CN113582763B - 一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及固体废物回收利用领域，尤其涉及一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法及系统，所述方法包括：获取煤矸石；对煤矸石进行破碎、筛分和除尘破碎、筛分和除尘，得到煤矸石堆；对煤矸石堆采用旋转微波场和旋转风场的微波加热进行活化，后保温，得到活化后煤矸石；对活化后煤矸石进行冷淬，后粉碎，得到煤矸石粉；对所述煤矸石粉加入有机质和微量元素添加剂并进行混合，得到混合物；对所述混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥。所述系统包括除尘室、破碎筒、微波加热活化装置、喷水冷淬室、粉碎室、第一搅拌罐、空气干燥冷却室、第二搅拌罐和复合肥存储室；通过采用包括旋转微波场和旋转风场的微波加热进行活化，实现规模化利用煤矸石进行肥料的生产的效果。

Description

一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法及系统

技术领域

本申请涉及固体废物回收利用领域，尤其涉及一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法及系统。

背景技术

煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中产生的固体废弃物，主要由无机物和有机物组成的混合物，无机质中主要有矿物质和水，而矿物质中一般主要含有硅铝成分，其中SiO₂和Al₂O₃的平均含量分别波动于40％～60％和15％～30％之间；有机质一般占煤矸石含量的20％，并含有丰富的植物生长所必须的B、Zn、Cu、Co、Mo、Mn、Se等微量元素，因此，也可以用煤矸石为原料，适当添加其他养分，活化处理，来制作矿物肥或有机肥。

而对煤矸石进行活化包括：机械活化、化学活化和热活化，其中以热活化为主，而目前普遍的热活化方式是将煤矸石粉置于800℃条件下进行焙烧，不仅会消耗电能，由于存在热传导损失，也会消耗很多热能。

微波加热作为新兴的加热方式，具有能耗低和操作时间短的优势，有望作为新的加热方式进行煤矸石的热活化，但是都集中在煤矸石提取方向，目前尚未出现规模化的利用煤矸石生产肥料的技术，因此如何规模化利用煤矸石进行肥料的生产，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法及系统，以解决现有技术中难以规模化利用煤矸石生产肥料的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法，所述方法包括：

获取煤矸石；

对煤矸石进行破碎、筛分和除尘，得到煤矸石堆；

对煤矸石堆采用旋转微波场和旋转风场的微波加热进行活化，后保温，得到活化后煤矸石；

对活化后煤矸石进行冷淬，后粉碎，得到煤矸石粉；

对所述煤矸石粉加入有机质和微量元素添加剂并进行混合，得到混合物；

对所述混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥。

可选的，所述微波加热的终点温度为700℃～850℃，时间为40min～60min；

所述保温的时间为40min～50min。

可选的，所述煤矸石堆的粒径为5mm～25mm。

可选的，所述有机质包括鸡粪、牛粪、羊粪、泥炭和褐煤中至少一种；

所述微量元素包括含磷、钾、钙、镁、锌、硒、铜、钼、铬、钴和铁中至少一种的微量元素添加剂；

所述有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌中至少一种。

可选的，所述对所述混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥之前，包括：

获取所述混合物的第一含水量；

获取所述混合物的目标含水量；

根据所述第一含水量和目标含水量，判断是否需要对所述混合物进行空气干燥后冷却；

若是，根据所诉第一含水量和目标含水量，计算脱水量；

根据所述脱水量进行空气干燥后冷却，得到脱水后的混合物。

可选的，脱水后的混合物的含水量≤7％。

第二方面，本申请提供了一种活化煤矸石生产高硅复合肥的系统，所述系统包括除尘室、破碎筒、微波加热活化装置、喷水冷淬室、粉碎室、第一搅拌罐、空气干燥冷却室、第二搅拌罐和复合肥存储室；

所述除尘室的出料口连接所述破碎筒的进料口，所述破碎筒的出料口连接所述微波加热活化装置的进料口，所述微波加热活化装置的出料口连接所述喷水冷淬室的进料口，所述喷水冷淬室的出料口连接所述粉碎室的进料口，所述粉碎室的出料口连接所述第一搅拌罐的进料口，所述第一搅拌罐的出料口连接所述空气干燥冷却室的进料口，所述空气干燥冷却室的出料口连接所述第二搅拌罐的进料口，所述第二搅拌罐的出料口连接所述复合肥存储室的进料口。

可选的，所述微波加热活化装置包括活化箱、螺旋导波管和微波均布扩散管；

所述活化箱的进料口连接所述破碎筒的出料口，所述活化箱的出料口连接所述喷水冷淬室的进料口；

所述微波均布扩散管设置在所述活化箱内，所述微波均布扩散管的两端设置在所述活化箱的第一面内壁和第二面内壁的中心处，所述第一面和所述第二面相对所述活化箱的竖直中心线所在竖直面对称设置；

所述螺旋微波管设置在所述活化箱的内；所述螺旋微波管包括前螺旋微波管和后螺旋微波管，所述前螺旋微波管设置在所述活化箱的出料口下游，所述后螺旋微波管设置在所述前螺旋微波管的下游，所述前螺旋微波管设置在所述活化箱的第三面内壁上，所述后螺旋微波管设置在所述活化箱的第四面内壁上，所述活化箱的三面和所述第四面相对所述活化箱的中心线所在竖直面对称设置，并垂直于第一面和第二面设置。

所述活化箱与水平面呈35°～85°设置。

可选的，所述微波均布扩散管包括导风管、吹风管和布风孔，所述导风管设置在所述第一面内壁和第二面内壁的中心处，所述导风管相对所述活化箱的中心线所在竖直面对称设置，并分别与所述吹风管联通，所述吹风管的轴心线与所述导风管的中心线垂直设置，所述布风孔沿所述吹风管的径向设置；

所述微波均布扩散管的进气端和出气端都设有金属防护网。

可选的，所述活化箱内设有间距透空护网，所述间距透空护网设置在所述螺旋导波管和所述微波均布扩散管之间，所述间距透空护网设置在距所述螺旋导波管外表面的3cm～5cm处。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法及系统，对进入活化箱的煤矸石采用包括旋转微波场和旋转风场的微波加热进行活化，利用旋转微波场实时排除在物料加热过程中形成的水蒸气和其他气体，并最大限度地减少加工物料所消耗的微波功率，增强微波对煤矸石的加热能力和提高工作效率，同时旋转风场可增强微波的能流密度，提高微波对煤矸石的穿透能力以及加大煤矸石内部与外表分子的振动、摩擦、发热，实现快速升温，从而扩大处理量，实现煤矸石大量的活化，从而能够利用大量活化的煤矸石制备高硅复合肥做准备，实现规模化利用煤矸石进行肥料的生产的目的。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法的详细流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种活化煤矸石生产高硅复合肥的系统的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种活化煤矸石生产高硅复合肥的系统的微波加热活化装置的结构示意图，

其中，1-除尘室，2-破碎筒，3-微波加热活化装置，31-活化箱，311-间距透空护网，32-螺旋导波管，33-微波均布扩散管，331-布风孔，332-金属防护网，4-喷水冷淬室，5-粉碎室，6-第一搅拌罐，7-空气干燥冷却室，8-第二搅拌罐，9-复合肥存储室。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请一个实施例中，如图1所示，提供一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法，所述方法包括：

S1.获取煤矸石；

S2.对煤矸石进行破碎、筛分和除尘，得到煤矸石堆；

S3.对煤矸石堆采用旋转微波场和旋转风场的微波加热进行活化，后保温，得到活化后煤矸石；

S4.对活化后煤矸石进行冷淬，后粉碎，得到煤矸石粉；

S5.对所述煤矸石粉加入有机质和微量元素添加剂并进行混合，得到混合物；

S6.对所述混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥。

本申请中，通过对活化箱的煤矸石采用微波加热进行活化，利用微波加热活化促使煤矸石中的Si-O、Al-O键结构被破坏并被充分打开，从而在煤矸石颗粒上形成大量微小孔洞，同时由于界面断裂变形而在煤矸石颗粒上产生粗糙面，而形成的微小孔洞和粗糙面能充分装载有机质、微量元素添加剂和有益菌，因此活化后的煤矸石粉的颗粒具备有很强的承载能力，能够充分承载有机质、微量元素添加剂和有益菌，从而实现规模化利用煤矸石生产肥料。

作为一个可选的实施方式，所述微波加热的终点温度为700℃～850℃，时间为40min～6Omin；

所述保温的时间为40min～50min。

本申请中，微波加热的终点温度为700℃～850℃的积极效果是由于采用微波加热的方式，在此温度范围内，能有效活化煤矸石的同时，有效降低活化煤矸石所需要的温度；当该终点温度的取值范围过大，将导致的不利影响是由于过高的温度将导致煤矸石逐步细化成微小颗粒，无法起到承载作用，同时过高的温度将导致能耗增加，不利于规模化活化煤矸石，当该终点温度的取值范围过小，将导致不利影响是过低的温度将无法活化煤矸石。

微波加热的时间为40min～60min的积极效果是该时间范围内能充分将煤矸石微波加热活化，当该时间取值的范围过大，将导致的不利影响是由于加热时间过长，导致生产时间增加，延长工序时间，造成能耗浪费，不利于大规模化活化煤矸石，当该时间的取值范围过小，将导致的不利影响是微波加热时间过短，导致煤矸石活化不充分。

作为一个可选的实施方式，所述煤矸石堆的粒径为5mm～25mm，其中，所述煤矸石堆的粒径包括但不限于5mm、10mm、15mm、20mm和25mm。

本申请中，所述煤矸石堆的粒径为5mm～25mm的积极效果是在此粒径下，煤矸石粉能充分在微波场中充分混合加热，从而实现煤矸石活化；当该粒径的取值范围过大，将导致的不利影响是过大粒径的煤矸石粉将导致煤矸石粉在微波场中无法有效活化，当该粒径的取值范围过小，将导致的不利影响是由于粒径过小，微波活化过快，无法充分对煤矸石进行活化。

作为一个可选的实施方式，所述有机质包括鸡粪、牛粪、羊粪、泥炭和褐煤中至少一种；

所述微量元素包括含磷、钾、钙、镁、锌、硒、铜、钼、铬、钴和铁中至少一种的微量元素添加剂；

所述有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌中至少一种。

作为一个可选的实施方式，如图2所示，所述对所述混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥之前，包括：

S61.获取所述混合物的第一含水量；

S62获取所述混合物的目标含水量；

S63根据所述第一含水量和目标含水量，判断是否需要对所述混合物进行空气干燥后冷却；

若是，根据所诉第一含水量和目标含水量，计算脱水量；

根据所述脱水量进行空气干燥后冷却，得到脱水后的混合物。

作为一个可选的实施方式，脱水后的混合物的含水量≤7％。

本申请中，脱水后的混合物的含水量≤7％的积极效果是控制脱水后的混合物的含水量可控制高硅复合肥的混合程度，防止复合肥含水量过高。

在本申请的一个实施例中，如图3所示，提供一种活化煤矸石生产高硅复合肥的系统，所述系统包括除尘室1、破碎筒2、微波加热活化装置3、喷水冷淬室4、粉碎室5、第一搅拌罐6、空气干燥冷却室7、第二搅拌罐8和复合肥存储室9；

所述除尘室1的出料口连接所述破碎筒2的进料口，所述破碎筒2的出料口连接所述微波加热活化装置3的进料口，所述微波加热活化装置3的出料口连接所述喷水冷淬室4的进料口，所述喷水冷淬室4的出料口连接所述粉碎室5的进料口，所述粉碎室5的出料口连接所述第一搅拌罐6的进料口，所述第一搅拌罐6的出料口连接所述空气干燥冷却室7的进料口，所述空气干燥冷却室7的出料口连接所述第二搅拌罐8的进料口，所述第二搅拌罐8的出料口连接所述复合肥存储室9的进料口。

本申请中，通过设置微波加热活化装置3对煤矸石进行活化，再采用喷水冷淬室4进行冷却，通过喷水冷淬的方式，加速煤矸石的硅氧键破坏、断裂和变形，从而提高煤矸石活化的效率，为规模化大批量处理煤矸石提供有效方法，从而实现规模化利用煤矸石生产高硅复创肥的目的。

作为一个可选的实施方式，所述微波加热活化装置3包括活化箱31、螺旋导波管32和微波均布扩散管33；

所述活化箱31的进料口连接所述破碎筒2的出料口，所述活化箱31的出料口连接所述喷水冷淬室4的进料口；

所述微波均布扩散管33设置在所述活化箱31内，所述微波均布扩散管32的两端设置在所述活化箱31的第一面内壁和第二面内壁的中心处，所述第一面和所述第二面相对所述活化箱31的竖直中心线所在竖直面对称设置；

所述螺旋微波管32包括前螺旋微波管321和后螺旋微波管322，所述后螺旋微波管322设置在所述前螺旋微波管321的下游，所述前螺旋微波管321设置在所述活化箱31的第三面内壁上，所述后螺旋微波管322设置在所述活化箱31的第四面内壁上，所述活化箱的三面和所述第四面相对所述活化箱31的中心线所在竖直面对称设置，并垂直于第一面和第二面设置，

所述活化箱与水平面呈35°～85°设置。

本申请中，由于实际的生产需要，由于螺旋微波管32为韧性的金属材质，因此可将螺旋微波管32中的前螺旋微波管321和后螺旋微波管322都压扁，再置于活化箱31的内壁中，减少活化箱31的内壁厚度，同时能够形成旋转的微波场。

通过采用前螺旋导波管321和后螺旋导波管322，可产生旋转的微波场，保障微波对物料的垂直方向的作用，实时排除在物料加热过程中形成的水蒸气和其他气体，从而减少箱体内部因加热过程中所产生的气体对箱体的压力，再最大限度地减少加工物料所消耗的微波功率，增强微波对煤矸石的加热能力和提高工作效率，为实现规模化利用煤矸石生产高硅复合肥提供可能。

通过采用微波均布扩散管33对微波的能流密度进行增强，从而加快微波对煤矸石作用的均匀度与强度，提高微波对煤矸石的穿透能力以及加大煤矸石内部与外表分子的振动、摩擦和发热，满足快速升温的目的，从而扩大了处理量，保障实现煤矸石活化的工业化生产，实现规模化利用煤矸石生产高硅复合肥的目的。

活化箱与水平面呈35°～85°设置的积极效果是在该角度范围内能够实现煤矸石粉在重力作用下的自动进料和自动出料，同时使煤矸石粉能够受微波均布扩散管33的吹力作用而与螺旋微波导管32产生的旋转微波进行反应，使煤矸石粉充分加热；当该角度的取值范围过大，将导致的不利影响是过大的角度将导致煤矸石粉快速下落，无法使煤矸石粉同微波场充分作用，当该角度的取值范围过小，将导致的不利影响是过小的角度将导致煤矸石粉缓慢下落，使煤矸石粉漏料不充分，造成物料损失。

作为一个可选的实施方式，所述微波均布扩散管33包括导风管333、吹风管334和布风孔331，所述导风管333设置在所述第一面内壁和第二面内壁的中心处，所述导风管333相对所述活化箱31的中心线所在竖直面对称设置，并分别与所述吹风管334联通，所述吹风管334的轴心线与所述导风管333的中心线垂直设置，所述布风孔331沿所述吹风管334的径向设置，所述导风管333内设有微型空压机；

所述微波均布扩散管33的进气端和出气端都设有金属防护网332。

本申请中，通过采用布风孔331在吹风管334的设置，使微波均布扩散管33能产生旋转的风场，从而增强微波的能流密度，实现快速升温，同时扩大了处理量，保障实现煤矸石活化的工业化生产，实现规模化利用煤矸石生产高硅复合肥的目的。

通过设置金属防护网332，防止微波泄露，保证装置的安全性。

作为一个可选的实施方式，所述布风孔331在所述微波均布扩散管33上的布孔率为50％～80％。

本申请中，布孔率为50％～80％的积极效果是由于微波均布扩散管33本身具有一定强度的要求，在该布孔率的范围内，微波均布扩散管能产生足够的风量，并且微波均布扩散管33的强度稳定；当该布孔率的取值范围过大，将导致的不利影响是由于布孔率过大，虽然风量大，但由于布风孔3331无支撑结构，分布在微波均布扩散管33上的大量布风孔331将导致微波均布扩散管33的强度过低，使微波均布扩散管33的强度不稳定，当该布孔率的取值范围过小，将导致的不利影响是虽然提高了微波均布扩散管33的强度，但由于布孔率低，布风孔331的数量少，将影响微波均布扩散管33所产生的风量。

作为一个可选的实施方式，所述活化箱31内设有间距透空护网311，所述间距透空护网311设置在所述螺旋导波管32和所述微波均布扩散管33之间，所述间距透空护网311设置在距所述螺旋导波管32外表面的3cm～5cm处。

本申请中，间距透空护网311设置在距所述螺旋导波管323cm～5cm的积极效果是在该距离条件下，能保证微波在物料间的良好传播环境；当该间距的取值范围过大，将导致的不利影响是间距透空护网311将使物料间隔螺旋导波管32过远，无法有效进行加热，导致能耗损失，当该间距的取值范围过小，将导致的不利影响是物料间隔螺旋导波管32过近，热量无法在物料间快速传播，导致加热效果不好，将增加能耗，不利于规模化活化煤矸石。

作为一个可选的实施方式，所述空气干燥冷却室7内设有湿度测量传感器71、控制器72和空气干燥冷却器73；所述空气干燥冷却器73的进料口连接所述第一搅拌罐6的出料口，所述空气干燥冷却器73的出料口连接所述第二搅拌罐8的进料口；

所述控制器72设置在所述空气干燥冷却器73表面，所述湿度测量传感器71设置在空气干燥冷却器73的进料口中，其中，所述湿度测量传感器71选用Hydro-Mix XT湿度测量传感器，所述控制器72选用Hydro-Mix XT湿度控制器。

本申请中，通过在空气干燥冷却器73内设置湿度测量传感器71，控制混合物的第一含水量在目标含水量附近，具体原理为：在控制器72上设置目标含水量，当湿度测量传感器71检测到混合物的第一含水量＞目标含水量时，控制器72控制空气干燥冷却器73开启并进行混合物的空气干燥和冷却，当湿度测量传感器71检测到混合物的第一含水量≤目标含水量时，控制器72直接控制空气干燥冷却器73的出料口开启，同时不控制空气干燥冷却器73的空气干燥冷却单元的开启。

实施例1

一种活化煤矸石生产高硅复合肥的方法，方法包括：

S1.获取煤矸石；

S2.对煤矸石进行破碎、筛分和除尘，得到煤矸石堆；

S3.对煤矸石堆采用旋转微波场和旋转风场的微波加热进行活化，后保温，得到活化后煤矸石；

S4.对活化后煤矸石进行冷淬，后粉碎，得到煤矸石粉；

S5.对煤矸石粉加入有机质和微量元素添加剂并进行混合，得到混合物；

S61.获取混合物的第一含水量；

S62获取混合物的目标含水量；

S63根据第一含水量和目标含水量，判断是否需要对混合物进行空气干燥后冷却；

若是，根据所诉第一含水量和目标含水量，计算脱水量；

根据脱水量进行空气干燥后冷却，得到脱水后的混合物；

若否，直接进行下一步；

S6.对混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥。

微波加热的终点温度为800℃，时间为50min；

保温的时间为45min。

煤矸石堆的粒径为5mm～25mm。

有机质包括鸡粪和泥炭；

微量元素包括含磷、钾、钙、镁、锌、硒、铜、钼、铬、钴和铁中至少一种的微量元素添加剂；有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌中至少一种，其中微量元素和有益菌按照土壤检测的缺乏情况进行添加，以保证肥料的质量与效果。

脱水后的混合物的含水量≤7％。

一种活化煤矸石生产高硅复合肥的系统，系统包括除尘室1、破碎筒2、微波加热活化装置3、喷水冷淬室4、粉碎室5、第一搅拌罐6、空气干燥冷却室7、第二搅拌罐8和复合肥存储室9；

除尘室1的出料口连接破碎筒2的进料口，破碎筒2的出料口连接微波加热活化装置3的进料口，微波加热活化装置3的出料口连接喷水冷淬室4的进料口，喷水冷淬室4的出料口连接粉碎室5的进料口，粉碎室5的出料口连接第一搅拌罐6的进料口，第一搅拌罐6的出料口连接空气干燥冷却室7的进料口，空气干燥冷却室7的出料口连接第二搅拌罐8的进料口，第二搅拌罐8的出料口连接复合肥存储室9的进料口。

微波加热活化装置3包括活化箱31、螺旋导波管32和微波均布扩散管33；

活化箱31的进料口连接破碎筒2的出料口，活化箱31的出料口连接喷水冷淬室4的进料口；

微波均布扩散管33设置在活化箱31内，微波均布扩散管32的两端设置在活化箱31的第一面内壁和第二面内壁的中心处，第一面和第二面相对活化箱31的竖直中心线所在竖直面对称设置；

螺旋微波管32包括前螺旋微波管321和后螺旋微波管322，前螺旋微波管321设置在活化箱的出料口下游，后螺旋微波管322设置在前螺旋微波管321的下游，前螺旋微波管321设置在活化箱31的第三面内壁上，后螺旋微波管322设置在活化箱31的第四面内壁上，活化箱的三面和第四面相对活化箱31的中心线所在竖直面对称设置，并垂直于第一面和第二面设置；

活化箱与水平面呈45°设置。

微波均布扩散管33包括导风管333、吹风管334和布风孔331，导风管333设置在第一面内壁和第二面内壁的中心处，导风管333相对活化箱31的中心线所在竖直面对称设置，并分别与吹风管334联通，吹风管334的轴心线与导风管333的中心线垂直设置，布风孔331沿吹风管334的径向设置；

微波均布扩散管33的进气端和出气端都设有金属防护网332；布风孔331在微波均布扩散管33上的布孔率为78％。

微波均布扩散管33的进气端和出气端都设有金属防护网332。

活化箱31内设有间距透空护网311，所述间距透空护网311设置在所述螺旋导波管32和所述微波均布扩散管33之间，所述间距透空护网311设置在距所述螺旋导波管32外表面的4cm处。

实施例2

将实施例2与实施例1相对比，实施例2和实施例1的区别在于：

微波加热的终点温度为700℃，时间为40min；

保温的时间为40min。

煤矸石堆的粒径为5mm～25mm。

有机质包括鸡粪和泥炭；

微量元素包括含磷、钾、钙、镁、锌、硒、铜、钼、铬、钴和铁中至少一种的微量元素添加剂；有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌中至少一种，其中微量元素和有益菌按照土壤检测的缺乏情况进行添加，以保证肥料的质量与效果。

活化箱与水平面呈35°设置。

布风孔331在微波均布扩散管33上的布孔率为50％。

间距透空护网311设置在距螺旋导波管32外表面的3cm。

实施例3

将实施例3与实施例1相对比，实施例3和实施例1的区别在于：

微波加热的终点温度为850℃，时间为60min；

保温的时间为50min。

活化箱与水平面呈85°设置。

煤矸石堆的粒径为5mm～25mm。

有机质包括鸡粪和泥炭；

微量元素包括含磷、钾、钙、镁、锌、硒、铜、钼、铬、钴和铁中至少一种的微量元素添加剂；有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌中至少一种，其中微量元素和有益菌按照土壤检测的缺乏情况进行添加，以保证肥料的质量与效果。

布风孔331在微波均布扩散管33上的布孔率为80％。

间距透空护网311设置在距螺旋导波管32外表面的5cm。

实施例4

将实施例4与实施例1相对比，实施例4和实施例1的区别在于：

微波加热的终点温度为700℃，时间为40min；

保温的时间为40min；

活化箱与水平面呈35°设置。

煤矸石堆的粒径为5mm～25mm。

布风孔331在微波均布扩散管33上的布孔率为50％。

实施例5

将实施例5与实施例1相对比，实施例5和实施例1的区别在于：

微波加热的终点温度为850℃，时间为60min；

保温的时间为50min。

活化箱与水平面呈85°设置。

煤矸石堆的粒径为5mm～25mm。

布风孔331在微波均布扩散管33上的布孔率为80％。

对比例1

将对比例1与实施例1相对比，对比例1和实施例1的区别在于：

微波加热采用常规的微波加热方式。

对比例2

将对比例2与实施例1相对比，对比例2和实施例1的区别在于：

对煤矸石堆采用旋转微波场的微波加热方式。

对比例3

将对比例3与实施例1相对比，对比例3和实施例1的区别在于：

对煤矸石堆采用旋转风场的微波加热方式。

对比例4

将对比例4与实施例1相对比，对比例4和实施例1的区别在于：

微波加热的终点温度为650℃，时间为35min；

保温的时间为40。

布风孔331在微波均布扩散管33上的布孔率为40％。

间距透空护网311设置在距螺旋导波管32表面的3cm。

对比例5

将对比例5与实施例1相对比，对比例5和实施例1的区别在于：

微波加热的终点温度为1000℃，时间为65min；

保温的时间为55min。

布风孔331在微波均布扩散管33上的布孔率为90％。

间距透空护网311设置在距螺旋导波管32外表面的5cm。

相关实验：

将实施例1-5和对比例1-5所得的煤矸石粉和复合肥分别收集，进行性能检测，结果如表1所示。

相关实验方法：

收集各组得到的高硅复合肥，配制成BB肥，选取55亩水稻地，按照每组5亩地分别设置空白组和十组实验组，其中，空白组为施加普通BB肥并种植水稻，实验组为加入含高硅复合肥的BB肥并种植水稻，统计实验组的水稻产量和空白组的水稻产量，计算增产率，增产率＝(实验组水稻产量-空白组水稻产量)/空白组水稻产量。

表1

类别	增产率(％)
		实施例1	17
实施例2	16
		实施例3	14
实施例4	15
		实施例5	16
对比例1	5
		对比例2	12
对比例3	8
		对比例4	10
对比例5	11

由表1可知，从实施例1-5的数据可知，

利用本申请方法和系统得到的高硅复合肥，可明显增加水稻产量，并且增产率在14％以上。

从对比例1-5的数据可知，

若不采用本身方法和系统得到的高硅复合肥，或者是工艺参数条件超出本申请所限定的范围外，所得的水稻增产率较低，其中，旋转微波场对增产率影响较大，原因是由于旋转微波场能充分活化煤矸石粉，从而得到大量微小孔洞和足够粗糙面的煤矸石粉颗粒，能装载足够多的有机质、微量元素添加剂和有益菌，形成肥效高的高硅复合肥。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

1)本申请实施例所提供的方法制备出的高硅复合肥具有解磷、解钾等效果。

2)本申请实施例所提供的活化煤矸石的方法，由于活化后的煤矸石所特有的微孔、裂隙、比表面积的物理特性，因而具有保水、保持肥料长效的技术和经济效果。

3)本申请实施例所提供的方法，得到的活化后的煤矸石是氮、磷、钾等多种有益微量元素的最佳载体。

4)本申请实施例所提供的方法，其制备得到的高硅复合肥由于具备弱酸性，可对盐碱地具有有效的修复功能，对沙漠地具有很好的保水保肥功能，是修复、改良、优化土壤结构的最优技术方法。

5)本申请实施例所提供的方法，其制备得到的高硅复合肥对土壤中的有害元素具有固化清除作用。

6)本身实施例所提供的方法，其制备得到的高硅复合肥可以改善由于土壤长期施用化肥而造成的板结和多种微量元素缺乏的现状，从而解决土地的贫瘠难题，使土壤的结构和作物耕种施肥进入良性循环。

7)本身实施例所提供的方法，其制备得到的高硅复合肥可以有效减少作物病虫害，促进秸秆的生长与粗壮，提高果实的品质和外观的美感，改善其口感。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种活化煤矸石生产高硅复合肥的系统，其特征在于，所述系统包括除尘室、破碎筒、微波加热活化装置、喷水冷淬室、粉碎室、第一搅拌罐、空气干燥冷 却室、第二搅拌罐和复合肥存储室；

所述除尘室的出料口连接所述破碎筒的进料口，所述破碎筒的出料口连接所述微波加热活化装置的进料口，所述微波加热活化装置的出料口连接所述喷水冷淬室的进料口，所述喷水冷淬室的出料口连接所述粉碎室的进料口，所述粉碎室的出料口连接所述第一搅拌罐的进料口，所述第一搅拌罐的出料口连接所述空气干燥冷却室的进料口，所述空气干燥冷却室的出料口连接所述第二搅拌罐的进料口，所述第二搅拌罐的出料口连接所述复合肥存储室的进料口；

所述微波加热活化装置包括活化箱、螺旋导波管和微波均布扩散管；

所述活化箱的进料口连接所述破碎筒的出料口，所述活化箱的出料口连接所述喷水冷淬室的进料口；

所述微波均布扩散管设置在所述活化箱内，所述微波均布扩散管的两端设置在所述活化箱的第一面内壁和第二面内壁的中心处，所述第一面和所述第二面相对所述活化箱的竖直中心线所在竖直面对称设置；

螺旋微波管设置在所述活化箱的内；所述螺旋微波管包括前螺旋微波管和后螺旋微波管，所述后螺旋微波管设置在所述前螺旋微波管的下游，所述前螺旋微波管设置在所述活化箱的第三面内壁上，所述后螺旋微波管设置在所述活化箱的第四面内壁上，所述活化箱的三面和所述第四面相对所述活化箱的中心线所在竖直面对称设置，并垂直于第一面和第二面设置；

所述活化箱与水平面呈35°～85°设置；

所述微波均布扩散管包括导风管、吹风管和布风孔，所述导风管设置在所述第一面内壁和第二面内壁的中心处，所述导风管相对所述活化箱的中心线所在竖直面对称设置，并分别与所述吹风管联通，所述吹风管的轴心线与所述导风管的中心线垂直设置，所述布风孔沿所述吹风管的径向设置；

所述微波均布扩散管的进气端和出气端都设有金属防护网；

所述活化箱内设有间距透空护网，所述间距透空护网设置在所述螺旋导波管和所述微波均布扩散管之间，所述间距透空护网设置在距所述螺旋导波管外表面的3cm～5cm处。

2.根据权利要求1所述活化煤矸石生产高硅复合肥的系统，其特征在于，所述活化煤矸石生产高硅复合肥的方法包括：

获取煤矸石；

对煤矸石进行破碎、筛分和除尘，得到煤矸石堆；

对煤矸石堆采用旋转微波场和旋转风场的微波加热进行活化，后保温，得到活化后煤矸石；

对活化后煤矸石进行冷淬，后粉碎，得到煤矸石粉；

对所述煤矸石粉加入有机质和微量元素添加剂并进行混合，得到混合物；

对所述混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥；

所述微波加热的终点温度为700℃～850℃，时间为40min～60min；

所述保温的时间为40min～50min；

所述煤矸石堆的粒径为5mm～25mm；

所述有机质包括鸡粪、牛粪、羊粪、泥炭和褐煤中至少一种；

所述微量元素包括含磷、钾、钙、镁、锌、硒、铜、钼、铬、钴和铁中至少一种的微量元素添加剂；

所述有益菌包括枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌中至少一种；

所述对所述混合物加入有益菌进行混合，得到高硅复合肥之前，包括：

获取所述混合物的第一含水量；

获取所述混合物的目标含水量；

根据所述第一含水量和目标含水量，判断是否需要对所述混合物进行空气干燥后冷却；

若是，根据所诉第一含水量和目标含水量，计算脱水量；

根据所述脱水量进行空气干燥后冷却，得到脱水后的混合物；

脱水后的混合物的含水量≤7％。

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