CN111298745A - 一种土壤调理剂连续化生产装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤调理剂技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂连续化生产装置，采用本发明的装置制备土壤调理剂的工艺简单，设备易于操作，可实现大规模连续化生产；采用本发明装置制备的土壤调理剂的保水性能能够提高到自重的8倍以上，活性有效硅含量达到35％以上，其它有益元素得到了补充，且能够实现增收增产。
Description
技术领域
本发明涉及土壤调理剂技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂连续化生产装置及方法。
背景技术
随着农业生产的发展，大量化肥被用来提高农作物的产量，由于化肥的过量和长期施用，使得土地盐碱化、板结化、保水性能极大降低，对农业的后续健康发展和自然生态造成了不可估量的影响和潜在的危害。在雨季，过量化肥被雨水冲刷至河流湖泊，造成水体的富营养化污染，从另一个侧面对生态系统和人体造成危害。在北方干旱、半干旱地区，降雨季节性强，多集中在夏秋季节。由于土壤一般具有容水量小、透水性强的特性，雨水基本上在较短时间内经过蒸发、渗漏等自然过程而流失，因而形成长期缺水的状态，使得植物难于生存，或者生长较差。
除水分之外，植物生长必须要有充足的营养物质，例如硅、氮、磷、钾、铁、钙、镁、硫以及其它有益于植物生长的元素。一般地，土壤中硅元素含量比较丰富，但是能够被植物吸收的有效硅即所谓的枸溶性硅含量较低。研究表明，中国南方水稻土有效硅含量一般在80～120毫克/千克，低于缺硅指标95毫克/千克的水稻土地面积约有3330万公顷。北方山东省土壤有效硅含量最低值只有15.4毫克/千克，其中鲁东丘陵区采集样品中高达31.9％的样品有效硅含量<100毫克/千克(山东省土壤有效硅含量及分布，泉维洁、张翠珍；《山东农业科学》1999年第5期，11-14页)。为使植物能够健康生长，这些分布于各地的缺硅土壤需要补充大量能被植物吸收利用的有效硅，以及其它营养元素。
为了改善土壤的物理化学性质，调理土壤中植物赖以生长所必须的营养物质，多种土壤调理剂被用来期望实现这一目的。粉煤灰具有保持水分和改善土壤物理化学性质的功效早已被认知。这种由煤燃烧而产生的细小颗粒物粉煤灰呈多孔结构，可以吸附水分，亦被用作改良土壤的添加物或者土壤调理剂。但是，粉煤灰的化学元素大多以不溶性氧化物存在，活性低，在直接用作土壤调理剂时难以被植物吸收，因而功效有限。而且，由于粉煤灰本身吸水量不大，保水的功效也不显著。
基于上述问题，研究人员开发出了具有不同功效的土壤调理剂。中国专利CN108641723 A公开了一种利用高碱金属含量的粉煤灰制备土壤调理剂的方法，将高碱粉煤灰与固体碱混合、研磨，加热后水洗，过滤，烘干，得到的土壤调理剂用来治理土壤重金属污染。该工艺虽然具有流程简单、耗碱量少等优点，但是粉煤灰中的有益元素未能得到活化，不能用来提供能被植物吸收的活性元素，例如枸溶性硅。中国专利CN108239536A公开了一种利用硅和钙制备土壤调理剂的方法，硅来源于含硅矿物质和废渣，例如粉煤灰，钙来源于含钙的氧化物、碱或矿物质，各种原料在控温和搅拌的条件下反应，可以生成高达35％的活性有效硅，同时保持了粉煤灰吸水、提高土壤透气性能的功用，但该发明未能给出能够实现大规模生产制备土壤调理剂的方法，也未包含植物所需要的其它有益元素。中国实用新型专利CN203940709U公开了一种土壤调理剂脱水干燥的装置，装置中设有多条传输带使待脱水的调理剂在加热和抽真空的壳体内往复通过，达到脱水干燥的目的，但传动部分容易磨损，尤其是在高温条件下故障率偏高。中国发明专利申请公开号CN105130706A公开了一种用于土壤调理剂生产的连续蒸压装置，采用多个进料仓和出料仓设置，依次使用不同的进料仓和出料仓，用以避免生产过程中压力釜泄压、进料的间歇步骤，该发明虽然减少了生产过程中的泄压步骤，但进料仓或者出料仓的切换过程必须启动控制阀门，在高温高压下频繁开启使得整套装置故障率增高，由于料液中的固体颗粒可能使得阀门不能完全闭合，因而使不同料仓间产生漏压或者串压，使装备不能正常运转。
综上，粉煤灰被用作制备土壤调理剂的添加剂或者原料，制备工艺不同，但存在的问题是不能在提高土壤调理剂的保水性能、活性有效硅含量且包含植物所需要的其它有益元素的同时，实现大规模生产制备土壤调理剂，使得粉煤灰土壤调理剂推广利用受到极大限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种土壤调理剂连续化生产装置及方法，利用该装置制备土壤调理剂，能够在提高土壤调理剂的保水性能、活性有效硅含量且包含植物所需要的其它有益元素的同时，实现大规模生产制备土壤调理剂。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种土壤调理剂连续化生产装置，包括碱液配制罐101、碱液计量泵105、反应釜130、压力控制节流板135、稳流罐137、转筒过滤机144和粉碎干燥装置149，所述碱液配制罐101通过碱液计量泵105与反应釜130相连，所述反应釜130通过压力控制节流板135与稳流罐137相连，所述稳流罐137、转筒过滤机144和粉碎干燥装置149顺次相连。
优选的，还包括粉煤灰浆液配制罐123、浆液泵124、钙源配制罐112和浆液泵113；所述粉煤灰浆液配制罐123和钙源配制罐112分别通过浆液泵124和113与反应釜130相连。
优选的，还包括辅料配制罐166，所述辅料配制罐166与调理剂配制罐153相连。
优选的，还包括调理剂配制罐153，所述调理剂配制罐153分别与粉碎干燥装置149和辅料配制罐166相连。
本发明提供了上述技术方案所述装置制备土壤调理剂的方法，包括以下步骤：
将粉煤灰、钙源和碱液混合于反应釜130，进行水热反应，得到水热反应物料；
将所述水热反应物料送入稳流罐137控制温度，再将所得物料排入转筒过滤机144进行脱水，将脱水所得固体物送入粉碎干燥装置149进行粉碎干燥，得到土壤调理剂。
优选的，所述粉煤灰为燃煤锅炉排气除尘装置收集的粉煤灰。
优选的，所述钙源包括钙的氧化物、钙的氢氧化物、含钙磷石膏、钙的硫酸盐、钙的硝酸盐或钙的氯化物。
优选的，所述粉煤灰中Si元素与钙源中Ca元素的摩尔比为1:0.5～1.5。
优选的，所述碱液中氢氧根的浓度为0.02～2.5mol/L，所述碱液与粉煤灰的用量比为1L:0.02～0.15kg。
优选的，所述水热反应的温度为80～300℃，所述水热反应的时间为2～20h。
本发明提供了一种土壤调理剂连续化生产装置，通过浆液泵给反应釜连续进料提供反应所需要的粉煤灰浆料和钙源浆料，采用节流控制板控制流出流量，反应产出物经过稳流罐调节温度后，在转筒过滤机中实现连续化固液分离，在粉碎干燥装置中粉碎干燥，并在调理剂配制罐中与辅料混合配制得到调理剂产品。采用本发明的装置制备土壤调理剂的工艺简单，设备易于操作，可实现大规模连续化生产；
采用本发明装置制备的土壤调理剂的保水性能能够提高到自重的8倍以上，活性有效硅含量达到35％以上，其它有益元素得到了补充；
本发明所述装置能够大量消耗固体废弃物粉煤灰并使其得到高效资源化利用，具有较高的社会经济效益和良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的土壤调理剂连续化生产装置的结构示意图；
图2为本发明的土壤调理剂连续化生产装置中反应釜的结构示意图；
图3为本发明反应釜中节流板的结构示意图；
图4为本发明的土壤调理剂连续化生产装置中转筒过滤机的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种土壤调理剂连续化生产装置，包括碱液配制罐101、碱液计量泵105、反应釜130、压力控制节流板135、稳流罐137、转筒过滤机144和粉碎干燥装置149，所述碱液配制罐101通过碱液计量泵105与反应釜130相连，所述反应釜130通过压力控制节流板135与稳流罐137相连，所述稳流罐137、转筒过滤机144和粉碎干燥装置149顺次相连。具体装置示意图如图1所示。
作为本发明的一个实施例，所述土壤调理剂连续化生产装置还包括粉煤灰浆液配制罐123、浆液泵124、钙源配制罐112和浆液泵113；所述粉煤灰浆液配制罐123和钙源配制罐112分别通过浆液泵124和113与反应釜130相连。在本发明中，所述粉煤灰浆液配制罐和钙源配制罐的材料优选独立地包括不锈钢、防腐内衬的碳钢、玻璃、铁氟龙、聚丙烯或聚乙烯，所述粉煤灰浆液配制罐和钙源配制罐均采用一备一用的方式使用。
作为本发明的一个实施例，所述土壤调理剂连续化生产装置还包括调理剂配制罐153，所述调理剂配制罐153分别与粉碎干燥装置149和辅料配制罐166相连。在本发明中，所述调理剂配制罐能够将来自粉碎干燥装置149的土壤调理剂主料和来自辅料配制罐166的辅料混合均匀。
作为本发明的一个实施例，所述土壤调理剂连续化生产装置还包括辅料配制罐166，所述辅料配制罐166与调理剂配制罐153相连。在本发明中，所述辅料配制罐用于配制土壤调理剂辅料，即将辅料的各个组分混合均匀。
作为本发明的一个实施例，所述反应釜130包括反应腔体209、搅拌桨220和桨叶215、加热装置208、物料投放口205和206、物料排出口213、流量控制装置212、排气口221、温度传感器216和压力传感器217，所述反应釜的具体结构见图2。在本发明中，所述反应釜的釜体优选采用不锈钢、防腐内衬的碳钢、镍或镍合金、钛或钛合金、钽或钽合金，所述反应釜的内壁经过耐碱腐蚀处理；所述反应釜优选为单釜或两釜串联。在本发明中，所述反应釜配置的搅拌桨优选为浆叶推进式搅拌桨或鼠笼式搅拌桨，所述桨叶推进式搅拌桨采用2～5层桨叶布置，每层2～5个桨叶，优选采用3层桨叶。在本发明中，所述加热装置优选为电加热套或者蒸汽加热夹套，更优选为蒸汽加热夹套。在本发明中，所述物料排出口213设有反冲管线210，便于反冲反应物，防止堵塞排出口；所述反冲管线中的反冲介质优选为空气、惰性气体、碱液或水。在本发明中，所述反应釜顶部装有碱液进料管线219，接受由碱液泵输送来的碱液，用来调节反应釜内的碱液量，进一步的，所述反应釜顶部可设置清洗稀释水进料管线218，接受由水泵输送的清水，用来稀释反应釜内的物料或者清洗反应釜。在本发明中，所述温度传感器设置于反应釜腔体内，所述温度传感器优选为热电偶温度传感器，温度讯号线外接至中央控制系统230，通过控制系统对电加热套或者加热蒸汽流量实行控制调节。在本发明中，所述中央控制系统可采用本领域技术人员熟悉的编程自动控制系统。在本发明中，所述压力传感器设置于反应釜顶部，优选采用带压力显示和远传电讯号的压力传感器，远传电讯号输出至中央控制系统对反应釜内的压力进行监控。在本发明中，所述反应釜内装有液位计，对反应釜内物料液位进行监控，本发明优选采用内置式液位计，优选包括电容式液位计、电阻式液位计、超声液位计、浮球式液位计或激光液位计，更优选采用电阻式液位计，所述液位计输出电讯号传输给中央控制系统对反应釜内的液位进行监控。
在本发明中，所述流量控制装置212设置于物料排出口，便于控制反应物的流出流量和保持反应釜内的压力；所述流量控制装置为背压阀或节流板，优选为节流板。本发明使用节流板可避免物料在流量控制装置内结痂造成堵塞。在本发明中，所述节流板301的结构示意图见图3，其中，节流板301上设置有一个或多个流体通道302，所述流体通道的直径优选为上游流体管道内径的10～60％，更优选为20～50％，最优选为20～40％；本发明所述流体通道截面积小于上游流体管道通道的截面积，因而对流体形成阻力制约。为达到预期的节流和控制压力的目的，所述节流板的流体通道直径可用下式估算，
式中，dk为节流板流体通道直径(mm)，G为流体质量流量(t/h)，ρ为流体密度(kg/m3)，ΔP为节流板前后的压力差(MPa)。本发明根据管道下游的压力要求，优选采用两个及以上的节流板，流体通过第一个节流板使压力降到介于上游和最终需要控制的压力值之间的一个值，通过第二个节流板或者更多的节流板使下游管道里的压力达到预定值即可。本发明采用节流板可以保持反应釜内的高压和稳定的流量，使整个系统能够连续稳定运行。
作为本发明的一个实施例，所述稳流罐设置有搅拌桨136、冷水夹套138、温度传感器164和压力传感器163。在本发明中，所述温度传感器164和压力传感器163输出讯号给中央控制系统(图中未显示)，实现温度以及压力的检测和自动控制。在本发明中，所述压力控制节流板设置于反应釜130和稳流罐137的管线134处用于保持反应釜130的压力不受排出物料的影响。本发明利用稳流罐将水热反应物料在搅拌的情况下冷却至控制温度，然后排入转筒过滤机144进行脱水。具体结构如图1所示。
在本发明中，所述转筒过滤机144的结构示意图见图4，包括刮刀401，转筒402，料液接收槽403，真空管线404，传送带405，水分接收罐406。在本发明中，来自稳流罐的待脱水的物料连续进入料槽403，装有滤布或滤料的转筒402半侵入浆料，转筒一端的真空管线404外接一台真空泵，操作时筒腔内形成真空，固体物阻留在筒体外面滤布上，水分进入筒体内腔而实现固水分离；脱除的水分通过管线进入水分接收罐406(可以连续或者间歇式的从底部排出)。筒体匀速转动，在筒体上的固体物被安装在一侧的刮刀401从滤筒上剥离，落入传送带405自动输送到固体物料接受槽408。
本发明提供了上述技术方案所述装置制备土壤调理剂的方法，包括以下步骤：
将粉煤灰、钙源和碱液混合于反应釜130，进行水热反应，得到水热反应物料；
将所述水热反应物料送入稳流罐137控制温度，再将所得物料排入转筒过滤机144进行脱水，将脱水所得固体物送入粉碎干燥装置149进行粉碎干燥，得到土壤调理剂主料。
本发明将粉煤灰、钙源和碱液混合于反应釜130，进行水热反应，得到水热反应物料。在本发明中，所述粉煤灰优选为燃煤锅炉排气除尘装置收集的粉煤灰，所述燃煤优选包括无烟煤、贫煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤和褐煤中的一种或几种的混合物；所述燃煤锅炉优选包括电厂锅炉、供热取暖锅炉或其它热动力锅炉；由于燃煤电厂产灰量大，粉煤灰成分较稳定，本发明更优选使用电厂锅炉的粉煤灰。
在本发明中，所述钙源优选包括钙的氧化物、钙的氢氧化物、含钙磷石膏、钙的硫酸盐、钙的硝酸盐、钙的氯化物和含钙的矿物质；更优选为氧化钙、氢氧化钙或含钙磷石膏，最优选为氧化钙。本发明选用的钙源制备得到的土壤调理剂固体结构均匀，孔隙率高，可达到90％以上，保水性能较高。
在本发明中，所述粉煤灰中Si元素与钙源中Ca元素的摩尔比优选为1:0.5～1.5，更优选为0.8～1.2，最优选为0.9～1.1。本发明通过控制Si元素与Ca元素的比例可使粉煤灰中的硅元素得以充分利用，获得的土壤调理剂达到较好的效果。
在本发明中，所述碱液中含有的碱性物质优选包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化镁中的一种或几种，优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。当所述碱性物质为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物时，所述碱液中氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔浓度之比优选为0.1～10，更优选为1.0～5.0，最优选为1.2～2.0。在本发明中，所述碱液罐配置机械搅拌桨104和加热装置102；所述加热装置优选为外加热装置电加热套或者蒸汽加热夹套。在本发明中，所述碱液优选在碱液罐预先配制，具体是将水和碱性物质混合于碱液罐中，进行搅拌。在本发明中，所述搅拌的转速优选为10～100r/min，搅拌时间优选为5～60min，搅拌温度优选为25～80℃。在本发明中，所述碱液中氢氧根的浓度优选为0.02～2.5mol/L，更优选为0.05～2.0mol/L，最优选为0.1～1.5mol/L。本发明通过控制碱性物质的浓度，能够使得粉煤灰和钙源的反应充分进行，得到的土壤调理剂中活性有效硅含量高。
在本发明中，所述粉煤灰优选以粉体形态或者浆液形态(粉煤灰浆液)投入反应釜130，所述粉煤灰浆液优选由粉煤灰和所述碱液配制，所述碱液与粉煤灰的用量比优选为1L:0.02～0.15kg，优选为1L:0.05～0.1kg，更优选为1L:0.06～0.08kg。在本发明中，所述粉煤灰浆液优选在粉煤灰浆液配制罐123预先配制，具体是将碱液通过碱液计量泵105泵入粉煤灰浆液配制罐123与粉煤灰混合，得到粉煤灰浆液。
在本发明中，所述钙源优选以固态颗粒或粉体形态或浆液形态(钙源浆液)投入反应釜130，所述钙源浆液优选由钙源和所述碱液配制，所述碱液与钙源的用量比优选为1L:0.02～0.15kg，优选为1L:0.05～0.1kg，更优选为1L:0.06～0.08kg。在本发明中，所述钙源浆液优选在钙源浆液配制罐112预先配制，将碱液通过碱液计量泵105泵入钙源浆液配制罐112与钙源混合，得到钙源浆液。
得到粉煤灰浆液和钙源浆液后，本发明优选将所述粉煤灰浆液和钙源浆液通过浆液泵输送入反应釜130。本发明优选将所述粉煤灰浆液用浆液泵通过管线125输送入反应釜130，将所述钙源浆液用另一台浆液泵通过管线115输送入反应釜130，所述管线分别装有反向止回阀114和126，防止物料反向流动。
进一步的，本发明优选将所述粉煤灰和钙源混合后一并加入同一个浆液配制罐(例如浆液配制罐123)进行浆液配制；具体是向浆液配制罐加入碱液、粉煤灰和钙源，进行搅拌，得到浆液。在本发明中，所述粉煤灰浆液配制罐123优选配置机械搅拌桨119和加热装置121。在本发明中，所述钙源浆液配制罐112优选配置机械搅拌桨110和加热套装置108。所述加热装置优选为外加热装置电加热套或者蒸汽加热夹套。在本发明中，所述搅拌的转速优选为10～100r/min，更优选为20～80r/min，搅拌时间优选为5～60min，能够使得浆液中的各组分混合均匀即可。在本发明中，当配制的浆液不能及时使用时，所述机械搅拌桨保持持续搅拌，转速优选为10～30r/min。在本发明中，所述搅拌的温度优选为室温～120℃，更优选为50～110℃，最优选为60～100℃，本发明通过控制浆液配制罐的温度预加热进入反应釜的浆液，便于维持后续反应釜操作条件的稳定。
在本发明中，当所述粉煤灰和钙源以固态粉体或者颗粒的形式加入反应釜130时，通过给料机按照预定的重量将粉煤灰和钙源直接输入反应釜，或者分别称重后加入反应釜。在采用间歇式方式进行反应时，本发明优选采用直接加入固体物料的方式。
在本发明中，所述水热反应的温度优选为80～300℃，更优选为120～280℃，最优选为150～240℃；所述水热反应的时间优选为2～20h，更优选为5～15h，最优选为8～12h。在本发明中，所述水热反应的过程具体是将反应物料输入反应釜，开启搅拌桨和加热装置，当所述反应物料在反应釜内达到控制的反应时间后，开启出料阀门，流出到下一道工序。在连续操作运转的情况下，反应物料不间断的输入反应釜，水热反应物料优选流入与反应釜连接的稳流罐。
得到水热反应物料后，本发明将所述水热反应物料送入稳流罐137控制温度，再将所得物料排入转筒过滤机144进行脱水，将脱水所得固体物送入粉碎干燥装置149进行粉碎干燥，得到土壤调理剂主料。在本发明中，来自稳流罐的物料进入转筒过滤机的料槽，转筒146半侵入料槽的浆液中，转筒按照设置的速度转动，转筒一端与真空系统148连接，通过中心真空管145抽真空，转筒内部形成真空，液体水通过滤布流入转筒内部，经过真空管线145排出，固体物阻留在筒体外面滤布上，被固定在支架上的刮刀从滤布上剥离，落入固体物收集传送带147，传送到粉碎干燥装置149进行破碎干燥，得到土壤调理剂主料。
在本发明中，所述脱水后的固体物料的含水率优选低于80％，更优选低于60％，最优选低于40％；所述脱水后的固体物料破碎后所得颗粒的粒径优选小于10mm，更优选小于5mm，最优选小于1mm；所述破碎干燥后的固体物的含水量优选为40％以下，更优选为30％以下，最优选为20％以下。
在将所述土壤调理剂进行应用时，经过粉碎干燥装置破碎所得固体物料作为土壤调理剂的主料，所述土壤调理剂主料的固体孔隙率高，持水量达到3～8倍自身重量及以上；所述土壤调理剂中粉煤灰原有的硅元素被充分活化，活性有效硅即枸溶性硅的含量达到重量的20～35％；粉煤灰中原有的其它中微量元素Fe、K、Mg、S、P等经过水热反应得到活化，且活化率达到90％以上，可溶于水并被植物有效吸收。
在本发明中，将所述土壤调理剂的主料进行应用时，可以单独使用主料，也可以根据实际需要在主料中添加辅料使用；所述辅料根据土壤调理剂施用的对象选用，各种含氮、含磷、含钾、含磷的化合物或者矿物质、尿素、腐殖酸、农家肥，或者可以补充土壤中缺乏的中微量元素硼、硫、镁、铁、锰、铬、钠以及其它元素的物质均可作为辅料。在本发明中，所述辅料为固体物，优选为两种及以上的辅料混合物。例如，对于缺乏氮磷钾元素的土壤，辅料为尿素、磷肥、钾肥或腐殖酸，或者这些肥料按照等比例的混合物；用于酸性土壤改良的辅料可以是碱性物料，例如石灰、氢氧化钙、硅酸钙镁、磷酸铵镁，或者这些碱性物料按照等比例的混合物；用于盐碱土壤改良的辅料可以是石灰、钙粉、磷酸铵、腐殖酸，或者这些物料按照等比例的混合物；用于玉米种植的辅料可以是尿素、氮磷钾肥料、腐殖酸，或者这些物料按照等比例的混合物；用于马铃薯种植的辅料可以是尿素、氮磷钾肥料、腐殖酸，或者这些物料按照等比例的混合物。
在本发明中，所述辅料通过螺杆输送机分别通过入口167和168计量输送入辅料配制罐166；所述辅料配制罐优选为滚筒式配料罐，可以连续接收来自螺杆输送机输送的物料，并通过管道152连续排出混合好的辅料至调理剂配制罐153。
在本发明中，来自粉碎干燥装置149的土壤调理剂主料和来自辅料配制罐166的辅料分别通过管道151和152送入调理剂配制罐153。本发明所述调理剂配制罐是一种滚筒式配料罐，通过滚筒转动使得其中的物料得到充分混合；所述调理剂配制罐连续接收土壤调理剂主料和辅料，连续排出混合好的土壤调理剂至储存罐155，然后包装外运。在本发明中，所述辅料与主料的重量比优选为0～60％，更优选为10～50％，最优选为30～50％。在本发明中，所述调理剂配制罐得到的土壤调理剂成品中含有的活性有效硅含量优选为5～35％，氮磷钾肥料含量优选为3～20％，其它有益元素含量优选为5％以下，水分含量优选为5～38％，所述土壤调理剂成品的保水量为自身干重量的1.5～8倍，干颗粒的孔隙率为20～90％。
本发明所述土壤调理剂可采用常规施肥的方式应用于种植玉米、小麦、水稻、马铃薯、豆类、蔬菜、瓜果等植物，还可应用于植树、草地修复、荒滩矿区土壤修复，还可用于盐碱地和酸化土地改造。根据施用目的和对象的不同，施用量可控制在5～1000kg/亩，优选5～500kg/亩，更优选10～200kg/亩。所述土壤调理剂的施用对提供植物养分、促进植物生长、保持水分、缓释肥效、疏松土壤和缓解板结增加土壤透气性的功效显著，对于实现农产品增产、改善土壤生态条件具有较大的经济和社会意义。
下面结合实施例对本发明提供的土壤调理剂连续化生产装置及方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以采自某发电厂的粉煤灰作为原料(其中含氧化硅55.57％，氧化铝21.47％，氧化钠1.42％，氧化钾1.22％，氧化钙5.12％，氧化镁2.97％，铁4.8％，锰91.8ppm，硼1128ppm，锌163ppm，铜61ppm，氯0.23ppm)，以石灰作为钙源，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液分别配制粉煤灰浆液和石灰浆液，按照钙和硅摩尔比为0.8的比例将粉煤灰浆液和石灰浆液(共1500L)加入2000L的反应釜里，得到的浆液混合物含有固体物100kg，反应温度控制在220℃，进行水热反应6h，得到水热产物物料，将所述水热产物物料输送至稳流罐，冷却至温度低于100℃，将所得物料排入转筒过滤机进行脱水，将脱水所得固体物送入粉碎干燥装置进行粉碎干燥，得到土壤调理剂(主料)。
采用本领域常用的方法进行测定，实施例1制备的土壤调理剂的固体孔隙率达到85％以上，其中活性有效硅含量高达27.6％，粉煤灰中含有的其它元素基本活化率达到90％以上。
实施例2
以采自某发电厂的粉煤灰作为原料(其中含氧化硅55.57％，氧化铝21.47％，氧化钠1.42％，氧化钾1.22％，氧化钙5.12％，氧化镁2.97％，铁4.8％，锰91.8ppm，硼1128ppm，锌163ppm，铜61ppm，氯0.23ppm)，以石灰作为钙源，用0.6mol/L的氢氧化钠溶液作为碱液配制粉煤灰和钙源浆料，按照钙和硅摩尔比为1:1的比例将粉煤灰浆液和石灰浆液加入反应釜里(得到的浆液混合物中，每20L浆液中含有1kg固体物粉煤灰和石灰)，反应温度控制在200℃，进行水热反应5h，得到水热产物物料，将所述水热产物物料输送至稳流罐，冷却至温度低于100℃，将所得物料排入转筒过滤机进行脱水，将脱水所得固体物送入粉碎干燥装置进行粉碎干燥，得到土壤调理剂(主料)。
采用本领域常用的方法进行测定，实施例1制备的土壤调理剂的固体孔隙率达到85％以上，其中活性有效硅含量高达35％，粉煤灰中含有的其它元素基本活化率达到90％以上。
实施例3
将实施例1得到的土壤调理剂作为主料，进行实验室土壤保水测试。对比样塑料花盆装填黄土20厘米深，试验样塑料花盆底部10厘米装填黄土，其上装填5厘米厚由实施例1得到的土壤调理剂主料，上层再装填5厘米厚黄土，对比样和试验样均加入等量水，未见水漏出，将样品放置在室温、湿度为35～45％的室内环境，放置15天后，对比样土壤含水量20％，试验样含水量45％，放置21天后，加入对比样中的水全部流失，而试验样仍然保有38％的水。
实施例2说明，本发明制备的土壤调理剂具有优异的保水性能。
实施例4
以重量份计，将1份腐殖酸和0.8份氮磷钾复合肥(N:P2O5:K2O＝27:13:10)在辅料配制罐中混合，得到土壤调理剂辅料，以实施例1得到的土壤调理剂作为主料，将所述辅料与主料(1份)在调理剂配制罐中混合，得到成品土壤调理剂。
经测定，该调理剂含活性有效硅含量为15％，含氮量15％，腐殖酸含量20％，含磷量7％，含钾量5.5％，其它中微量元素含量分别在5％以下。
实施例5
采用实施例3得到的土壤调理剂对某地栗褐土进行调理，按照施用量50kg/亩在面积3亩的土地上播撒后耕地翻埋，播种玉米。
对收获后玉米的产量、品质进行测定，结果显示，按照常规种植方法的土地亩产511.2公斤，玉米秸秆单重平均87.47克，施加土壤调理剂后的土地亩产达到543.9公斤，玉米秸秆单重平均93.49克。此外，施加土壤调理剂后玉米品质也有改善，常规种植组的玉米可溶性糖、每100克淀粉量、以及每100克蛋白质含量分别为1.96、69.9、8.87，而施加土壤调理剂后各项数值分别达到2.20、70.0、9.60。
实施例6
采用实施例3得到的土壤调理剂对某地pH值为8.52的碱性土壤进行调理，按照施用量50kg/亩在面积5亩的土地上播撒后翻埋，播种马铃薯。
将收获所得马铃薯与对比土地(不施加实施例3制得的土壤调理剂)的产量和品质进行比较，结果显示，使用土壤调理剂的土地亩产达到3452公斤，比对比土地增产14.52％，土豆的含糖量、淀粉含量均有显著增加。
由以上实施例可知，本发明提供了一种土壤调理剂连续化生产装置，采用本发明的装置制备土壤调理剂的工艺简单，设备易于操作，可实现大规模连续化生产；采用本发明装置制备的土壤调理剂的保水性能能够提高到自重的8倍以上，活性有效硅含量达到35％以上，其它有益元素得到了补充，且能够实现增收增产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种土壤调理剂连续化生产装置，其特征在于，包括碱液配制罐(101)、碱液计量泵(105)、反应釜(130)、压力控制节流板(135)、稳流罐(137)、转筒过滤机(144)和粉碎干燥装置(149)，所述碱液配制罐(101)通过碱液计量泵(105)与反应釜(130)相连，所述反应釜(130)通过压力控制节流板(135)与稳流罐(137)相连，所述稳流罐(137)、转筒过滤机(144)和粉碎干燥装置(149)顺次相连。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括粉煤灰浆液配制罐(123)、浆液泵(124)、钙源配制罐(112)和浆液泵(113)；所述粉煤灰浆液配制罐(123)和钙源配制罐(112)分别通过浆液泵(124)和(113)与反应釜(130)相连。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括辅料配制罐(166)，所述辅料配制罐(166)与调理剂配制罐(153)相连。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括调理剂配制罐(153)，所述调理剂配制罐(153)分别与粉碎干燥装置(149)和辅料配制罐(166)相连。
5.权利要求1～4任一项所述装置制备土壤调理剂的方法，包括以下步骤：
将粉煤灰、钙源和碱液混合于反应釜(130)，进行水热反应，得到水热反应物料；
将所述水热反应物料送入稳流罐(137)控制温度，再将所得物料排入转筒过滤机(144)进行脱水，将脱水所得固体物送入粉碎干燥装置(149)进行粉碎干燥，得到土壤调理剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰为燃煤锅炉排气除尘装置收集的粉煤灰。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述钙源包括钙的氧化物、钙的氢氧化物、含钙磷石膏、钙的硫酸盐、钙的硝酸盐或钙的氯化物。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述粉煤灰中Si元素与钙源中Ca元素的摩尔比为1:0.5～1.5。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碱液中氢氧根的浓度为0.02～2.5mol/L，所述碱液与粉煤灰的用量比为1L:0.02～0.15kg。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述水热反应的温度为80～300℃，所述水热反应的时间为2～20h。
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