CN109090142B - 利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法及系统。本发明的利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，包括以下步骤：(1)、收集褐煤高温快速脱水后的水蒸气，得到收集液；(2)、将收集液引入离心装置进行离心处理得到上清液；(3)、用过滤器对上清液进行过滤，得到滤液；(4)、将滤液进行旋蒸处理，收集蒸发冷凝液得到植物生长调节剂。其有益效果是：通过该方法制得的多功能植物生长调节剂不添加其他化学药品，对植物亲和力强，作用快速，是集调节土壤酸碱度，促进作物生长发育，增加作物产量为一体的新型天然多功能植物生长调节剂。原料来自褐煤高温快速脱水后凝结的蒸汽，成本低，工艺流程简单，节能环保，效率高。

Description

利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法及系统

技术领域

本发明涉及植物生长调节剂制备领域，特别涉及一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法及系统。

背景技术

近年来，为了获取高产的作物、蔬菜、水果，超标使用农药、化肥，导致农产品中化肥、农药残留超标，土壤和水体污染，引发了一系列环境破环及生态灾难。因此，如何高效、方便、快捷的提高农作物的品质和产量，但又能够保证作物使用安全，不影响生态环境，得到了越来越多的重视。通过生产实践，植物生长调节剂是具有很高生物活性的化合物，对多种农作物具有显著的增产、抗逆、抗病、改善品质、早熟等功效。植物生长调节剂因其显著、高效的调节效应已被广泛地应用于大田作物、经济作物、果树、林木、蔬菜及花卉等各个方面。随着农业生产的需要和科学技术的发展，更好地利用植物生长调节剂调控植物的生长发育已成为农业生产的一项重要措施。合理施用植物生长调节物质调控农作物生长发育进程，能够解决果蔬、作物安全问题和生态问题。

植物生长调节剂包括人工合成的化合物和从生物中提取的天然植物激素。目前农业中使用较为广泛的大多是生长素类，赤霉素类，细胞分裂素类产品或其复配产品，它们不同程度地存在着作用单一，增产的同时可能使品质下降，合成工艺老化、繁杂，原料来源受限制，成本昂贵等不足之处。因此，如何生产一种既能促进植物生长同时又能将副作用降到最低，同时使所用成本降低的植物生长调节剂亟需解决。

褐煤是煤化程度比较低的矿产煤，是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐色或暗褐色而得名。褐煤是一种储量巨大的劣质煤，褐煤约占我国动力煤储量的18％，主要分布于内蒙古、东北三省及云南等地区。褐煤具有挥发分高(Vdaf＞37％)、水分高(全水分约为30％，外在水分大多超过 19％)、发热量低(约12.56MJ/kg)、灰熔点低(约1150℃)、磨损性低(HGI为50-70) 和易自燃等特点。褐煤“二高三低”的特点决定了褐煤的使用具有技术壁垒。

由于褐煤水分 高，热值低，易风化自燃，单位能量的运输成本高，不利于长距离输送和储存。褐煤直接燃烧热效率也很低。褐煤作为原料在液化、干馏和气化过程中都需要把煤中的水分 降至10％以下。故褐煤提质加工称为褐煤高效开发利用的关键。所谓褐煤提质是指褐煤在脱水、成型和热分解等过程中，煤的组成和结构发生变化，转化成具有近似烟煤性质的提质煤。

众所周知，褐煤成分复杂，具有可利用的高价值成分(例如褐煤蜡和腐植酸)，申请人在褐煤利用方面具有多方面研究，申请人在研究过程中发现干燥提质褐煤的过程中，由于高温作用，干燥后的水蒸气中融入了许多的天然物质。

因此，结合褐煤的特点，提供一种成本低、工艺流程简单、节能环保、效率高的利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法及系统，是本发明的创研动机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本低、工艺流程简单、节能环保、效率高的利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法及系统。该多功能植物生长调节剂对植物亲和力强，作用快速，是集调节土壤酸碱度，提高种子发芽率，促进作物生长发育，增加作物产量，增加植物抗盐性为一体的新型天然多功能植物生长调节剂。

本发明提供的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，其技术方案为：

一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，包括以下步骤：

(1)、收集褐煤高温快速脱水后的水蒸气，得到收集液；

(2)、将收集液引入离心装置进行离心处理得到上清液；

(3)、用过滤器对上清液进行过滤，得到滤液；

(4)、将滤液进行旋蒸处理，收集蒸发冷凝液得到植物生长调节剂。

优选地，步骤(1)中，褐煤高温快速脱水后的水蒸气通过档淋技术收集。

优选地，步骤(2)中，收集液在5000～16000r/min条件下离心5～15min。

优选地，步骤(3)中，对上清液进行过滤在真空条件下进行，所述过滤器是砂芯过滤器，砂芯过滤器是8微米砂芯过滤器。

优选地，步骤(4)中，将滤液在50～60℃条件下进行旋蒸处理；植物生长调节剂为无色透明液体。

优选地，植物生长调节剂含有腐植酸和香兰素。

优选地，所述植物生长调节剂的方法还包括褐煤预处理步骤、褐煤干燥脱水步骤和粉气分离步骤；

褐煤预处理步骤为褐煤原料经破碎机破碎之后经所述刮板机输送到振动筛，振动筛筛选出设定粒径的粉状褐煤，热风炉产生的高温烟气在引风负压的作用下与预处理过的粉状褐煤同步进入干燥机；

褐煤干燥脱水步骤为粉状褐煤在干燥机内被高速解聚分散并与高温烟气直接接触进行高效质热交换，被干燥解聚后的褐煤水蒸气在负压的作用下随着高温烟气从干燥机中排出；

粉气分离步骤为将伴随有粉尘的水蒸气气流引入分离装置中进行除尘处理。

本发明还提供了一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的系统，包括用于输送褐煤原料的输送设备、与所述输送设备连接的破碎筛选装置和与所述破碎筛选设备连接的干燥机，所述系统还包括依次连接的粉气分离装置、水蒸气液化装置、离心装置、过滤装置、旋蒸装置和收集器，所述粉气分离装置用于将水蒸气中的褐煤粉分离出去，所述水蒸气液化装置用于将水蒸气液化得到收集液，所述离心装置用于将收集液进行离心处理得到上清液，所述过滤装置对上清液进行过滤，得到滤液；所述旋蒸装置用于对滤液进行旋蒸处理得到植物生长调节剂，所述收集器用于收集植物生长调节剂。

优选地，所述粉气分离装置是多级分离器或者是布袋除尘器。

优选地，所述多级分离器是依次连接的一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、布袋除尘器。

本发明的实施包括以下技术效果：

1、本发明原料来自褐煤高温快速脱水后凝结的蒸汽，成本低，工艺流程简单，节能环保，效率高。

2、本发明充分利用褐煤富含较高的内在水分和腐植酸类活性物质，还保持植物的某些特性，如蛋白质、氨基酸、木质纤维素、色素类物质、植物特有化学成分等，不添加任何其他化学药品获得。

3、本产品生理活性高，适应面广，投入经济，增产效果好，无毒无害，使用方便。

4、本产品使用方法灵活，可以拌种、浸根、蘸根、叶喷、果面喷洒等。

5、通过本发明方法制得的多功能植物生长调节剂对植物亲和力强，作用快速，是集调节土壤酸碱度，提高种子发芽率，促进作物生长发育，增加作物产量，增加植物抗盐性为一体的新型天然多功能植物生长调节剂。

附图说明

图1为本发明实施例的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法流程示意图。

图2为本发明实施例的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的装置设备连接示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

参见图1所示，本实施例的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，包括以下步骤：

(1)、收集褐煤高温快速脱水后的水蒸气，得到收集液；本实施例中，褐煤高温快速脱水后的水蒸气通过档淋技术收集，使用水蒸气流经档淋板后凝结成水的技术，设备改造成本低，液化效果好。

(2)、将收集液引入离心装置进行离心处理得到上清液；本实施例中，收集液在5000～16000r/min条件下离心5～15min，上述条件的限定，能够快速的分离上清液。

(3)、用过滤器对上清液进行过滤，得到滤液；本实施例中，对上清液进行过滤在真空条件下进行，所述过滤器是砂芯过滤器，砂芯过滤器优选8微米砂芯过滤器，经过大量试验表明，在真空条件下进行过滤，具有更好的过滤效果，8 微米砂芯过滤器的选用能够得到更均匀的滤液。

(4)、将滤液进行旋蒸处理，收集蒸发冷凝液得到植物生长调节剂，本实施例中，将滤液在50～60℃条件下进行旋蒸处理，经过多次反复试验，在50～60℃条件下进行旋蒸，得到的植物生长调节剂更利于促进植物生长，所得到的植物生长调节剂为无色透明液体。植物生长调节剂富含腐植酸和香兰素等多种天然成分。将通过上述方法制备的新型植物调节剂应用在农作物上，试验结果表明，对提高种子发芽率，提高种子发芽势，促进种子生根，促进作物生长发育，增加作物产量，改善作物品质有明显的效果。

具体的，参见图1所示，所述植物生长调节剂的方法还包括褐煤预处理步骤、褐煤干燥脱水步骤和粉气分离步骤；褐煤预处理步骤为褐煤原料经破碎机破碎之后经所述刮板机输送到振动筛，振动筛筛选出设定粒径的粉状褐煤，热风炉产生的高温烟气在引风负压的作用下与预处理过的粉状褐煤同步进入干燥机；褐煤干燥脱水步骤为粉状褐煤在干燥机内被高速解聚分散并与高温烟气直接接触进行高效质热交换，被干燥解聚后的褐煤水蒸气在负压的作用下随着高温烟气从干燥机中排出；粉气分离步骤为将伴随有粉尘的水蒸气气流引入分离装置中进行除尘处理。粉气分离步骤能够得到富含有机质和腐植酸的原粉。本实施例中，褐煤高温快速脱水的方法以高温烟气通入干燥机腔体为例进行说明，高温烟气的进口温度可以选择500-1300℃，优选900-1200℃；以上条件就能够达到快速脱水的目的，当然本领域普通技术人员还可知其它把褐煤进行高温快速脱水的方法。

参见图2所示，本实施例还提供了一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的系统，包括用于输送褐煤原料的输送设备、与所述输送设备连接的破碎筛选装置和与所述破碎筛选设备连接的干燥机，所述系统还包括依次连接的粉气分离装置、水蒸气液化装置、离心装置、过滤装置、旋蒸装置和收集器，所述粉气分离装置用于将水蒸气中的褐煤粉分离出去，所述水蒸气液化装置用于将水蒸气液化得到收集液，所述离心装置用于将收集液进行离心处理得到上清液，所述过滤装置对上清液进行过滤，得到滤液；所述旋蒸装置用于对滤液进行旋蒸处理得到植物生长调节剂，所述收集器用于收集植物生长调节剂。

具体地，所述粉气分离装置是多级分离器或者是布袋除尘器，优选多级分离器。所述多级分离器是依次连接的一级旋风除尘器、二级旋风除尘器、布袋除尘器。因为富含有机质和腐植酸的原粉比重小、含水量低、颗粒小，在一定的负压条件下，能够被热风带走，含碳量高、比重大、含水量低、颗粒大沉底分离，因此能够得到富含有机质和腐植酸的原粉。多级分离器的使用可以分理出电煤和富含有机质和腐植酸的原粉，得到多个有用的产品，增加了经济效益。

本实施例中，干燥机包括驱动装置、机架、机壳、扬料齿和驱动轴；驱动装置和机壳设置在机架上，机壳和机架构成干燥装置的腔体，驱动装置与驱动轴连接，驱动轴上设置有扬料齿；机壳上设置有进风口、入料口和出风口。干燥装置的腔体分为由交错设置的挡料板和挡风板分割成的多个腔室，使得高温烟气与褐煤在腔室中的走向为S形，质热交换充分，热效率提高。输送设备是刮板机或输送皮带，破碎筛选装置包括破碎机和振动筛，水蒸气通过引风机产生负压，能够在管道中流动。褐煤原料先送入原料库暂存，再由装载机分批次运送到投料口，经振动给料机均匀送入系统经破碎机和振动筛处理后成为一定粒径的褐煤粉。

通过本发明的方法制得的多功能植物生长调节剂的技术指标如下：形态：液体，颜色为无色；酸碱度：pH值2.0-3.3；比重：比重为1.01-1.03g/cm³；水溶性：易溶于水；气味：无不良气味，无刺激性；重金属：砷≦1.0μg/kg，铅≦1.0μg/kg，镉≦0.5μg/kg。植物生长调节剂是一种能迅速渗透到植物体内，激发植物潜能，活化植物细胞，并增强植物本身的免疫能力，抗病害能力，促进植物根系发达，生长旺盛的调节剂。

本发明的实施具有以下技术效果如下：

1、本发明原料来自褐煤高温快速脱水后凝结的蒸汽，成本低，工艺流程简单，节能环保，效率高。

2、本发明充分利用褐煤富含较高的内在水分和腐植酸类活性物质，还保持植物的某些特性，如蛋白质、氨基酸、木质纤维素、色素类物质、植物特有化学成分等，不添加任何其他化学药品获得。

3、本产品生理活性高，适应面广，投入经济，增产效果好，无毒无害，使用方便。

4、本产品使用方法灵活，可以拌种、浸根、蘸根、叶喷、果面喷洒等。

5、通过本发明方法制得的多功能植物生长调节剂对植物亲和力强，作用快速，是集调节土壤酸碱度，提高种子发芽率，促进作物生长发育，增加作物产量，增加植物抗盐性为一体的新型天然多功能植物生长调节剂。

采用本发明的方法得到的多功能植物生长调节剂，进行种子萌发试验如下：

一、种子萌发试验

(1)取籽粒饱满大小一致的小麦种子用自来水漂洗，经10％NaCl消毒10min 后用无菌蒸馏水冲洗七次；分别用蒸馏水、不同浓度多功能植物生长调节剂稀释液作为致敏液将小麦种子浸泡12h进行致敏；

(2)取同批致敏一致的种子90粒，整齐摆放到3个直径为12cm的培养皿中，每皿30粒，各加入10ml培养液；不同对照组和不同模型对照组分别加入清水及等量不同浓度的多功能植物生长调节剂稀释液；本实施例以自来水、市场上买来的腐植酸植物精华液作为对照组。

(3)用恒温培养箱进行培养，昼夜温度分别保持在18～26℃和10～16℃，平均光周期为12h；每天用称重法在培养皿中注水补充蒸发失去的水分，保证盐浓度的恒定。以培根突破表皮作为萌发标记；培养7天后，测定各项指标，结果如下表

表1种子萌发发芽率统计表

从表1可知，就发芽率而言，本发明的多功能植物生长调节剂稀释100倍组、稀释500倍组及现有的腐植酸植物精华液稀释100倍组的小麦发芽率均高于自来水组；本发明的多功能植物生长调节剂稀释500倍组的小麦萌发率最高，达 96.59％，高于自来水组6.59％。

发芽势是指在发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时，发芽的种子数占供测样品种子数的百分率。本实施例中，就4d发芽势来看，本发明的多功能植物生长调节剂稀释500倍组及腐植酸精华液稀释100倍组的小麦发芽势高于自来水组；本发明的多功能植物生长调节剂稀释500倍组的小麦4d发芽势最高，达 83.02％，高于自来水组3.02％。

表2苗长统计表

本发明的多功能植物生长调节剂稀释50倍组、稀释100倍组、稀释500倍组及腐植酸精华液稀释100倍组的小麦苗长均高于自来水组；本发明的多功能植物生长调节剂稀释50倍组的苗长最高，高于自来水组1.5cm。

表3根长统计表

本发明的多功能植物生长调节剂稀释50倍组、稀释100倍组、稀释500倍组及精华液稀释100倍组的小麦根长均高于自来水组；本发明的多功能植物生长调节剂稀释500倍组的根长最长，达6.13cm，高于自来水组1.14cm

表4根芽比统计表

本发明的多功能植物生长调节剂稀释100倍组、稀释500倍组及腐植酸精华液稀释100倍组的小麦根芽比均高于自来水组；本发明的多功能植物生长调节剂稀释500倍组的根芽比最高，高于自来水组0.05。

表5干湿重统计表

本发明的多功能植物生长调节剂稀释50倍组、稀释500倍组，苗及根的干物质积累高于自来水组。

试验结果：本发明的多功能植物生长调节剂均能提高小麦种子的发芽率，并能显著促进胚芽、胚根的根长和增加小麦种子胚芽、胚根的鲜重和干重。多功能植物生长调节剂处理后胚芽中游离脯氨酸和可溶性糖的含量逐渐增加，进而促进了种子的萌发，且0.2％的多功能植物生长调节剂促进效果较好；此外，过高浓度的多功能植物生长调节剂对小麦种子发芽过程中的各项指标均有一定的抑制作用，导致发芽率的降低。现有使用的腐植酸植物精华液的最好效果是稀释100倍组，而本发明的多功能植物生长调节剂的稀释倍数为500倍，很少的使用量就能够达到促进植物发芽率，并能显著促进胚芽、胚根的根长和增加种子胚芽、胚根的鲜重和干重，能够减少用料成本。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、褐煤高温快速脱水后的水蒸气通过档淋技术收集，得到收集液；褐煤高温快速脱水的高温烟气的进口温度选择900-1200℃，被干燥解聚后的褐煤水蒸气在负压的作用下随着高温烟气从干燥机中排出；

(2)、将收集液引入离心装置，在5000～16000r/min条件下离心5～15min，进行离心处理得到上清液；

(3)、用过滤器对上清液在真空条件下进行过滤，得到滤液；

(4)、将滤液在50～60℃条件下进行旋蒸处理，收集蒸发冷凝液得到植物生长调节剂。

2.根据权利要求1所述的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，其特征在于：所述过滤器是砂芯过滤器。

3.根据权利要求1所述的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，其特征在于：步骤(4)中，植物生长调节剂为无色透明液体。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的方法，其特征在于：所述植物生长调节剂的方法还包括褐煤预处理步骤、褐煤干燥脱水步骤和粉气分离步骤；

褐煤预处理步骤为褐煤原料经破碎机破碎之后经刮板机输送到振动筛，振动筛筛选出设定粒径的粉状褐煤，热风炉产生的高温烟气在引风负压的作用下与预处理过的粉状褐煤同步进入干燥机；

褐煤干燥脱水步骤为粉状褐煤在干燥机内被高速解聚分散并与高温烟气直接接触进行高效质热交换；

粉气分离步骤为将伴随有粉尘的水蒸气气流引入分离装置中进行除尘处理。

5.一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的系统，包括用于输送褐煤原料的输送设备、与所述输送设备连接的破碎筛选装置和与所述破碎筛选设备连接的干燥机，褐煤高温快速脱水的高温烟气的进口温度选择900-1200℃，被干燥解聚后的褐煤水蒸气在负压的作用下随着高温烟气从干燥机中排出；其特征在于：所述系统还包括依次连接的粉气分离装置、水蒸气液化装置、离心装置、过滤装置、旋蒸装置和收集器，所述粉气分离装置用于将水蒸气中的褐煤粉分离出去，所述水蒸气液化装置通过档淋技术将水蒸气液化得到收集液，所述离心装置在5000～16000r/min条件下离心5～15min，将收集液进行离心处理得到上清液，所述过滤装置在真空条件下对上清液进行过滤，得到滤液；所述旋蒸装置在50～60℃条件下对滤液进行旋蒸处理得到植物生长调节剂，所述收集器用于收集植物生长调节剂。

6.根据权利要求5所述的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的系统，其特征在于：所述粉气分离装置是多级分离器或者是布袋除尘器。

7.根据权利要求6所述的一种利用褐煤制备天然多功能植物生长调节剂的系统，其特征在于：所述多级分离器是依次连接的一级旋风除尘器、二级旋风除尘器和布袋除尘器。

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