煤制乙醇废渣再利用

郝 瑗

陕西省产品质量监督检验研究院 西安 710048

煤制乙醇废渣再利用

郝 瑗

陕西省产品质量监督检验研究院 西安 710048

煤制乙醇废渣中含有大量的有机质，酸碱度处中性范围，常规有机肥料的制作中，堆积、腐熟就是为了有机质的生成，废渣中大量的有机质如能通过进一步加工作为有机肥料得以利用，既能解决煤制乙醇厂产生的废渣，又能节约能源。

废渣；再利用；有机肥料

煤是古代植物压埋在地下或地壳中，在不透空气或空气不足的条件下，受到高温高压，经过长期一系列复杂变化而形成的黑色或黑褐色固体可燃性矿物，目前主要应用于火电、钢铁、化工和建材行业需求。

煤的化学成分十分复杂，其主成分是碳元素以及氧元素和氢元素，这三种元素在煤中占有的比例约为95%以上，也就是煤中的有机成分的主元素。当然，煤中还含有少量的氮元素、硫元素以及极其少量的磷和其他元素。煤在地下经过长期一系列复杂变化的过程称为煤化，煤化程度影响着煤中有机质元素的组成，根据煤化程度的不同，碳元素、氢元素以及氧元素含量都会随之变化，碳含量越高，煤化程度越深，而其他元素含量则相应降低。

在目前的肥料市场上，农田里常用的是氮肥、磷肥、钾肥这些大化肥，如尿素、磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙、硫酸铵、硫酸钾、复混肥料、复合肥料、掺混肥料等。还有一些在肥料中添加了有效活菌菌种的菌肥，如在肥料中添加了枯草芽孢杆菌、胶冻芽孢杆菌、解磷菌、固氮菌、解钾菌等活性菌。对于农作物的生长来说，需要的主要元素就是氮、磷、钾含量，有效活菌的主要功效是有针对性的促进土壤固定养分。而植物生长除了必须的氮、磷、钾含量以外，还需要一些微量元素，以及活化土壤，促进植物对养分的吸收，因此土壤中有机质的含量才是关键。

有机肥料中的主要成分就是有机质，里面还会添加腐殖酸以及少量的氮、磷、钾元素，有的还会添加铜、铁、锰、锌、硼、钼、钙、镁、硫等微量元素来帮助植物生长。大化肥一般只含有一种或几种元素，而菌肥中菌种存活要求条件多，并不适合所有环境和土壤，其造价较高。相比之下，有机肥料营养元素齐全，能够活化改良土壤，提高植物对养分的吸收率，不烧根苗，无病原菌和虫卵，减少病虫害，无恶臭等气味，形状均匀易施用，成本低，价格相对便宜。其有机质中含有的腐殖质也是具有络合作用的，它具有消除土壤污染的能力。对产量较低的土壤，有机质含量的增加可以使土壤肥沃，提高产量。对高产土壤来说，有机质的不断补给，保证了土壤的肥力充实。

有机肥料的加工工艺相对大化肥以及菌肥要简单的多，一般通过堆积、腐熟、添加有效元素三个步骤完成。其原料大多是动物粪便、动植物残体等。所以大部分的有机肥料场地都建于动物饲养场旁边。目前的饲养厂，为了使动物能够按照一定的时间周期出栏，在其饲料中一般会添加多种营养以及抗生素，动物食用了这样的食物，其排泄物的成分会受到很大的影响，经研究表明，以猪的粪便作为原料制作出的有机肥料，重金属镉含量容易超标；以鸡粪为原料制作出的有机肥料，重金属砷含量容易超标。而用植物残体作为原料时，前处理工序较多，且用量较大。

乙醇是一种在常温下易燃、易挥发的无色透明液体，它在可在工业原料、消毒用品、饮品制造、有机原料、汽车燃料等都有广泛的用途。体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇称之为燃料乙醇。乙醇是世界公认的环保清洁燃料，它可以间接的作为石油的替代品，汽油中添加乙醇作为燃料以逐渐全球化，每年大约有66%的乙醇用于燃料添加。

由于乙醇的需求量逐年递增，乙醇的生产工艺也发生了变化。煤制乙醇是2017年生产乙醇的新工艺，基本原料就是煤炭，其原理是以煤基合成气为原料，经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇。反应过程主要为：

乙醇的生产需要大量的煤炭，因此而产生了大量的废渣无法处理，堆积如山。煤制乙醇又是新工艺，其废渣一直无法很好的处理或利用。如果可以更好的进行二次利用，变废为宝，既节约能源，又节省成本。

经过相关部门检验鉴定，废渣中养分含量如下：

由检验结果可见，废渣中含有大量的有机质，酸碱度处中性范围，常规有机肥料的制作中，堆积、腐熟就是为了有机质的生成，废渣中大量的有机质如能通过进一步加工作为有机肥料得以利用，既能解决煤制乙醇厂产生的废渣，又能节约能源。

有机肥料的产品标准为NY525-2012，是中华人民共和国农业行业标准，2012年3月1日发布，2012年6月日开始实施，《有机肥料》中是指标要求如下：

外观为颜色为褐色或灰褐色，粒状或粉状，均匀，无恶臭，无机械杂质。

蛔虫卵死亡率和粪大肠菌群数指标应符合NY 884的要求。

表1 废渣中养分含量

表2 我国有机肥料产品标准指标

其检验方法：外观通过目视、鼻嗅测定。有机质通过重铬酸钾容量法测定。有机肥料中的有机氮经硫酸-过氧化氢消煮，转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸溶液吸收，以标准酸溶液滴定，计算样品中总氮含量。有机肥料试样采用硫酸和过氧化氢消煮，在一定酸度下，待测液中的磷酸根离子与偏钒酸和钼酸反应形成黄色三元杂多酸。在一定浓度范围（1～20mg/L）内，黄色溶液的吸光度与含磷量呈正比例关系，用分光光度法定量磷。有机肥料试样经硫酸和过氧化氢消煮，稀释后用火焰光度法测定钾含量。水分含量通过真空烘箱法测定。酸碱度用pH计法测定。砷含量用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法测定。镉含量、铅含量、铬含量用原子吸收分光光度法测定。汞含量用氢化物发生-原子吸收分光光度法测定。

通过对标准的认识和理解，加工废渣变成有机肥料最重要的就是保证有机质的含量，添加少许氮、磷、钾含量，控制水分以及重金属铅的含量，进而符合农业部标准NY525-2012的要求。为了增加施肥效果，适当的加入腐殖质也是可以的。加工废渣变成有机肥料其实有很多种实用的方法，也可以根据作物和土壤的不同，完全可以达到测土配方，按需供给，即保证作物养分吸收，又不会担心因土壤板结而产生的后遗症，变废为宝，控制成本，节约能源。

对于加工废渣成为有机肥料的方法以及工艺设备，传统的有机肥料生产方式并不能够完全满足，还需要其他的原料以及工艺。而且根据不同的土壤性质和农作物需求，其原料以及工艺更有多种变化。但无论是那种变化，都能够达到控制成本，节约能源的效果，实际的生产也并不复杂，省时省力。

随着农业现代化的水平越来越高，人们越来越重视有机食品，继而重视的就是生态农业。因为只有生态的农业才能够生产出生态的食品。对于生态农业的发展，无论是政策支持的力度，还是实际行动，国家都对此投入了大量的支持。如今我们了解的有机肥的广泛应用，便是一个最好的说明。也就是说，以后有机肥将逐渐取代其它的肥料，成为农作物生长时期的一个必备的肥料。

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