CN113135789B

CN113135789B - 一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法

Info

Publication number: CN113135789B
Application number: CN202110567846.3A
Authority: CN
Inventors: 李宇; 张弦; 汪向磊
Original assignee: Ordos Institute of Technology
Current assignee: Ordos Institute of Technology
Priority date: 2021-05-24
Filing date: 2021-05-24
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2041-05-24
Also published as: CN113135789A

Abstract

本发明公开了一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法,可对煤矸石、粉煤灰以及气化渣同时进行利用，并且煤基固废物中重金属含量得到有效控制，根据实际需求，可生产肥效稳定且可灵活调节的多种复合肥料，且可对气化渣进行分级处理，筛分装置一级筛分后得到的低碳渣渣可作建材原料，筛分装置二级湿法筛分后得到高碳渣热值在4000‑6000大卡，可作低热值燃料。沉降分离器上部清液得到的，可以很好地实现煤气渣的分级分质利用，所得的复合肥料，肥效可靠稳定，具有较强的保水保肥能力，施用后土壤不板结，透气性好，不仅含有较丰富的有机质和N、P、K，而且含有多种植物生长所需的中微量元素。

Description

一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法

技术领域

本发明涉及煤基固废物处理技术领域，具体涉及一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法。

背景技术

煤基固废物是煤炭开采、利用过程中产生的一类难以利用的工业固体废弃物，主要包括煤矸石、粉煤灰渣、煤气化渣。煤基固废物的大量的堆积，不仅占用土地面积，同时对大气、水体和土壤等周围环境造成污染。但对其处理得当，又可以变废为宝，成为一种可以再利用的资源。况且，从煤矸石、气化渣、粉煤灰三种主要煤基固废物的组成特性看，都具有以SiO2、Al2O3为主要构成，并含有一定量有机碳以及少量K、Ca、Mg等微量元素的特性，这构成三者协同开发利用的物质基础。目前，对煤基固废物的利用如填充铺路、制造建材、化工开发以及土壤改良等，在应用过程中普遍存在能耗高、工艺复杂、利用量有限和利用层次低等问题。针对上述问题，本发明专利提供了一种快速、简单、环保地利用煤基固废物的方法，具体涉及一种利用煤基固废物生产全养分复合肥料的方法，属于煤基固废综合利用技术领域。

CN 209974303 U公布了一种利用煤矸石加工磷肥的系统。该系统在实施过程中需要使用能耗较高的电炉，且生产的磷肥有限，另外对气化渣、粉煤灰的处理难度较大，无适应性。

CN105777427A提供了一种掺有煤气化渣的有机肥及其制备方法。该方法利用煤气化渣、有机发酵菌、秸秆、红糖、黏土以及N、P、K等混合物按一定配比混合经发酵得到，这在一定程度上实现了对气化渣的转废为宝，绿色应用。但上述方法未考虑煤气化渣中可能存在的过量重金属对土壤的影响。另外，肥效的稳定性也值得商榷。

发明内容

针对目前现有技术不足和当前煤基固废物难以合理高效，简单安全环保利用的问题，本发明提出一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法，通过对煤基固废物简单的物理、化学处理，从而可以得到肥效稳定，可灵活调节肥料养分，且重金属离子得到有效控制的复合肥料，同时副产优质建材原料、低热值燃料以及铁铝系净水剂产品，从而实现了煤矸石、煤气化渣、粉煤灰的协同利用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法,其特征在于：包括如下步骤：

S1、将气化粗渣，通过一级筛分和二级筛分，初步将其分为低碳渣、含碳渣与高碳渣，其中，低碳渣作为优质的建材原料使用，高碳渣作为低热值燃料或者吸附材料使用；

S2、将原料煤矸石直接破碎为大于80目的颗粒，与含碳渣以及气化细渣按一定配比混合后，加入适量稀盐酸，反应1-3小时，以溶解其中的部分Fe、Al、Ga、K等金属元素以及重金属元素；

S3、将步骤S2反应后的产物以及步骤S1中二级筛分后得到的氯化物液相混合，在沉降分离器中进行静置沉降，实现固液分离；

S4、从沉降分离器上部分离出上部清液，下部分离出沉降渣；

S5、将上部清液经PH值调节后，加入重金属离子捕捉剂，反应1-3小时后，过滤，得到铁铝盐水溶液，可用作进一步开发铁铝净水剂系产品；

S6、将沉降渣送入配料槽，根据实际需求和肥料混合特性，加入有机辅料、无机助剂以及粉煤灰，进行发酵，维持温度20-50℃，经15-90天，即可得到复合肥料。

进一步地，所述步骤S1中,所述的一级筛分的筛子规格为20目，二级筛分为湿法筛分，其筛子规格为80目，所用液相为浓度为2％-5％(质量分数)的稀盐酸；低碳渣为小于20目的颗粒，高碳渣为经湿法筛分后得20-80目的颗粒，含碳渣为经湿法筛分大于80目的颗粒。

进一步地，所述步骤S2中,所述的稀盐酸的质量分数为2％-8％。

进一步地，所述步骤S5中,所述的重金属离子捕捉剂为二硫代氨基甲酸盐、多硫代碳酸盐、二硫代磷酸盐、黄原酸脂、三巯三嗪三钠盐、硫醇的一种。

进一步地，所述步骤S6中，所述的有机辅料为动物粪便、秸秆、酒糟中的一种、两种或者三者的混合物；无机助剂为磷酸氢二铵、草木灰、尿素、磷酸氢氨、碳酸氢铵、碳酸氢二铵、碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸氢钾、硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、硫酸钾、磷酸钙、氨水中的一种、两种或多种的混合物；可以只添加有机辅料或无机助剂，也可同时添加。

本发明针对目前煤基固废物难以合理利用的问题，立足于煤基固废本身的物理化学特性，提供了一种煤基固废物综合利用的工艺方法，通过对煤气化渣、煤矸石、粉煤灰等煤基固废物进行适当处理，简单、低成本生产全养分复合肥料，以满足市场对肥料的需求，同时副产优质建材原料、低热值燃料以及铁铝系净水剂产品，实现变废为宝，从而解决现阶段煤基固废物难以低成本、低能耗利用的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

将100份煤气化粗渣通过一级筛分后，筛子尺寸为20目，得到40份低碳渣，其余部分经过二级筛分，筛子规格为80目，在筛分过程中加入浓度为4％的盐酸水溶液，筛分后分别得到25份高碳渣，30份含碳渣。

在30份含碳渣中加入70份煤气化细渣，与50份经破碎机破碎为80目的煤矸石混合，混合后继续使用4％浓度的盐酸水溶液与其反应2小时，反应后的产物与二级筛分产生的部分液相进入沉降分离器，进行静置、沉静2小时；静置沉降后，从沉降分离器上部分离出上部清液，下部分离出沉降渣；上部清液中加入多硫代碳酸盐反应2小时后，进行过滤，脱除其中部分重金属离子后得到铁铝盐水溶液；分离出的沉降渣移入配料槽，加入2份氨水，10份磷酸氢钾，15份尿素，20份羊粪，20份酒糟，20份粉煤灰；配料完成后移入发酵池，维持温度45℃，保持60天后得到复合肥料1。

实施例2

将200份煤气化粗渣通过一级筛分后，筛子尺寸为20目，得到80份低碳渣，其余部分经过二级筛分，筛子规格为80目，在筛分过程中加入浓度为2％的盐酸水溶液，筛分后分别得到50份高碳渣，60份含碳渣。

在60份含碳渣中加入140份煤气化细渣，与80份经破碎机破碎为80目的煤矸石混合，混合后继续使用2％浓度的盐酸水溶液与其反应3小时，反应后的产物与二级筛分产生的部分液相进入沉降分离器，进行静置、沉静2小时；静置沉降后，从沉降分离器上部分离出上部清液，下部分离出沉降渣；上部清液中加入黄原酸脂反应2小时后，进行过滤，脱除其中部分重金属离子后得到铁铝盐水溶液；分离出的沉降渣移入配料槽，加入60份鸡粪，30份秸秆，40份粉煤灰，20份草木灰；配料完成后移入发酵池，维持温度50℃，保持90天后得到复合肥料2。

实施例3

将300份煤气化粗渣通过一级筛分后，筛子尺寸为20目，得到120份低碳渣，其余部分经过二级筛分，筛子规格为80目，在筛分过程中加入浓度为8％的盐酸水溶液，筛分后分别得到70份高碳渣，90份含碳渣。

在90份含碳渣中加入210份煤气化细渣，与150份经破碎机破碎为80目的煤矸石混合，混合后继续使用8％浓度的盐酸水溶液与其反应1小时，反应后的产物与二级筛分产生的部分液相进入沉降分离器，进行静置、沉静2小时；静置沉降后，从沉降分离器上部分离出上部清液，下部分离出沉降渣；上部清液中加入二硫代氨基甲酸盐反应2小时后，进行过滤，脱除其中部分重金属离子后得到铁铝盐水溶液；分离出的沉降渣移入配料槽，加入20份酒糟，20份秸秆，50份粉煤灰，30份碳酸氢铵，20份磷酸氢钾；配料完成后移入发酵池，维持温度20℃，保持15天后得到复合肥料3。

上述复合肥料1、复合肥料2、复合肥料3，经检验，有机质含量为30％-49％；N、P、K总含量5％-9％；pH值为5.1-7.2，水分含量20-30％，重金属As含量11.11-12.42mg/kg,Cr含量17.21-18.01mg/kg,Cd含量0.11-0.17mg/kg,Pb含量12.11-13.34mg/kg,Hg含量1.22-1.61mg/kg。

应用案例：

将上述复合肥料应用于室内小白菜栽培。

实验组：复合肥料与沙土按照1：5混合进行小白菜室内栽培，每种肥料种植10株，其它条件保持不变。

对照组：使用纯沙土进行小白菜室内栽培，种植10株，其它条件保持不变。

38天后，对小白菜的株高，叶面积以及鲜重量进行记录，详见表1。

表1

从表1可知：施用了复合肥料的小白菜，株高、叶面积以及总鲜重较空白对照组都高，且对生长过程观察发现，施用了复合肥料的小白菜叶片鲜绿，土壤湿度维持时间长，土壤不板结，透气性好，有效促进小白菜的生长。另外，再对其进行多轮种植后，仍然保持一定肥效，小白菜长势仍然优于普通沙土。

本发明可对煤矸石、粉煤灰以及气化渣同时进行利用，并且煤基固废物中重金属含量得到有效控制，根据实际需求，可生产肥效稳定且可灵活调节的多种复合肥料，且可对气化渣进行分级处理，筛分装置一级筛分后得到的低碳渣渣可作建材原料，筛分装置二级湿法筛分后得到高碳渣热值在4000-6000大卡，可作低热值燃料。沉降分离器上部清液得到的铁铝盐水溶液可开发净水剂系产品，因此本发明也可以作为煤基固废物综合利用的一种方法，特别是针对煤气化渣，可以很好地实现煤气渣的分级分质利用。通过本发明得到的复合肥料，肥效可靠稳定，具有较强的保水保肥能力，施用后土壤不板结，透气性好，不仅含有较丰富的有机质和N、P、K，而且含有多种植物生长所需的中微量元素。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法,其特征在于：包括如下步骤：

S1、将煤基固废物中气化粗渣，通过一级筛分和二级筛分，初步将其分为低碳渣、含碳渣与高碳渣，其中，低碳渣作为优质的建材原料使用，高碳渣作为低热值燃料或者吸附材料使用；一级筛分的筛子规格为20目，二级筛分为湿法筛分，其筛子规格为80目，所用液相为浓度为2%-5%的稀盐酸；低碳渣为小于20目的颗粒，高碳渣为经湿法筛分后得20-80目的颗粒，含碳渣为经湿法筛分大于80目的颗粒；

S2、将原料煤矸石直接破碎为大于80目的颗粒，与含碳渣以及煤基固废物中气化细渣按一定配比混合后，加入适量稀盐酸，反应1-3小时，以溶解其中的金属元素以及重金属元素；

S3、将步骤S2反应后的产物以及步骤S1中二级筛分后得到的氯化物液相混合，在沉降分离器中进行静置沉降，实现固液分离;

S5、将上部清液经pH值调节后，加入重金属离子捕捉剂，反应1-3小时后，过滤，得到铁铝盐水溶液，用作开发铁铝净水剂系产品；

S6、将沉降渣送入配料槽，加入有机辅料、无机助剂以及粉煤灰，进行发酵，维持温度20-50℃，经15-90天，即得到复合肥料。

2.如权利要求1所述的一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法,其特征在于：所述步骤S2中,所述的稀盐酸的质量分数为2%-8%。

3.如权利要求1所述的一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法,其特征在于：所述步骤S5中,所述的重金属离子捕捉剂为二硫代氨基甲酸盐、多硫代碳酸盐、二硫代磷酸盐、黄原酸脂、三巯三嗪三钠盐、硫醇的一种。

4.如权利要求1所述的一种基于煤基固废物加工全养分复合肥料的方法,其特征在于：所述步骤S6中，所述的有机辅料为动物粪便、秸秆、酒糟中的一种、两种或者三者的混合物；无机助剂为磷酸氢二铵、草木灰、尿素、磷酸氢氨、碳酸氢铵、碳酸氢二铵、碳酸氢钾、碳酸钾、磷酸氢钾、硝酸钾、硝酸铵、硫酸铵、硫酸钾、磷酸钙、氨水中的一种、两种或多种的混合物。