活性煤矸石微粉、活性煤矸石矿物肥及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种活性煤矸石微粉，活性煤矸石矿物肥、活性煤矸石固氮矿物肥及全元素高效的煤矸石生物菌肥，活性煤矸石微粉由以下原料混合研磨获得微粉：80％‑90％煤矸石,制糖工业废渣1.0％‑10.0％、有机酸1.0％‑10.0％、链烷醇胺类物质0.5％‑3.0％、极性添加剂0.4％‑4.0％、分散剂0.5％‑3.0％、表面活性剂0.5％‑3.0％及激发剂1.0％‑10.0％。本发明专利技术基于煤矸石的活性差，采用对粉煤灰超细化改变煤矸石的活性；通过添加其他原料配方进行表面修饰，煤矸石表面接上活性极性基团：氨基、羟基、羧基等，一方面为后面的生物菌附着分解煤矸石提供物理条件。另一方面提高研磨效率和研磨质量，减少能量消耗，降低煤矸石肥料的成本。

【技术实现步骤摘要】
活性煤矸石微粉、活性煤矸石矿物肥及制备方法
本专利技术涉及煤矸石及矿物肥领域，具体涉及一种煤矸石处理及含有活性煤矸石的固氮矿物肥、制备方法及全元素高效的煤矸石生物菌肥。
技术介绍
煤矸石是煤炭开采过程或煤炭洗练过程中分离出来的块状废弃物，是目前我国年排放量和累计堆存量最大的工业固体废弃物之一，约占煤炭产量的15％左右。日前全国煤矸石的总积存量己达30亿吨以上，形成矸石山1000多座，占地1.2万亩，目前排放量仍在逐年增长。大量煤矸石的堆存，不仅污染环境，而且占用大量土地。目前煤矸石制作有机肥或生物菌肥技术多数停留在实验室和论文方面。尚不能进行工业化生产。主要原因技术不成熟或不完善。主要表现为:1、煤矸石制作肥料首先需要对煤矸石进行活化，目前主要的方法是高温煅烧，温度在550-1050℃属于高耗能，加大了制造肥料的成本。煅烧时间长，一般在2小时以上，煅烧的细度只能达到60目左右；煅烧一般采用轻质石灰石(CaCO3)、无水纯碱(Na2CO3)以及烧碱(NaOH)颗粒3种助剂，其原理是将3种助剂加入高岭石样品均匀混合后，在煅烧过程中，破坏天然煤矸石中牢固的Si-O和Al-O键结构，从而使其中的硅活化。但是生产出的成品pH过高，对很多土壤以及植物生长不适应。2、肥料肥效低(氮素含量低)，由于活化温度和各地煤矸石的差异，温度不够造成活化不充分很多矿物元素没用解离而达不到预期效果，或者过火烧结过度生成新的无活性物质不能被植物吸收。3、采用微生物方法受上述1、2影响较大。另外目前选用的菌种单一，多数集中在解磷、解钾菌种，这类菌对环境条件要求高，只能停留在实验室无法工业化生产；细菌的生长条件高,很容易受到其它杂菌的污染；这类细菌是异养细菌,生长繁殖需要葡萄糖、蔗糖等有机养分,业生产中会出现成本过高造成这类菌种的一些优良特性难以长久保持,容易退化,必须不定期更换菌种才能保持高的生产率。4、这类菌种术使煤矸石中难溶的以矿物形式存在的磷钾转变为植物可利用的有效磷钾，而其他营养元素无法利用造成肥效不全，煤矸石中的磷钾含量直接影响肥料的有效磷钾，这类方法生产的有机肥料意义不大。5、最重要的是煤矸石中含有一定量的重金属，通过控制煤矸石使用量来控制重金属的量，会大幅减少煤矸石的消耗量，对于消纳煤矸石减少煤矸石污染环境，以及生产此类肥料没有市场价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种活性煤矸石微粉、活性煤矸石矿物肥及制备方法及全元素高效的煤矸石生物菌肥。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种活性煤矸石微粉，由以下原料混合研磨获得微粉：80％-90％煤矸石,制糖工业废渣1.0％-10.0％、有机酸1.0％-10.0％、链烷醇胺类物质0.5％-3.0％、极性添加剂0.4％-4.0％、分散剂0.5％-3.0％、表面活性剂0.5％-3.0％及激发剂1.0％-10.0％。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在煤矸石中加入了制糖工业废渣，在研磨时，因其含有具OH、C00H基等基团物质，具有较强极性，吸附作用好，被吸附在煤矸石的晶核上，煤矸石表面上的力是不饱和的，存在着游离的表面张力。糖类分子在固体颗粒表面上的吸附，使这种游离的表面张力被饱和，降低了表面能，其结果是改变了颗粒表面的结构性质，降低了颗粒的强度和硬度即降低了分子断裂张力，同时阻止了新生裂纹的闭合，加速物料裂纹的扩展。同时加入的工业糖渣经过高速充分的分散，均匀吸附在每一个煤矸石微粒上，成为菌类的营养物质碳源，能源来源。生物菌在吸附糖类物质转化的时候，对煤矸石微粒进行充分解离分解。2、研磨煤矸石物料中加入有机酸，由于有机酸引入了-COOH、-0H、酸根离子等活性官能团，极易与水泥中的Ca2+结合，屏蔽价键力，参透固体内部使颗粒裂缝增大，降低晶粒间的结合力，提高研磨效果；用在煤矸石中可加快物料的塑性变形，降低物料的强度，防止物料凝聚和粘壁现的象发生，同时还可以改善产品的应用性能。有机酸的施入增加了煤矸石中H+的浓度，酸化了煤矸石，从而使得其pH值降低。低浓度苹果酸和柠檬酸处理的煤矸石的pH值在初期均表现出高于矸石的初始pH值，而且随着有机酸浓度的增大和培养时间的延长，基本表现pH值逐渐下降至初始pH值以下，酸化作用总体表现为苹果酸大于柠檬酸。有机酸作为微生物菌的一种碳源，在养分较缺乏的煤矸石中为微生物的生存和活动提供了营养物质，微生物的活动增强，可能会通过自身的代谢对煤矸石中无法被自身利用的氮素成分不断转换为有效形态，同时，微生物的繁殖与死亡也会将体内的有效氮组分释放到煤矸石中，所以在一定时间内，煤矸石中的碱解氮含量明显增加。有机酸可能对煤矸石具有一定的颗粒破碎作用，从而加快煤矸石的风化成土过程，加快氮素的释放，湿润条件可以促进煤矸石碱解氮的释放，而湿润条件保持的时间越长，促进作用越明显。在煤矸石处于湿润的条件下，低分子量的酸组合添加可以进一步促进煤矸石碱解氮的释放。长期水分浸润对煤矸石速效钾释放具有抑制作用，有机酸的存在，短时间内会进一步抑制煤矸石速效钾释放，长时间的存在可以缓解水分对煤矸石速效钾释放的抑制作用，有机酸可通过酸化作用、配位交换作用和还原作用溶解转化土壤中的矿物钾，促进钾释放，提高生物有效性。有机酸对煤矸石中的速效磷成分具有活化作用，添加有机酸都在一定程度上增加了煤矸石的速效磷含量。有机酸活化磷素的机制主要包括：酸溶解作用；和土壤中的铁铝氧化物、水化物之间发生络合反应，改变这些吸附剂表面的电荷，从而降低土壤对磷酸根的吸附固定；与磷酸根之间竞争络合位点，从而降低土壤对磷酸根的吸附；除土壤P吸附位点；阴离子与Fe、Al和Ca等金属离子间的络合反应，造成含P化合物的溶解，从而活化土壤中的磷。3。加入链烷醇胺类物质，链烷醇胺类物质所述分子中既有氨基，又含有羟基，具有胺的综合性能；通过与难水化矿物发生络合反应，自动附着在煤矸石表面上的现象。煤矸石固体表面层分子与液体表面分子一样，存在剩余力，由于固体不具有流动性，所以不能像液体尽量减少表面积的方式降低表面能，它可以利用表面上不平衡力场从周围的介质中捕获气相或液体分子来降低表面能，使系统达到稳定。这种吸附是自动进行的，不同的固体物料和不同的吸附剂，其吸附状况是不同的。煤矸石固体物料在粉碎过程中，如果不加这类具有助磨性质物质，磨细到几十微米以下时，粒子很小，比表面积很大，系统有很大的表面能处于热力学不稳定状态，这时只能靠表面自动地变小，即颗粒团聚变大来降低表面能。当在粉碎过程中有颗粒离子键断裂，如CaO断裂会产生Ca2+和O2-的活性点，带正负电荷的粒子也会产生团聚，使颗粒变大。如果在粉碎过程中掺加了这种物质，这种物质分子就会自动吸附到颗粒表面，降低表面能，屏蔽颗粒上的电荷，阻止小颗粒的团聚，增加物料的流动性，从而强化了粉磨效率。4、加入极性添加剂，极性添加剂主要为含羟基的非离子表面活性剂。在煤矸石粉磨过程中加入这些含极性基团小分子的表面活性剂，极性分子会自动吸附到颗粒表面，降低表面能，屏蔽颗粒上的电荷，阻止小粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性煤矸石微粉，其特征在于，由以下原料混合研磨获得微粉：80％-90％煤矸石,制糖工业废渣1.0％-10.0％、有机酸1.0％-10.0％、链烷醇胺类物质0.5％-3.0％、极性添加剂0.4％-4.0％、分散剂0.5％-3.0％、表面活性剂0.5％-3.0％及激发剂1.0％-10.0％。/n

【技术特征摘要】
1.一种活性煤矸石微粉，其特征在于，由以下原料混合研磨获得微粉：80％-90％煤矸石,制糖工业废渣1.0％-10.0％、有机酸1.0％-10.0％、链烷醇胺类物质0.5％-3.0％、极性添加剂0.4％-4.0％、分散剂0.5％-3.0％、表面活性剂0.5％-3.0％及激发剂1.0％-10.0％。


2.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述煤矸石采用破碎机破碎尺寸≤50mm块状；所述微粉粒径达到2000-3000目。


3.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述有机酸苹果酸、草酸、柠檬酸、腐殖酸、丙烯酸、聚丙烯酸、聚羧酸、马来酸酐、醋酸或苯甲酸任一种或两种以上。


4.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述链烷醇胺类物质为一乙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺、二丁醇胺、三丁醇胺、三乙醇胺、二乙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺、2，2*-二羟基二丙胺、二磺酸三乙三乙醇胺、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钾中的任一种或者几种。


5.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述制糖工业废渣为糖蜜、糖渣、糖钙、蔗渣、甜菜废液、糖稀、纸浆废液、玉米糖浆、乳糖、葡萄糖或葡萄糖苷中的一种或多种混合物。


6.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述极性添加剂为木糖醇、二甘醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、二乙二醇、山梨醇、葡萄糖酸钠、羟基乙酸钠或柠檬酸钠中的任一种或任意两种以上。


7.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述激发剂为硝酸铵、柠檬酸渣、尿素、磷酸钙、硝酸钙、碳酸钾、磷酸二氢钾、磷钙渣、硫酸钾、亚硫酸钾、亚硫酸钙、硫酸锌、硼砂、硫酸钼、硫酸铜、硫酸铁、EDTA中的一种或两种以上。


8.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述分散剂磷酸三钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、焦磷酸钠、柠檬酸钠、腐殖酸钠、黄腐酸钠、磷酸二氢钠中一种或两种以上。


9.根据权利要求1所述活性煤矸石微粉，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、木质素、木质磺酸钠、木质磺酸钙以及造纸厂废液中的一种或者任意两种以上。


10.一种活性煤矸石矿物肥，其特征在于，包括如下重量份的原料：权利要求1至9任一项所述活性煤矸石微粉960-980份、有机酸1-10份、工业废渣1-10份、复合菌剂B10.5-5份、复合菌剂B20.4-4份、微生物生长因子3-10份、尿素0.3份、磷酸二氢钾0.2份。


11.根据权利要求10所述活性煤矸石矿物肥，其特征在于，还包括复合菌剂B32-8份。


12.根据权利要求11所述活性煤矸石矿物肥，其特征在于，所述复合菌剂B1为具有解磷、解钾功能的巨大芽孢杆菌、液化淀粉芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、栗褐芽孢杆菌、硅酸盐细菌、胶胨样芽孢杆菌、扭脱芽胞杆菌、环状芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌组成的两种或两种以上组成混合菌；所述复合菌剂B2为多酿酒酵母菌、假单胞菌、干酪乳杆菌、曲霉、木霉、无色杆菌属、根霉属、黄杆菌属、变形菌属、沙雷氏菌属、节杆菌属或链霉菌属中的两种或两种以上的混合菌；所述复合菌剂B3为圆褐固氮菌、生脂固氮螺菌、辽宁慢生根瘤菌、茎瘤固氮根瘤菌、百脉根中生根瘤菌、巴西固氮螺菌、拜氏固氮菌、棕色固氮菌、雀稗固氮菌、印度贝氏固氮菌；喜温酸硫杆菌、氧化亚铁钩端螺旋菌、噬热铁质菌、嗜酸氧化亚铁硫杆菌、假丝酵母菌、嗜酸氧化硫硫杆菌或嗜热硫氧化硫化杆菌中的两种或两种以上混合菌。


13.根据权利要求11所述活性煤矸石矿...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏文锦，苏文雯，苏斌，
申请(专利权)人：北京锦绣新技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11