1、褐煤作为肥料原料可行性分析剖析褐煤作为肥料原料可行性分析褐煤，尤其是年轻褐煤水分大、固定碳少、发热量低、易燃、易风化，若作为能源，属于低品位能源，不适宜长途运输。但是它富含腐植酸，化学化学和生物活性好，作为肥料原料是比较适宜的。腐植酸腐植酸是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及地球物理化学的一系列过程造成和积累起来的一类有机大分子聚合物。它是形煤过程中间产物，主要形成于泥炭褐煤烟煤阶段，到了烟煤就没有腐植酸了（除风化煤）。腐植酸不是纯物质，是类型物质，它的组成随来源不同而差异很大。腐植酸市场及发展前景我国土壤贫瘠严重。由于无机化肥的大量使用，致使土壤当中的有机质大幅度降低
2、，造成土壤贫瘠、板结、盐碱化等问题严重侵蚀着我国土地。土壤有机质既是土壤肥力的重要组成部分，同时也是作物营养的主要来源之一，有机质当中含有丰富的大、中、微量元素，也更容易被作物吸收。同时，也是土壤微生物生活和活动的能源。土壤有机质对土壤肥力的作用：是土壤养分的主要来源；促进作物的生长发育；促进土壤结构形成，改善土壤物理性质，改良土壤结构；提高土壤的保肥能力和缓冲性能；促进土壤微生物的活动；提高土壤温度；提高土壤养分性。根据土壤有机质的这些重要性质和作用，不难看出，土壤有机质含量多的土壤，其土壤肥力水平较高，不仅能为作物生长提供丰富的营养，而且土壤保水保肥力强，能减少养分流失，节约化肥用量，提高
3、肥效利用率。有机质含量较少的土壤，情况则相反。腐植酸对土壤形成和肥效作用：腐植酸是土壤形成的积极参与者和促进者；能促进和制约着土壤金属离子、微量元素的迁移、固定和淋溶；它是土壤结构的稳定剂；影响着土壤盐基交换容量；影响土壤的持水性；是植物养料仓库。所以，没有腐植质和腐植酸的土地，就不能称其为土壤，仅仅是“土地,甚至只是风化了的岩石而已。因此，应该千方百计地增施有机肥、土壤改良剂，来提高土壤有机质含量，才能发挥化肥的增产效益。也是，目前土壤修复主要手段之一。我国土壤污染严重。农产品产地环境质量尤其是土壤环境安全是农产品质量安全第一道关口，直接影响农产品质量。土壤污染威胁食品安全及水、大气污染防治
4、效果。根据2014年4月17日环保部与国土资源部发布的全国土壤污染调查公报，我国土壤环境状况总体较不乐观，土壤总超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%，其中重金属类污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。近年来我国部分地区重金属污染问题日益凸显，如镉大米，已成为影响农产品产地环境质量，进而影响农产品质量安全的突出问题，已成为政府、公众和科学界高度关注话题和十分紧迫任务。就推动污染土地恢复而言，世界范围内也许没有一个国家比中国更紧迫和复杂，过去多年，工业污染以及农业种植不当使用化肥、农药等使得中国大片土壤污染。可期待的是，考虑到
5、污染土壤对粮食生产和人类健康造成可怕后果，中国正在下决心解决这一难题。腐植酸化学活性、生物活性好，并且含有较多极性基团（如羧基、羟基等），具有很强络合、离子交换、吸附性能的胶体物质。它能络合（螯合）重金属离子，形成配位化合物（螯合物）被固定在土壤当中，不至于被作物吸收，作物的果实自然绿色、安全。绿色环保肥料和绿色环保农药，将腐植酸产业与全社会的绿色行动挂钩，把科学应用腐植酸与保障食品源头安全有机结合，给传统的腐植酸赋予了新的理念和内涵，明显扩大了腐植酸发展空间。今年4月20日起，将取消化肥生产优惠电价，2016年化肥行业被银行列入信贷压缩退出行业，原则上不断收回贷款，限制企业再贷款数量。同时行
6、业复征增值税以及运费、气价等方面的优惠政策逐一取消，加上国家实施化肥零增长行动；在我国农业土壤问题到了一个非治不可的关头，同时全面构建土壤环境治理体系也具备了“社会有共识，中央有决心，转型有要求，粮食有保障，食品有安全”的绝佳条件；土壤污染防治行动计划即将上报国务院常务会议、中央政治局常务会审议，“土十条”有望今年上半年出台，土壤修复已写入“十三五”规划，“十三五”期间将启动1000万亩耕地污染修复之际，会耗资高达5000亿元，我国土壤修复应运而生，方兴未艾，这给有机肥、土壤改良剂带来难得发展机遇。我国正在实施的有关生态脆弱地区的维护和治理的大型生态建设项目，也为腐植酸的应用提供了巨大发展空间
7、。所以，煤制有机肥（腐植酸、土壤改良剂等）是一个非常有朝阳产业，市场前景广阔。腐植酸的应用腐植酸及其衍生物在农业、工业、医药、畜牧、环保方面作为抗旱剂、生长剂、饲料添加剂、石油钻井液处理剂、陶瓷增强剂、锅炉防垢剂、工业循环水质稳定剂、铅蓄电池阴极板膨胀剂、混凝土减水剂、重金属废水处理剂等，有这十分广阔的应用领域。产品主要有腐植酸、硝基腐植酸、及其腐植酸盐等三大类数以百计的产品。这些原则产品由最初在农业开发中的应用，逐步渗入工业、矿业、医药、保健乃至环境治理等众多应用领域。腐植酸在工业上的应用（1）提纯腐植酸可作为铅蓄电池的阴极膨胀剂，它可改善蓄电池低温起动性能，延长放电时间和电池寿命。（2）作
8、为一种阴离子表面活性剂，腐植酸磺酸盐在混凝土工程和水煤浆制备均有广阔应用前景。它可以改善混凝土和易性，节省水泥，提高强度。同时也是一种制备水煤浆时的稳定剂和降粘剂。（3）腐植酸系石油钻进泥浆处理剂，它具有良好的稀释和降失水效果，同时又具有耐高温的特点。（4）腐植酸是一种天然芳香族羟基羧酸，有离子交换、吸附和络合等性质，因此在处理含重金属废水、土壤有良好的效果。（5）腐植酸陶瓷添加剂，它具有增强、增塑、稀释、吸附等多种功能，在陶瓷厂推广和应用，均有较好的经济效果。其它方面，腐植酸盐作为锅炉防垢剂、矿石浮选剂、染料和涂料、型煤粘结剂、型砂溃散剂、脱臭剂等都有应用。总之，腐植酸作为工业添加剂有广阔的
9、应用，其主要效果:提高产品合格率、改善产品质量、节省原材料和降低能耗。腐植酸在医药行业的应用腐植酸具有稳定而持久的抗炎作用，对炎症的渗出期和增殖期都有抑制作用。由于同时具有退热和止痛作用，也抑制炎症介质PGE的合成，并且活性结构上也属于芳香有机弱酸，这些特点都与非甾体抗炎药十分相似。所以，腐植酸在医药行业也有着广泛应用前景。腐植酸在农业上的应用 随着绿色、有机农业出现和食品安全日益受到关注，腐植酸应用的重点转向土壤环境保护、改良土壤、长效缓释肥料方面。有机肥料不仅为农作物生长提供各种养分，而且向土壤中补充了大量有机质，这些有机质是土壤的重要组成成分之一，也是土壤肥力的基础。土壤有机质通过以下作
10、用影响土壤肥力：参与离子交换反应；释放氮元素及其它养分；作为金属阳离子对植物有效性的螯合反应剂；提供具有生物活性的物质和稳定土壤结构；为土壤微生物提供基质和能源。所以，腐植酸在农业上有改良土壤、增进肥效、促进生长、增强作物抗逆性、改善和提高产物品质作用。这些作用综合表现在，提高农作物产量，改善农产品品质，获得显著地经济效益和社会效益。腐植酸对土壤的改良作用。煤炭腐植酸与土壤中有机质的腐植酸具有相似结构和性质，因此施用煤炭制造的腐植酸类有机肥料，不但可以增加土壤当中有机质含量，而且腐植酸类物质可以促进土壤团聚体的形成，降低表土含盐碱量，提高土壤交换容量，促进土壤微生物活动，增加土壤有益微生物的数
11、量，增强土壤酶的活性等，所以对改良土壤具有显著作用。腐植酸对土壤的改良作用，主要从改善土壤物理性质、化学性质、生物学性状等方面获得效果，这与腐植酸胶体特性、化学活性和生物活性分不开。为了取得良好的改土效果，长期大量使用煤炭腐植酸物质是必须的，集中施用少量经过氧化降解的腐植酸（如硝基腐植酸）也能获得类似的效果。腐植酸对化肥的增效作用。目前国内氮肥利用率30%-50%，磷肥10%-20%，钾肥还好50%-70%。如何提高化肥利用率不单是中国，也是世界各国普遍重视的研究课题。利用腐植酸及其氧化分解产物化合、吸附、螯合等化学性质，提高化肥利用率主要途径之一。主要作用：氮肥，腐植酸的化学特性，减少氮的挥
12、发损失；腐植酸生物活性，促进了根系发育及作物内氮素代谢，综合利用结果，添加腐植酸促进了氮吸收，提供了氮肥利用率；磷肥，腐植酸抑制土壤对速效磷的固定，减缓速效磷的迟放、无效态的转化，增加磷在土壤中的移动距离，刺激根系发育，有利于磷的吸收；钾肥，腐植酸可以减少土壤对钾的吸收、固定，提高速效钾回收率。促进难活性钾的释放，增加速效钾的数量。不仅对钾回收、利用有利，通过减轻化学钾肥速留在土壤中的阴离子对土壤和作物的不良影响，对改善农产品的品质有利；微肥，腐植酸与难溶的微量元素可发生螯合反应，生成溶解度好易被作物吸收的腐植酸微量元素螯合物，有利于根部或叶面吸收，并能促进被吸收的元素从根部向地上部转移，从部
13、分叶片向其它叶片扩散，这种作用是无机微量元素肥料所不具备的。腐植酸对作物生长发育的刺激作用。腐植酸含有多种官能团，做为生理活性物质，为作物生长发育及体内生理代谢有刺激作用，这种特性是一般无机肥料所不具备的。腐植酸中的低分子组分黄腐植酸是水溶性的，腐植酸碱金属盐类易溶于水，用这些水溶性腐植酸及其盐类按一定浓度，采用浸种、浸根、蘸根、喷洒、浇灌等方式，对各种作物有明显的刺激效果。如对作物生长发育的影响：提早出牙，出苗率高。根系发达，吸收力强。株高、茎粗、叶多等；对生理代谢及酶活性的影响：主要表现在呼吸强度、光合作用强度的增加，各种酶活性的增强等。腐植酸能增强作物的抗逆性能。主要表现为，提高作物抗旱
14、能力，增强作物抗寒能力，防治作物病虫害等。有机质在改善作物的环境条件，增强作物抗逆性能方面有特殊作用。但传统方式，大量施用有机物质、有机肥料的有机农业已不适应当前农业生产的发展。经过化学加工腐植酸类物质，作为一种“浓缩”的有机物质，具有改善环境条件，增强作物抗逆性能等作用，单独使用或与化肥和农药配合使用，不仅有明显的增产效果和经济效益，作为一种无公害的有机质，长期使用带来的社会效益也将是很大的。腐植酸能改善作物品质的作用。实践证明，配合化肥施用具有化学活性和生物活性的腐植酸类物质，对改善农产品的品质有重要影响。表现在提高西瓜、哈密瓜、黄桃、甘蔗、甜菜等的糖分，增加维生素C的含量；粮食作物蛋白、
15、淀粉含量增加；烟草、茶叶、桑叶等经济作物内在品质的改善等方面。其机理，为作物提供部分有机营养，调节作物体内养分平衡状态，刺激各种酶的活性。腐植酸生产腐植酸生产原料一般情况有三种：泥炭、褐煤、风化煤。由于它们原生物质不同，地质年代不同，所经历的变化和所处的环境不同，原料煤腐植酸含量、组成、结构有很大差别，这些差别会直接影响腐植酸品质和应用效果，在确定腐植酸产品类型及其应用对象以及相应生产工艺时，必须考虑腐植酸资源的特点，因地制宜，合理配置。腐植酸开发利用，一般说不需要十分复杂和现代化技术。主要技术要点：液固分离、提取液的蒸发浓缩、产品干燥。腐植酸含量较高的煤，往往褐煤蜡含量也较多。含蜡（煤化学称
16、之为沥青A）较高腐植酸原料煤，应首先将蜡去出，有利于腐植酸品质提高。因褐煤蜡组成是由高碳脂肪酸与高碳脂肪醇组成的蜡酯，部分游离蜡酸（包括树脂当中的树脂酸），少量的蜡醇、蜡酮、脂肪烃组成。在腐植酸碱抽提过程中，部分蜡酸、树脂酸被抽提出来会影响腐植酸品质。此外，褐煤蜡提取对腐植酸经济附加值提高也会起到十分重要作用。腐植酸生产最好先对原料煤进行硝酸氧化，其优点：提高原料煤腐植酸含量，增加腐植酸化学性和生物活性，同时起到脱钙、脱镁、脱灰作用，为后续腐植酸生产奠定了基础。硝基腐植酸是腐植酸当中的一个重要产品，也是许多腐植酸中间的产品。硝基腐植酸生产原料，最好采用年轻褐煤。腐植酸产品发展方向农业。当今农业
17、环境污染与食品源头安全问题已成为人们的关注焦点，食品源头中的土壤、肥料、农药、水、种子等，都与腐植酸的应用密切相关。所以，除保留传统的腐植酸农用产品外，应适应肥料多元复合化、缓释-长效化、无公害化的方向发展，开发经济适用的腐植酸新型环保肥料。含腐植酸的农药复合制剂、可降解地膜、吸水剂的开发和应用，也是重点发展方向。工业和环保。铅蓄电池阴极板膨胀剂、陶瓷增强剂成为不可替代必需品，作为石油、天然气、页岩气、干热岩、勘探钻井液处理剂用量最大腐植酸制品，应继续利用腐植酸芳香族大分子的抗高温稳定性优势，在活化改性进一步创新，提高抗盐、降黏、降滤失性能。在水煤浆添加剂、防腐涂料和染色剂、含重金属废水处理或
18、其他污染物废水吸附剂等方面的应用也是有前景的领域。医药。腐植酸在抗炎、抗溃疡、活血止血、调解内分泌、提高免疫力、促进微循环、防治某些疾病方面经临床实验确实有明显效果，作为廉价、低毒、副作用小的中药范围的腐植酸，经济附加值会更高，也不失为好的发展方向之一。腐植酸与合成氨有机结合形成煤制肥产业链提取完腐植酸后的残渣及贫腐植酸煤，形成水煤浆，作为合成氨气化原料，用以生产合成氨、硝酸、尿素等无机肥料，再与腐植酸相结合。为何采用水煤浆气化，主要考虑煤提取腐植酸后残渣特性，及水煤浆可以处理系统产生的废水、废渣有利于环保，使废水、废渣处理简单化，节省投资和降低成本。此外，水煤浆气化煤气组分，也有利于合成氨。
19、氨氧化生成硝酸，硝酸氧化煤，用以提高煤腐植酸含量及活性，然后再从煤中提取硝基腐植酸。氨与二氧化碳缩合形成尿素。硝基腐植酸与氨结合，形成硝基腐植酸氨，或腐植酸氨。硝基腐植酸与尿素结合，形成硝基腐植酸尿素，或腐植酸尿素。其它无机肥，如磷肥、钾肥、微量元素肥等，也可与腐植酸或硝基腐植酸相结合，形成有机-无机复混肥，也可将腐植酸作为农药载体，形成肥药一体化产品等，形成一个煤基肥的产业链，资源效益得以最大利用。 笔者情况介绍 刘长胜煤化工高级工程师，主要从事褐煤、油页岩技术研发工作，目前有多篇技术论文发表，已获得国家专利60多项，被攀枝花学院、中国矿业大学、清华大学等多所学校聘为煤化工、褐煤蜡、热解与气化方面的客座教授、研究生校外指导教师。 2953137245
