如权利要求35-46中任一项所述的装置，其特征在于，所述生物质贮存装置(34)和/或至少一个岩粉贮存装置(38、40、42)的实现形式是筒仓或者推开式地板或刮式地板的料仓。
全文摘要
本发明涉及用于生产肥料前体或肥料的方法和装置。该方法包括以下方法步骤a)制备酸性源溶液(05)，其中存在溶解形式的至少一种有机酸；b)将酸性源溶液(05)加入至少一种含矿物物质中；c)用该源溶液人工风化该含矿物物质中存在的矿物。所述用于生产有机矿物肥料的装置包括至少一个用于提供有机矿物化合物或含矿物物质的装置；至少一个用于对有机矿物化合物进行至少一次机械预处理的装置；以及至少一个包括出口装置(51)的溶液贮存装置(50)，从而能将酸性源溶液(05)释放到提供的经过机械预处理的化合物上，其中将酸性源溶液(05)加到所述化合物上的操作引起该基底中包含的矿物至少发生技术性风化。
文档编号C05D9/00GK103108847SQ201080069102
公开日2013年5月15日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年9月20日
发明者A·恩德斯－道格拉斯 申请人:朗斯卓特有限公司