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技术推荐68:粉煤灰改性制备土壤保水·调理剂技术项目介绍

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-23  浏览次数:255

1、项目背景

粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉排放出的细尘。目前我国粉煤灰年排放量近6亿吨,我国粉煤灰综合利用率不足70%,由此造成了粉煤灰的大量堆存,累计堆存量已达30亿吨,导致了一系列的环境、安全、土地占用等问题。

粉煤灰目前主要消纳途径是建筑、建材行业,用于混凝土掺合料、或者用于生产砌块、烧结陶粒、烧结砖等。由于这些产品附加值低,而粉煤灰本身容重低,运输困难,粉煤灰只能就地消纳。因此,粉煤灰消纳量过度依赖于当地基本建设的增长速度。一旦粉煤灰产生量大且产地集中,基本建设跟不上,粉煤灰大量堆存就难以避免。为了解决粉煤灰占地堆存问题,必须开拓粉煤灰其他大宗利用途径,或生产高附加值产品,突破粉煤灰产品受限于销售半径的桎梏。

内蒙、山西、陕西、宁夏等地是我国重要的煤炭生产基地,也是我国重要的火电能源供应基地。由于经济结构单一,人口密度低基建量有限,我国粉煤灰主要堆存在这些地区。而上述这些地区位于我国生态系统最脆弱的干旱半干旱区域。如果既能大量消纳能源支柱产业固废,又能缓解区域干旱半干旱问题,则不失为粉煤灰综合利用的一大良策。

另一方面,农业部2015年印发了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》,旨在解决我国目前存在的化肥过量施用、盲目施用、化肥利用率不高以及由此带来的土壤板结、酸化等问题。上述多重压力使得未来粮食稳产增产、农业可持续发展面临严峻挑战。

土壤调理剂是指用于保持和改善植物营养和土壤物理化学性质及生物活性的各种物料。据了解,目前我国土壤调理剂年需求量在4000万吨以上,而产量只有200~300万吨,且质量参差不齐、市场缺口大。以保水性为主要特点的土壤调理剂目前主要以有机材料为主,存在降解困难的严重问题。以肥料缓释、平衡土壤营养元素为主要特点的土壤调理剂是解决化肥用量过大和土壤板结的重要途径,但目前该领域研究在国内进展缓慢,远远不能满足实际需求。

粉煤灰主要化学成分为氧化铝和二氧化硅,二者总质量分数达80%以上,其中氧化铝的含量一般在15%-30%,二氧化硅含量一般在40%-60%,与普通土壤成分极为相似。除此之外,粉煤灰还含有少量钙、镁、铁、硫、钼、磷、钾、氯等近二十种元素。除氧化铝外,上述其他元素均为植物生长所需元素,但活性低,直接利用时植物吸收量有限。

为此,该技术提出以粉煤灰为主要原料,借助于活化剂,制备具有高强保水性能且富含中量营养元素的粉煤灰基土壤保水·调理剂的新思路、新技术。通过改变粉煤灰内部主要元素赋存状态和微观结构,大幅提高其持水、保水性能,增加土壤的抗干旱能力;深度活化其中有益元素,大幅提高其生理活性,有效补给土壤中微量元素,平衡土壤营养元素水平。同时,由于改性粉煤灰特定的微观结构,其对传统氮磷钾肥料具有良好的缓释功能。

2017年,新产品已在赤峰、呼伦贝尔等地完成17亩的玉米种植大田试验,证实了其对土壤保墒、玉米增产、肥料缓释的突出效果,获得了可大面积推广的改性粉煤灰基土壤调理剂制备及施用技术,在有效改善干旱地区土壤性状的同时,有望为粉煤灰的大宗高值利用开辟一条新途径。此外,该新技术的推广应用,不仅可有效缓解我国北部、西部地区土地干旱、沙漠化的严重局面,而且随着我国“一带一路”世界性战略的推进和实施,可为干旱缺水的西亚地区带来福音,助力提升我们国家的大国地位。


2、技术特点

1)吸水率高,可达到自身重量的4~9倍;

2)保水能力强,土壤吸水饱和后,可保水50天左右;

3)减少传统氮磷钾施用量20-40%。由于缓释效果突出,氮肥缓释60%,磷肥缓释20%; 

4)提供植物生长所需的中微量元素,平衡土壤营养元素水平;

5)原料来源广,以当地褐煤粉煤灰为原料,原料充足,供应稳定,成本低廉;


3、技术成熟度

本项目技术成熟,工艺稳定,容易实施,已有五年以上的实验室小试、放大试验、中试生产的经验。产品于2017年在呼伦贝尔格尼河农场和赤峰喀喇沁旗完成了17亩、三块玉米种植大田试验,在传统氮磷钾复合肥减量20-40%的情况下,玉米最高增产36%,平均增产20%以上,增产效果显著,且玉米品质稳定。


4、项目效益分析

经济效益:根据市场调研分析,目前市场上土壤保水调理剂售价每吨在1500元~4000元之间。若年销售达到20万吨,则产值可达到4-5亿元,实现税前利润3亿元。

社会效益:产品的推广应用,除可大量消纳粉煤灰外,还可以在创造就业机会(每条生产线可提供就业50人)、带动当地相关产业(如设备加工、测土施肥等)发展等方面,助力于地区经济发展,最终取得环境和社会效益双赢。据初步估算,若全盟土地全部施用,预计每年消纳粉煤灰300万吨。

 
 
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