泥炭營養塊壓制過程中的合理工藝參數探究,農藝學論文壓縮泥炭塊是以我們國家蘊藏豐富的低位草本泥炭為原料，添加成型固化劑、高吸水樹脂以及作物必需的常量和微量營養元素，經高壓賦型制成與基質合一的新型育苗材料，其可廣泛用于林木、蔬菜、花卉、藥材及其他經濟作物的育苗生產。具有使用方便、節省空間、便于機械化育苗操作等優點，尤其適用于干旱、鹽堿及風沙地區的早春育苗生產，壓縮泥炭塊在林業及農業市場上的需求量日益增加。泥炭營養塊壓制成型是指將泥炭混合基質填充到一定規格的模具中并施以一定的壓力，構成尺寸、形狀、密度及強度均到達固定規格要求的壓塊，然后再從模具中取出的完好工藝流程。整個流程由泥炭基質填充、壓制成型和泥炭塊脫模三個步驟組成。當前，市場上銷售的泥炭塊在運輸經過中容易破損，影響了泥炭塊的品質及使用效果，其主要原因是泥炭營養塊的抗壓能力和壓實程度不理想，經研究分析以為，影響泥炭塊成型的主要因素有物料裝填量、壓制方式、成型壓力、顆粒體性能、水分、固化劑的類型與用量、成型塊截面積與高度之比等。為了找出泥炭營養塊壓制經過中的合理工藝參數，本研究從物料裝填量、成型壓力、粒度配比和水分含量四個方面對泥炭營養塊壓制成型的影響進行了試驗分析。1試驗內容〔1〕泥炭營養塊原料：泥炭土、蛭石、珍珠巖、沙子，以及添加的成型固化劑、高吸水樹脂、微量營養元素。〔2〕試驗設備：電腦控制電液伺服試驗機，其傳感器最大負荷值500kN，分辨率0.1N；位移測量分辨率0.05mm；壓縮速度0.5～60mm/min，最大伸縮量12mm；50分度游標卡尺；電子天平，精度0.01g。〔3〕試驗模具：壓制成型模具，合金材質，模具內徑50mm、高180mm，上模沖直徑50mm、高200mm，下模沖直徑50mm、高18mm，安裝有定位裝置。〔4〕試驗指標：考慮到壓實程度、抗壓能力決定壓縮泥炭塊的性能和質量，壓縮程度決定基質的物理屬性，因而確定試驗指標為壓實程度、抗壓能力及壓縮程度。【1】〔S2=S1，柱狀垂直壓縮、壓縮前后截面積不變〕式中：m為基質總質量〔g〕；為壓實密度〔g/cm3〕；V1為泥炭塊體積〔mm3〕；R為泥炭塊半徑〔mm〕；H1為成型后泥炭塊高度〔mm〕；V2為基質體積〔mm3〕；S1為泥炭塊截面面積〔mm2〕；S2為基質截面面積〔mm2〕；H2為自然堆積基質高度〔mm〕；H3為上模沖移動行程〔mm〕；F為泥炭塊所承受的最大載荷〔N〕。華而不實基質的大中小顆粒粒徑依次為1.8～4.55mm、0.6～1.8mm、0.6mm下面。根據指標及水平選擇正交試驗表L16〔45〕，見表1。【表1】2試驗結果與分析2.1試驗結果。試驗結果見表2。【表2】2.2統計分析2.2.1方差分析應用相關軟件對試驗結果進行分析表示清楚，物料填充量因素對壓實程度、抗壓能力、壓縮程度影響顯著；粒度配比因素對壓實程度和壓縮程度影響顯著，對抗壓能力影響不顯著；成型壓力因素對抗壓能力、壓縮程度、壓實程度影響顯著；水分含量因素對抗壓能力、壓實程度、壓縮程度影響不顯著。各因素對壓實程度的影響從大到小依次為：成型壓力、粒度配比、物料填充量、水分含量；對壓縮程度的影響從大到小依次為：粒度配比、成型壓力、物料填充量、水分含量；對抗壓能力的影響從大到小依次為：物料填充量、成型壓力、粒度配比、水分含量。2.2.2S-N-K法檢驗為了比照同一條件下各水平之間差異的顯著性，把多個平均數用檢驗法〔S-N-K法檢驗〕進行多重比擬，最終得出如下結論。〔1〕壓縮程度：條件Ⅰ的b、c水平差異均不顯著，其余差異顯著，a水平壓縮程度最大；條件Ⅱ各水平之間差異均不顯著，b水平壓縮程度最大；條件Ⅲ各水平之間差異均顯著，d水平壓縮程度最大；條件Ⅳ各水平之間差異均顯著，a水平壓縮程度最大。僅考慮壓縮程度最好的加工條件應選擇ⅠaⅡbⅢdⅣa。〔2〕壓實程度：因素Ⅰ各水平之間差異均顯著，a水平壓實程度最大；因素Ⅱ各水平之間差異均不顯著，d水平壓實程度最大；因素Ⅲ的a、b、c水平差異顯著，b、d水平之間差異不顯著，c水平壓實程度最大；因素Ⅳ各水平之間差異均顯著；a水平壓實程度最大。僅考慮壓實程度最好的加工條件應選擇ⅠaⅡdⅢcⅣa。〔3〕抗壓能力：因素Ⅰ各水平之間差異均顯著，a水平抗壓能力最大；因素Ⅱ各水平之間差異均不顯著，d水平抗壓能力最大；因素Ⅲ各水平之間差異均不顯著，a水平抗壓能力最大；因素Ⅳ各水平之間差異均顯著，a水平抗壓能力最大。僅考慮抗壓能力最好的加工條件應選擇ⅠaⅡdⅢaⅣa。綜合考慮每項試驗數據，得出最好的加工條件為ⅠaⅡbⅢaⅣa，即填充量150g、含水率1%、顆粒配比20%：50%：30%、成型壓力247.302kN。3分析與討論〔1〕物料填充量越多，物料本身與模具發生接觸的數量越多，在一樣的粒度配比和成型壓力下，需要克制的外摩擦壓力就會增大，使得泥炭塊壓實程度減小；外摩擦力增大、成型壓力作用不均勻將導致泥炭塊壓縮能力降低，壓實程度減小，抗壓能力減小。〔2〕粒度配比不同，粒度越小，流動性能越差，裝填時越困難，容易構成拱橋效應，壓實程度減小；粒度越小松裝密度越低，使模具內部的裝填容積變大，在成型經過中模沖的運動行程與物料之間的互相摩擦力增加，成型壓力也會有一定的消耗，影響泥炭塊壓實程度，使泥炭塊抗壓能力減小；粒度小，物料間的接觸增加，接觸面積增大，壓縮能力減小。〔3〕泥炭塊壓制成型經過中隨著壓力的增加，物料之間空隙減少，由于顆粒之間存在結合力，泥炭塊強度也隨之增大，在物料壓制成型末段，物料受強大成型壓力的作用而發生位移和形變，物料分子互相接近，當進入萬有引力范圍之內時，顆粒因萬有引力作用結合，抗壓能力加強；成型壓力增加，物料流動性加強，小顆粒容易填補到大顆粒之間的縫隙中去，進而增大了壓縮程度，壓實程度也隨之增大。4結論物料裝填量、成型壓力、粒度配比對泥炭塊壓縮成型影響均特別顯著，在保證生產率和不影響泥炭營養塊品質的情況下，物料的裝填量要適當減少；生產設備的成型壓力應大于100MPa；合理的顆粒配比也能提高泥炭塊抗壓強度及壓實密度，在大粒度粒徑1.8～4.55mm、中粒度粒徑0.6～1.8mm、小粒度粒徑小于0.6mm時，推薦采用的基質粒度配比為小粒度含量25%～30%、中粒度含量50%、大粒度含量20%～25%。主要以下為參考文獻：［1］底姝霞.營養泥炭塊育苗技術在蔬菜上的應用［J］.農業技術與裝備，2008〔12〕：24-26.［2］侯雪，趙子紅，倪正云，等.CIS營養塊蔬菜育苗技術試驗［J］