一種土壤改良用活性褐煤及其製備方法與流程
2023-07-05 12:59:06
本發明涉及活性褐煤技術領域，具體涉及一種土壤改良用活性褐煤及其製備方法。
背景技術：
土地資源是有條件的可再生資源，採礦後及時對其復墾，使土地與生態環境恢復到原有水平，最大限度地減少礦業對環境的影響，是合理開發利用礦產資源與環境和社會持續發展的共同需求。礦產資源開發強度的不斷加大導致礦區土地資源損毀十分嚴重，使土地失去利用價值。中國是全世界最大的煤炭生產和消費國，但佔煤礦4％的露天礦開採極大損毀了土地資源和植被。有關部門預測到2020年，中國露天開採煤損毀土地0.22hm2/萬t，對礦區土地資源和生態環境的破壞日趨嚴重，雖然自1989年我國《土地復墾規定》頒布以來，我國政府一直重視礦區土地復墾，但復墾率約8％，與國際50％的復墾率有很大差距。而我國大型露天煤礦多處於乾旱、半乾旱的生態脆弱區，也是我國重要的草原區之一，草場土壤質量退化是導致沙塵暴頻發的一個主要原因，生態環境也愈發脆弱。礦區排土場佔用大量土地導致礦區自然條件和生態環境變化，因此，對礦區排土場因地制宜地進行土壤改良和生態修復成為草原區露天礦區復墾的一個重要內容。
我國褐煤資源豐富(1303億t)，佔全國煤炭儲量13％左右，主要分布在內蒙(77％)和雲南(13％)。褐煤是一種天然腐植酸類物質，富含腐植酸(HA)、羧基(-COOH)、羰基(-OH)、甲氧基(-OCH3)等官能團，是一種良好的天然有機離子交換劑，同時具有優異的吸附性能。近年來，人們為了提高褐煤的利用價值，對褐煤經過一系列處理最終製成褐煤提質產品——活性褐煤。褐煤資源豐富，褐煤經活化處理後，天然官能團的化學穩定性增強、孔隙結構較發達、催化活性更高、具有憎水性，更重要的是褐煤中腐植酸含量高，而腐植酸主要成分有機質是土壤最核心的養分，也是其他養分的主要來源和微生物的主要滋生場地，而且具有離子交換性、膠體吸附性，這些特性為改良土壤創造了基本應用條件，是活性褐煤農用價值的開闢和提升，在當今農業用地緊張和生態環境急需改善的大背景下，以活性褐煤為主導探討土壤改良及生態恢復提供理論依據具有極其重要的科學意義。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種土壤改良用活性褐煤及其製備方法，本發明活性褐煤生產工藝簡單，生產的活性褐煤炭具有大孔率高、生物活性高、吸附性能優、成本低廉的特點，解決了土壤改良過程中水、肥流失嚴重、植物成活率低等技術難點。
為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
一種活性褐煤，其技術指標為：碘值：200-290mg/g，堆積密度：450-520kg/m3，PH值：6-9，大孔比率：90-95％，粒度：Dmax<0.8mm。
一種活性褐煤炭的製備方法：包括如下步驟：
步驟1：褐煤原煤的破碎與篩分：將褐煤原煤破碎篩分至直徑小於10mm的寬篩分顆粒；
步驟2：炭化、活化一體化處理：把破碎篩分後的顆粒送入滾筒式反應器中，在還原性氣氛條件下進行炭化、活化一體化處理，活化劑採用低溫低壓蒸汽，滾筒式反應器內的溫度為400～800℃，活化劑採用低溫低壓蒸汽，控制反應器內的物料的停留時間20-40min，得到成品；
步驟3：冷卻降溫：將步驟2滾筒式反應器中出來的成品經由冷卻器絕氧冷卻至40℃以下；
步驟4：滾筒反應器炭化、活化過程中產生的低熱值乏氣送入乏氣焚燒爐焚燒利用；
步驟5：密封包裝：將冷卻後的成品密封包裝。
所述活性褐煤用於土壤改良領域，作為水、肥的緩釋劑和微生物的活性載體。
本發明有如下優點：本發明活性褐煤生產工藝簡單，生產的活性褐煤具有性狀穩定，大孔孔隙結構發達，適合微生物的附著與生長，表面化學官能團豐富，成本低廉的特點，能用於土壤改良領域，解決土壤改良過程中水、肥流失嚴重、植物成活率低等技術難點；更重要的是褐煤中腐植酸含量高，而腐植酸主要成分有機質是土壤最核心的養分，也是其他養分的主要來源和微生物的主要滋生場地，而且具有離子交換性、膠體吸附性，這些特性為改良土壤創造了基本應用條件，是活性褐煤農用價值的開闢和提升，以活性褐煤為主導開展草原區露天煤礦排土場土壤改良及生態恢復具有極其重要的科學意義。。
附圖說明
圖1為本發明活性褐煤炭的製備工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合圖1和具體實施方式對本發明作更詳細的說明。
實施例1
原料選用灰分為12％左右，水分為35％的伊敏褐煤，活性褐煤炭的製備方法如圖1所示，包括如下步驟：
步驟1：褐煤原煤的破碎與篩分：將伊敏褐煤破碎篩分至直徑小於10mm的寬篩分顆粒；
步驟2：炭化、活化一體化處理：把破碎篩分後的顆粒送入滾動式反應器中在還原性氣氛條件下進行炭化、活化一體化處理，滾筒式反應器內的溫度為550℃，處理時間為30min，活化劑採用0.2MPa，180℃的低溫蒸汽，蒸汽用量0.15kg/kg(原煤)，得到成品；
步驟3：冷卻降溫：將步驟2滾筒式反應器中出來的成品經由成品冷卻器絕氧冷卻至40℃；
步驟4：滾筒反應器炭化、活化過程中產生的低熱值乏氣送入乏氣焚燒爐焚燒利用；
步驟5：密封包裝：將冷卻後的成品採用帶內襯的編織袋密封包裝。
實施例2
原料選用灰分為10％左右，水分為30％的錫林浩特褐煤，活性褐煤炭的製備方法如圖1所示，包括如下步驟：
步驟1：褐煤原煤的破碎與篩分：將伊敏褐煤破碎篩分至直徑小於10mm的寬篩分顆粒；
步驟2：炭化、活化一體化處理：把破碎篩分後的顆粒送入滾動式反應器中在還原性氣氛條件下進行炭化、活化一體化處理，滾筒式反應器內的溫度為400℃，處理時間為40min，活化劑採用0.2MPa，180℃的低溫蒸汽，蒸汽用量0.15kg/kg(原煤)，得到成品；
步驟3：冷卻降溫：將步驟2滾筒式反應器中出來的成品經由成品冷卻器絕氧冷卻至30℃；
步驟4：滾筒反應器炭化、活化過程中產生的低熱值乏氣送入乏氣焚燒爐焚燒利用；
步驟5：密封包裝：將冷卻後的成品採用帶內襯的編織袋密封包裝。
實施例3
原料選用灰分為13％左右，水分為33％的伊敏褐煤，活性褐煤炭的製備方法如圖1所示，包括如下步驟：
步驟1：褐煤原煤的破碎與篩分：將伊敏褐煤破碎篩分至直徑小於10mm的寬篩分顆粒；
步驟2：炭化、活化一體化處理：把破碎篩分後的顆粒送入滾動式反應器中在還原性氣氛條件下進行炭化、活化一體化處理，滾筒式反應器內的溫度為800℃，處理時間為20min，活化劑採用0.2MPa，180℃的低溫蒸汽，蒸汽用量0.15kg/kg(原煤)，得到成品；
步驟3：冷卻降溫：將步驟2滾筒式反應器中出來的成品經由成品冷卻器絕氧冷卻至35℃；
步驟4：滾筒反應器炭化、活化過程中產生的低熱值乏氣送入乏氣焚燒爐焚燒利用；
步驟5：密封包裝：將冷卻後的成品採用帶內襯的編織袋密封包裝。