濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，是用濃硫酸和秸稈等生物質(zhì)或其它有機(jī)廢料進(jìn)行反應(yīng)，生成保水性好，吸水率高的濕法活性炭，用氫氧化鉀和濕法活性炭吸附的濃硫酸進(jìn)行中和反應(yīng)，過濾分離后得到高效、低成本并帶有土壤改良作用的濕法活性炭基硫酸鉀。本發(fā)明專利技術(shù)將活性炭生產(chǎn)和硫酸鉀生產(chǎn)有機(jī)地組合在一起，使得活性炭的生產(chǎn)既拋棄了物理法的高溫爐，又避免了化學(xué)法巨量的清洗污水，極大地簡化了工藝、顯著的降低了成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于新型緩控釋肥
，主要涉及一種濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝,尤其是一種以濕法活性炭為基底附帶土壤改良作用的硫酸鉀緩釋肥。
技術(shù)介紹
我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，但同樣是一缺鉀的大國，我國的土地以酸性的紅壤居多，在我國長江以南的耕地土壤中的鉀含量普遍偏低。據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的調(diào)查，中國土壤缺鉀現(xiàn)象正從南方向北方擴(kuò)大，缺鉀的面積也逐年增大，缺鉀已成為許多地區(qū)農(nóng)作物增產(chǎn)的主要制約因數(shù)。2015年國內(nèi)總的鉀肥產(chǎn)量將達(dá)到533萬噸（折純K2O%）。而同期國內(nèi)表觀需求量為770萬噸，不足部分約237萬噸仍需要進(jìn)口，進(jìn)口依賴度為30.8%。平衡施肥的概念應(yīng)該是氮:磷:鉀為1:0.42:0.42，我國農(nóng)業(yè)部門提倡的是1:0.42:0.3，然而我國肥料的實(shí)際應(yīng)用情況是1:0.38:0.12，鉀的使用量嚴(yán)重不足。硫酸鉀是比較有特色的鉀肥品種,國內(nèi)外普遍施用，硫酸鉀含有鉀、硫兩種營養(yǎng)元素,主要用作鉀肥,同時(shí)也是世界上重要的硫肥之一。硫酸鉀與氯化鉀的比較優(yōu)勢是沒有忌禁作物，所有作物都適宜施用。此外，硫酸鉀還具有分解度和臨界相對濕度高的特點(diǎn),因此,物理化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定。根據(jù)中國農(nóng)業(yè)部門的研究資料, 硫酸鉀中的硫有很大優(yōu)勢。今后中國硫需求量將會(huì)較大，一方面作物高產(chǎn)會(huì)帶走硫，需要補(bǔ)充；另一方面，大氣帶入硫越來越少。目前中國30%的耕地缺硫,面積為4千萬公頃;有20%的耕地潛在缺硫,中國需要增施硫肥的耕地面積約占1/2,堿性土壤約占 1/2,因此,硫酸鉀有廣闊的肥料施用空間。但作為水溶性速效肥，鉀肥的利用率非常低，僅有35%～50%，比世界平均水平低十幾個(gè)百分點(diǎn)。大力調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),開發(fā)高效、環(huán)保新型肥料，依托產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢開發(fā)、打造精細(xì)鉀化工產(chǎn)業(yè)鏈，是“十三五”時(shí)期，我國鉀肥行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展重點(diǎn)采取的措施之一。國際肥料專家們一致認(rèn)為“21世紀(jì)的肥料是緩釋、控釋肥料”。借力于緩釋、控釋技術(shù)，可以將鉀肥的利用率相對提高30%，這就相當(dāng)于每年30%的鉀肥進(jìn)口可以歸零，不用進(jìn)口鉀肥就可以滿足國內(nèi)需求。活性炭就可以起到這個(gè)作用，活性炭在眾多領(lǐng)域有著重要的用途，在化工生產(chǎn)上它有催化、吸附、助濾等等功效。在農(nóng)業(yè)上也有著極其優(yōu)異的效果，活性炭是一種多孔體，通氣性和透水性特別好；容重小，表面積大，吸水、吸氣能力強(qiáng)，有利于保水保肥；除含有大量的高分子碳水化合物之外，還含有多種礦物質(zhì)營養(yǎng)，可提供作物所需的營養(yǎng)元素，提高土壤肥力；活性炭可以調(diào)節(jié)土壤的PH值和水、肥、氣、熱狀況；活性炭還可以改善微生物生存環(huán)境，為許多重要微生物的生長和繁殖提供了有利的條件。微生物呼吸釋放的CO2可以提高作物附近的CO2濃度，在白天增強(qiáng)光合作用，增加有機(jī)物的積累，在夜里抑制呼吸作用，減少有機(jī)物的消耗，從而達(dá)到作物增產(chǎn)的效果。微生物的代謝可為作物的生長提供氮肥，減少氮肥的使用量。這對整個(gè)環(huán)境的影響是巨大的，因?yàn)榈梳尫诺腘2O對溫室效應(yīng)的影響要比CO2高出300多倍。活性炭施入土壤以后利用自身超強(qiáng)的吸附性像海綿一樣把土壤中作物生長所需要的營養(yǎng)元素吸附在它周圍，一是可以防止流失，二是可以達(dá)到緩釋的效果，這對作物的生長極為有利。施用活性炭，可以改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤含水量、提高土壤溫度、增強(qiáng)土壤酶的活性、增加土壤微生物數(shù)量、強(qiáng)化土壤通氣狀況、提高土壤溶液濃度和土壤氫離子濃度、大幅度提高土壤碳庫容量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述存在的不足或需求，本專利技術(shù)提供一種濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，本專利技術(shù)屬于物理吸附型緩釋硫酸鉀的生產(chǎn)工藝，本專利技術(shù)將活性炭生產(chǎn)和硫酸鉀生產(chǎn)有機(jī)地組合在一起，使得活性炭的生產(chǎn)既拋棄了物理法的高溫爐，又避免了化學(xué)法巨量的清洗污水，極大地簡化了工藝、顯著的降低了成本。本專利技術(shù)通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，包括下列步驟：（1）將生物質(zhì)或有機(jī)物粉碎至5～400目得到原料粉末；（2）將步驟（1）所得原料粉末與酸溶液按重量比為1:（10～100）混合，在20～160℃下反應(yīng)10秒～36小時(shí)，得到反應(yīng)物；（3）將步驟（2）所得反應(yīng)物經(jīng)固液分離得到固體產(chǎn)物和濾液；濾液回收；（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物用氫氧化鉀中和至pH6.0～8.0，得到中和反應(yīng)物；（5）步驟（4）的中和產(chǎn)物經(jīng)固液分離得到固體成品和濾液，固體成品烘干至含水率20～30%即為濕法活性炭基硫酸鉀，將濾液經(jīng)濃縮生產(chǎn)工業(yè)級硫酸鉀。進(jìn)一步的，所述步驟（1）中生物質(zhì)原料是植物或農(nóng)業(yè)剩余物，如秸稈、甘蔗渣、糠醛渣、果殼果仁、竹木下腳料、纖維素廢料等。進(jìn)一步的，所述步驟（1）中有機(jī)物原料是含碳化合物或碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏挠袡C(jī)物或其廢料，如廢舊布頭、石油下腳料、糖、淀粉、有機(jī)廢料等。進(jìn)一步的，所述步驟（1）所得生物質(zhì)或有機(jī)物粉末噴水至潤濕，或者以1～10倍的水進(jìn)行溶解。進(jìn)一步的，所述步驟（2）的酸溶液是濃度為60wt%以上的硫酸或工業(yè)廢酸，工業(yè)廢酸如廢硫酸、烷基化廢硫酸、鈦白廢酸、酸洗廢酸等。進(jìn)一步的，所述步驟（2）的反應(yīng)是在攪拌下進(jìn)行或者在振蕩頻率為40～60次/分鐘進(jìn)行振蕩反應(yīng)。進(jìn)一步的，所述步驟（3）的固體產(chǎn)物為夾帶大量濃硫酸的濕法活性炭。進(jìn)一步的，所述步驟（3）中濾液即為凈化后的工業(yè)硫酸。進(jìn)一步的，所述步驟（4）中的氫氧化鉀為固堿、液堿或廢堿。進(jìn)一步的，所述步驟（5）中的濾液經(jīng)濃縮生產(chǎn)工業(yè)級硫酸鉀。本專利技術(shù)限定使用濕法活性炭，其比表面積超過1000m2/g，碘吸附值超過800mg/g，除了與普通活性炭一樣有高的比表面積和吸附性能這一共性外，其表觀則是柔性、彈性、無粉塵的，完全有別于常規(guī)活性炭，其吸水率高達(dá)10～20倍（常規(guī)活性炭吸水率在2倍左右），保水性優(yōu)異，覆蓋五厘米土層的濕法活性炭，在陽光下曝曬半個(gè)月（杜絕露水），水份仍然可以保持在40%。施入地里不腐爛、不變質(zhì)，能長期保持較好的吸附、脫附能力，對后續(xù)施入地里的水溶性肥料也具有吸附性，使得被吸附的那部分水溶肥成為緩控釋肥料。首先，將粉碎好并配以一定量水拌勻的秸稈或其它有機(jī)廢料，與一定濃度的濃酸在反應(yīng)器反應(yīng)，加熱并攪拌，生成保水性好，吸水率高達(dá)10～20倍的濕法活性炭（常規(guī)活性炭吸水率在2倍左右）。攪拌時(shí)間根據(jù)物料、酸濃度、加酸量、加熱方式不同具體確定，待反應(yīng)完全后，分離固液兩相，液體返回循環(huán)，固體產(chǎn)物移入中和反應(yīng)器，邊攪拌邊加氫氧化鉀以調(diào)節(jié)酸度在。調(diào)節(jié)好酸度后分離固液兩相，液體濃縮生產(chǎn)工業(yè)級以上的硫酸鉀，固體烘干包裝入庫。烘干時(shí)限定水分不小于20%有利于保持濕法活性炭的穩(wěn)定性。用氫氧化鉀和濕法活性炭吸附的濃硫酸進(jìn)行中和反應(yīng)，過濾分離后得到高效、低成本并帶有土壤改良作用的濕法活性炭基硫酸鉀。本專利技術(shù)的有益效果如下：其一，當(dāng)前緩釋肥料普遍存在生產(chǎn)成本過高的問題，一般高于常規(guī)肥料的2～4倍，致使該種肥料絕大部分只用于經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的花卉、蔬菜、草坪等生產(chǎn)中，限制了它的廣泛使用。而本專利技術(shù)的濕法活性炭基硫酸鉀緩控釋肥則完全不存在這一問題，由于工藝簡單，選用的基底濕法活性炭成本低于硫酸鉀自身的成本，因此濕法活性炭基硫酸鉀緩控釋肥成品的成本不高于速效肥本身。因?yàn)樵谔岣叻柿闲阅艿耐瑫r(shí)降低了生產(chǎn)成本，對加速該類肥料的大田化、普及化具有極大的意義。其二，目前的硫酸鉀肥料功能單一，只是起到補(bǔ)充營養(yǎng)元素的作用，而且肥料的有效利用率不高，易流失。而本專利技術(shù)的濕法活性炭基本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，其特征在于包括下列步驟：（1）將生物質(zhì)或有機(jī)物粉碎至5～400目得到原料粉末；（2）將步驟（1）所得原料粉末與酸溶液按重量比為1:（10～100）混合，在20～160℃下反應(yīng)10秒～36小時(shí)，得到反應(yīng)物；（3）將步驟（2）所得反應(yīng)物經(jīng)固液分離得到固體產(chǎn)物和濾液；濾液回收；（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物用氫氧化鉀中和至pH6.0～8.0，得到中和反應(yīng)物；（5）步驟（4）的中和產(chǎn)物經(jīng)固液分離得到固體成品和濾液，固體成品烘干至含水率20～30%即為濕法活性炭基硫酸鉀，將濾液經(jīng)濃縮生產(chǎn)工業(yè)級硫酸鉀。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，其特征在于包括下列步驟：（1）將生物質(zhì)或有機(jī)物粉碎至5～400目得到原料粉末；（2）將步驟（1）所得原料粉末與酸溶液按重量比為1:（10～100）混合，在20～160℃下反應(yīng)10秒～36小時(shí)，得到反應(yīng)物；（3）將步驟（2）所得反應(yīng)物經(jīng)固液分離得到固體產(chǎn)物和濾液；濾液回收；（4）將步驟（3）所得固體產(chǎn)物用氫氧化鉀中和至pH6.0～8.0，得到中和反應(yīng)物；（5）步驟（4）的中和產(chǎn)物經(jīng)固液分離得到固體成品和濾液，固體成品烘干至含水率20～30%即為濕法活性炭基硫酸鉀，將濾液經(jīng)濃縮生產(chǎn)工業(yè)級硫酸鉀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述步驟（1）中生物質(zhì)原料是植物或農(nóng)業(yè)剩余物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述步驟（1）中有機(jī)物原料是含碳化合物或碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏挠袡C(jī)物或其廢料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法活性炭基硫酸鉀生產(chǎn)工藝，其特征在于，所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙常然，
申請(專利權(quán))人：趙常然，
類型：發(fā)明
國別省市：云南;53