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文檔簡介

褐煤作為肥料原料可行性分析褐煤,尤其是年輕褐煤水分大、固定碳少、發(fā)熱量低、易燃、易風(fēng)化,若作為能源,屬于低品位能源,不適宜長途運輸。但是它富含腐植酸,化學(xué)化學(xué)和生物活性好,作為肥料原料是比較適宜的。腐植酸腐植酸是動植物遺骸,主要是植物的遺骸,經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化,以及地球物理化學(xué)的一系列過程造成和積累起來的一類有機大分子聚合物。它是形煤過程中間產(chǎn)物,主要形成于泥炭一褐煤一煙煤階段,到了煙煤就沒有腐植酸了(除風(fēng)化煤)。腐植酸不是純物質(zhì),是類型物質(zhì),它的組成隨來源不同而差異很大。腐植酸市場及發(fā)展前景我國土壤貧瘠嚴(yán)重。由于無機化肥的大量使用,致使土壤當(dāng)中的有機質(zhì)大幅度降低,造成土壤貧瘠、板結(jié)、鹽堿化等問題嚴(yán)重侵蝕著我國土地。土壤有機質(zhì)既是土壤肥力的重要組成部分,同時也是作物營養(yǎng)的主要來源之一,有機質(zhì)當(dāng)中含有豐富的大、中、微量元素,也更容易被作物吸收。同時,也是土壤微生物生活和活動的能源。土壤有機質(zhì)對土壤肥力的作用:是土壤養(yǎng)分的主要來源;促進作物的生長發(fā)育;促進土壤結(jié)構(gòu)形成,改善土壤物理性質(zhì),改良土壤結(jié)構(gòu);提高土壤的保肥能力和緩沖性能;促進土壤微生物的活動;提高土壤溫度;提高土壤養(yǎng)分性。根據(jù)土壤有機質(zhì)的這些重要性質(zhì)和作用,不難看出,土壤有機質(zhì)含量多的土壤,其土壤肥力水平較高,不僅能為作物生長提供豐富的營養(yǎng),而且土壤保水保肥力強,能減少養(yǎng)分流失,節(jié)約化肥用量,提高肥效利用率。有機質(zhì)含量較少的土壤,情況則相反。腐植酸對土壤形成和肥效作用:腐植酸是土壤形成的積極參與者和促進者;能促進和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶;它是土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定劑;影響著土壤鹽基交換容量;影響土壤的持水性;是植物養(yǎng)料倉庫。所以,沒有腐植質(zhì)和腐植酸的土地,就不能稱其為土壤,僅僅是“土地’,甚至只是風(fēng)化了的巖石而已。因此,應(yīng)該千方百計地增施有機肥、土壤改良劑,來提高土壤有機質(zhì)含量,才能發(fā)揮化肥的增產(chǎn)效益。也是,目前土壤修復(fù)主要手段之一。我國土壤污染嚴(yán)重。農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量尤其是土壤環(huán)境安全是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全第一道關(guān)口,直接影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量。土壤污染威脅食品安全及水、大氣污染防治效果。根據(jù)2014年4月17日環(huán)保部與國土資源部發(fā)布的《全國土壤污染調(diào)查公報》,我國土壤環(huán)境狀況總體較不樂觀,土壤總超標(biāo)率為16.1%,其中輕微、輕度、中度和重度污染點比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%,其中重金屬類污染物超標(biāo)點位數(shù)占全部超標(biāo)點位的82.8%。近年來我國部分地區(qū)重金屬污染問題日益凸顯,如鎘大米,已成為影響農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量,進而影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的突出問題,已成為政府、公眾和科學(xué)界高度關(guān)注話題和十分緊迫任務(wù)。就推動污染土地恢復(fù)而言,世界范圍內(nèi)也許沒有一個國家比中國更緊迫和復(fù)雜,過去多年,工業(yè)污染以及農(nóng)業(yè)種植不當(dāng)使用化肥、農(nóng)藥等使得中國大片土壤污染。可期待的是,考慮到污染土壤對糧食生產(chǎn)和人類健康造成可怕后果,中國正在下決心解決這一難題。腐植酸化學(xué)活性、生物活性好,并且含有較多極性基團(如羧基、羥基等),具有很強絡(luò)合、離子交換、吸附性能的膠體物質(zhì)。它能絡(luò)合(螯合)重金屬離子,形成配位化合物(螯合物)被固定在土壤當(dāng)中,不至于被作物吸收,作物的果實自然綠色、安全。綠色環(huán)保肥料和綠色環(huán)保農(nóng)藥,將腐植酸產(chǎn)業(yè)與全社會的綠色行動掛鉤,把科學(xué)應(yīng)用腐植酸與保障食品源頭安全有機結(jié)合,給傳統(tǒng)的腐植酸賦予了新的理念和內(nèi)涵,明顯擴大了腐植酸發(fā)展空間。今年4月20日起,將取消化肥生產(chǎn)優(yōu)惠電價,2016年化肥行業(yè)被銀行列入信貸壓縮退出行業(yè),原則上不斷收回貸款,限制企業(yè)再貸款數(shù)量。同時行業(yè)復(fù)征增值稅以及運費、氣價等方面的優(yōu)惠政策逐一取消,加上國家實施化肥零增長行動;在我國農(nóng)業(yè)土壤問題到了一個非治不可的關(guān)頭,同時全面構(gòu)建土壤環(huán)境治理體系也具備了“社會有共識,中央有決心,轉(zhuǎn)型有要求,糧食有保障,食品有安全”的絕佳條件;《土壤污染防治行動計劃》即將上報國務(wù)院常務(wù)會議、中央政治局常務(wù)會審議,“土十條”有望今年上半年出臺,土壤修復(fù)已寫入“十三五”規(guī)劃,“十三五”期間將啟動1000萬畝耕地污染修復(fù)之際,會耗資高達5000億元,我國土壤修復(fù)應(yīng)運而生,方興未艾,這給有機肥、土壤改良劑帶來難得發(fā)展機遇。我國正在實施的有關(guān)生態(tài)脆弱地區(qū)的維護和治理的大型生態(tài)建設(shè)項目,也為腐植酸的應(yīng)用提供了巨大發(fā)展空間。所以,煤制有機肥(腐植酸、土壤改良劑等)是一個非常有朝陽產(chǎn)業(yè),市場前景廣闊。腐植酸的應(yīng)用腐植酸及其衍生物在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥、畜牧、環(huán)保方面作為抗旱劑、生長劑、飼料添加劑、石油鉆井液處理劑、陶瓷增強劑、鍋爐防垢劑、工業(yè)循環(huán)水質(zhì)穩(wěn)定劑、鉛蓄電池陰極板膨脹劑、混凝土減水劑、重金屬廢水處理劑等,有這十分廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。產(chǎn)品主要有腐植酸、硝基腐植酸、及其腐植酸鹽等三大類數(shù)以百計的產(chǎn)品。這些原則產(chǎn)品由最初在農(nóng)業(yè)開發(fā)中的應(yīng)用,逐步滲入工業(yè)、礦業(yè)、醫(yī)藥、保健乃至環(huán)境治理等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。腐植酸在工業(yè)上的應(yīng)用(1) 提純腐植酸可作為鉛蓄電池的陰極膨脹劑,它可改善蓄電池低溫起動性能,延長放電時間和電池壽命。(2) 作為一種陰離子表面活性劑,腐植酸磺酸鹽在混凝土工程和水煤漿制備均有廣闊應(yīng)用前景。它可以改善混凝土和易性,節(jié)省水泥,提高強度。同時也是一種制備水煤漿時的穩(wěn)定劑和降粘劑。(3) 腐植酸系石油鉆進泥漿處理劑,它具有良好的稀釋和降失水效果,同時又具有耐高溫的特點。(4) 腐植酸是一種天然芳香族羥基羧酸,有離子交換、吸附和絡(luò)合等性質(zhì),因此在處理含重金屬廢水、土壤有良好的效果。(5) 腐植酸陶瓷添加劑,它具有增強、增塑、稀釋、吸附等多種功能,在陶瓷廠推廣和應(yīng)用,均有較好的經(jīng)濟效果。其它方面,腐植酸鹽作為鍋爐防垢劑、礦石浮選劑、染料和涂料、型煤粘結(jié)劑、型砂潰散劑、脫臭劑等都有應(yīng)用??傊?,腐植酸作為工業(yè)添加劑有廣闊的應(yīng)用,其主要效果:提高產(chǎn)品合格率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)省原材料和降低能耗。腐植酸在醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用腐植酸具有穩(wěn)定而持久的抗炎作用,對炎癥的滲出期和增殖期都有抑制作用。由于同時具有退熱和止痛作用,也抑制炎癥介質(zhì)PGE的合成,并且活性結(jié)構(gòu)上也屬于芳香有機弱酸,這些特點都與非甾體抗炎藥十分相似。所以,腐植酸在醫(yī)藥行業(yè)也有著廣泛應(yīng)用前景。腐植酸在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用隨著綠色、有機農(nóng)業(yè)出現(xiàn)和食品安全日益受到關(guān)注,腐植酸應(yīng)用的重點轉(zhuǎn)向土壤環(huán)境保護、改良土壤、長效緩釋肥料方面。有機肥料不僅為農(nóng)作物生長提供各種養(yǎng)分,而且向土壤中補充了大量有機質(zhì),這些有機質(zhì)是土壤的重要組成成分之一,也是土壤肥力的基礎(chǔ)。土壤有機質(zhì)通過以下作用影響土壤肥力:參與離子交換反應(yīng);釋放氮元素及其它養(yǎng)分;作為金屬陽離子對植物有效性的螯合反應(yīng)劑;提供具有生物活性的物質(zhì)和穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu);為土壤微生物提供基質(zhì)和能源。所以,腐植酸在農(nóng)業(yè)上有改良土壤、增進肥效、促進生長、增強作物抗逆性、改善和提高產(chǎn)物品質(zhì)作用。這些作用綜合表現(xiàn)在,提高農(nóng)作物產(chǎn)量,改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),獲得顯著地經(jīng)濟效益和社會效益。腐植酸對土壤的改良作用。煤炭腐植酸與土壤中有機質(zhì)的腐植酸具有相似結(jié)構(gòu)和性質(zhì),因此施用煤炭制造的腐植酸類有機肥料,不但可以增加土壤當(dāng)中有機質(zhì)含量,而且腐植酸類物質(zhì)可以促進土壤團聚體的形成,降低表土含鹽堿量,提高土壤交換容量,促進土壤微生物活動,增加土壤有益微生物的數(shù)量,增強土壤酶的活性等,所以對改良土壤具有顯著作用。腐植酸對土壤的改良作用,主要從改善土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、生物學(xué)性狀等方面獲得效果,這與腐植酸膠體特性、化學(xué)活性和生物活性分不開。為了取得良好的改土效果,長期大量使用煤炭腐植酸物質(zhì)是必須的,集中施用少量經(jīng)過氧化降解的腐植酸(如硝基腐植酸)也能獲得類似的效果。腐植酸對化肥的增效作用。目前國內(nèi)氮肥利用率30%-50%,磷肥10%-20%,鉀肥還好50%-70%。如何提高化肥利用率不單是中國,也是世界各國普遍重視的研究課題。利用腐植酸及其氧化分解產(chǎn)物化合、吸附、螯合等化學(xué)性質(zhì),提高化肥利用率主要途徑之一。主要作用:氮肥,腐植酸的化學(xué)特性,減少氮的揮發(fā)損失;腐植酸生物活性,促進了根系發(fā)育及作物內(nèi)氮素代謝,綜合利用結(jié)果,添加腐植酸促進了氮吸收,提供了氮肥利用率;磷肥,腐植酸抑制土壤對速效磷的固定,減緩速效磷的遲放、無效態(tài)的轉(zhuǎn)化,增加磷在土壤中的移動距離,刺激根系發(fā)育,有利于磷的吸收;鉀肥,腐植酸可以減少土壤對鉀的吸收、固定,提高速效鉀回收率。促進難活性鉀的釋放,增加速效鉀的數(shù)量。不僅對鉀回收、利用有利,通過減輕化學(xué)鉀肥速留在土壤中的陰離子對土壤和作物的不良影響,對改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)有利;微肥,腐植酸與難溶的微量元素可發(fā)生螯合反應(yīng),生成溶解度好易被作物吸收的腐植酸微量元素螯合物,有利于根部或葉面吸收,并能促進被吸收的元素從根部向地上部轉(zhuǎn)移,從部分葉片向其它葉片擴散,這種作用是無機微量元素肥料所不具備的。腐植酸對作物生長發(fā)育的刺激作用。腐植酸含有多種官能團,做為生理活性物質(zhì),為作物生長發(fā)育及體內(nèi)生理代謝有刺激作用,這種特性是一般無機肥料所不具備的。腐植酸中的低分子組分黃腐植酸是水溶性的,腐植酸堿金屬鹽類易溶于水,用這些水溶性腐植酸及其鹽類按一定濃度,采用浸種、浸根、醮根、噴灑、澆灌等方式,對各種作物有明顯的刺激效果。如對作物生長發(fā)育的影響:提早出牙,出苗率高。根系發(fā)達,吸收力強。株高、莖粗、葉多等;對生理代謝及酶活性的影響:主要表現(xiàn)在呼吸強度、光合作用強度的增加,各種酶活性的增強等。腐植酸能增強作物的抗逆性能。主要表現(xiàn)為,提高作物抗旱能力,增強作物抗寒能力,防治作物病蟲害等。有機質(zhì)在改善作物的環(huán)境條件,增強作物抗逆性能方面有特殊作用。但傳統(tǒng)方式,大量施用有機物質(zhì)、有機肥料的有機農(nóng)業(yè)已不適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。經(jīng)過化學(xué)加工腐植酸類物質(zhì),作為一種“濃縮”的有機物質(zhì),具有改善環(huán)境條件,增強作物抗逆性能等作用,單獨使用或與化肥和農(nóng)藥配合使用,不僅有明顯的增產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益,作為一種無公害的有機質(zhì),長期使用帶來的社會效益也將是很大的。腐植酸能改善作物品質(zhì)的作用。實踐證明,配合化肥施用具有化學(xué)活性和生物活性的腐植酸類物質(zhì),對改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)有重要影響。表現(xiàn)在提高西瓜、哈密瓜、黃桃、甘蔗、甜菜等的糖分,增加維生素C的含量;糧食作物蛋白、淀粉含量增加;煙草、茶葉、桑葉等經(jīng)濟作物內(nèi)在品質(zhì)的改善等方面。其機理,為作物提供部分有機營養(yǎng),調(diào)節(jié)作物體內(nèi)養(yǎng)分平衡狀態(tài),刺激各種酶的活性。腐植酸生產(chǎn)腐植酸生產(chǎn)原料一般情況有三種:泥炭、褐煤、風(fēng)化煤。由于它們原生物質(zhì)不同,地質(zhì)年代不同,所經(jīng)歷的變化和所處的環(huán)境不同,原料煤腐植酸含量、組成、結(jié)構(gòu)有很大差別,這些差別會直接影響腐植酸品質(zhì)和應(yīng)用效果,在確定腐植酸產(chǎn)品類型及其應(yīng)用對象以及相應(yīng)生產(chǎn)工藝時,必須考慮腐植酸資源的特點,因地制宜,合理配置。腐植酸開發(fā)利用,一般說不需要十分復(fù)雜和現(xiàn)代化技術(shù)。主要技術(shù)要點:液固分離、提取液的蒸發(fā)濃縮、產(chǎn)品干燥。腐植酸含量較高的煤,往往褐煤蠟含量也較多。含蠟(煤化學(xué)稱之為瀝青A)較高腐植酸原料煤,應(yīng)首先將蠟去出,有利于腐植酸品質(zhì)提高。因褐煤蠟組成是由高碳脂肪酸與高碳脂肪醇組成的蠟酯,部分游離蠟酸(包括樹脂當(dāng)中的樹脂酸),少量的蠟醇、蠟酮、脂肪烴組成。在腐植酸堿抽提過程中,部分蠟酸、樹脂酸被抽提出來會影響腐植酸品質(zhì)。此外,褐煤蠟提取對腐植酸經(jīng)濟附加值提高也會起到十分重要作用。腐植酸生產(chǎn)最好先對原料煤進行硝酸氧化,其優(yōu)點:提高原料煤腐植酸含量,增加腐植酸化學(xué)性和生物活性,同時起到脫鈣、脫鎂、脫灰作用,為后續(xù)腐植酸生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。硝基腐植酸是腐植酸當(dāng)中的一個重要產(chǎn)品,也是許多腐植酸中間的產(chǎn)品。硝基腐植酸生產(chǎn)原料,最好采用年輕褐煤。腐植酸產(chǎn)品發(fā)展方向農(nóng)業(yè)。當(dāng)今農(nóng)業(yè)環(huán)境污染與食品源頭安全問題已成為人們的關(guān)注焦點,食品源頭中的土壤、肥料、農(nóng)藥、水、種子等,都與腐植酸的應(yīng)用密切相關(guān)。所以,除保留傳統(tǒng)的腐植酸農(nóng)用產(chǎn)品外,應(yīng)適應(yīng)肥料多元復(fù)合化、緩釋-長效化、無公害化的方向發(fā)展,開發(fā)經(jīng)濟適用的腐植酸新型環(huán)保肥料。含腐植酸的農(nóng)藥復(fù)合制劑、可降解地膜、吸水劑的開發(fā)和應(yīng)用,也是重點發(fā)展方向。工業(yè)和環(huán)保。鉛蓄電池陰極板膨脹劑、陶瓷增強劑成為不可替代必需品,作為石油、天然氣、頁巖氣、干熱巖、勘探鉆井液處理劑用量最大腐植酸制品,應(yīng)繼續(xù)利用腐植酸芳香族大分子的抗高溫穩(wěn)定性優(yōu)勢,在活化改性進一步創(chuàng)新,提高抗鹽、降黏、降濾失性能。在水煤漿添加劑、防腐涂料和染色劑、含重金屬廢水處理或其他污染物廢水吸附劑等方面的應(yīng)用也是有前景的領(lǐng)域。醫(yī)藥。腐植酸在抗炎、抗?jié)儭⒒钛寡?、調(diào)解內(nèi)分泌、提高免疫力、促進微循環(huán)、防治某些疾病方面經(jīng)臨床實驗確實有明顯效果,作為廉價、低毒、副作用小的中藥范圍的腐植酸,經(jīng)濟附加值會更高,也不失為好的發(fā)展方向之一。腐植酸與合成氨有機結(jié)合形成煤制肥產(chǎn)業(yè)鏈提取完腐植酸后的殘渣及貧腐植酸煤,形成水煤漿,作為合成氨氣化原料,用以生產(chǎn)合成氨、硝酸、尿素等無機肥料,再與腐植酸相結(jié)合。為何采用水煤漿氣化,主要考慮煤提取腐植酸后殘渣特性,及水煤漿可以處理系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水、廢渣有利于環(huán)保,使廢水、廢渣處理簡單化,節(jié)省投資和降低成本。此外,水煤漿氣化煤氣組分,也有利于合成氨。氨氧化生成硝酸,硝酸氧化煤,用以提高煤腐植酸含量及活性,然后再從煤中提取硝基腐植酸。氨與二氧化碳縮合形成尿素。硝基腐植酸與氨結(jié)合,形成硝基腐

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