專利名稱：利用γ射線降解風(fēng)化煤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于腐植酸液體肥生產(chǎn)，尤其是一種Y射線降解風(fēng) 化煤技術(shù)。
背景技術(shù)：
近幾年，我國(guó)化肥總用量增加了 90. 7%，而糧食總量?jī)H增加了 9. 1%，氮素化肥的 損失率高達(dá)65%，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，不合理使用化肥的情況日益突出。據(jù)報(bào)道，我國(guó) 有1/5的耕地受到重金屬、有機(jī)污染物、農(nóng)用化學(xué)品等污染，這些污染已導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì) 和產(chǎn)量下降，每年至少造成數(shù)百億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，土壤污染已對(duì)我國(guó)的環(huán)境質(zhì)量，食物 安全和公眾健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。腐植酸(HA)是動(dòng)植物的遺骸經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間地球化學(xué)的一系列作用而累積起來(lái)的一 類有機(jī)物質(zhì)。腐植酸在低階煤中含量豐富，已探明的泥炭?jī)?chǔ)量124. 96億噸，褐煤1265億噸， 風(fēng)化煤儲(chǔ)量據(jù)估計(jì)也達(dá)千億噸。儲(chǔ)量大、分布廣的低階煤資源為研究開(kāi)發(fā)利用煤炭腐植酸 提供了十分有利的條件。不同產(chǎn)地的風(fēng)化煤的腐植酸含量因地質(zhì)成因、成煤環(huán)境等多方面 因素，使得其中的腐植酸含量強(qiáng)千差萬(wàn)別，從10% -80%之間，而水溶性黃腐酸的含量只有 百分之幾，超過(guò)10%的占極少數(shù)。腐植酸按其溶解性可分為黃腐酸(FA)、棕腐酸、黑腐酸。以上三種分級(jí)在結(jié)構(gòu)上 是相似的，不同點(diǎn)在于分子量、元素組成比例及活性功能團(tuán)含量不同。其中黃腐酸由于具有 可直接溶于水，水溶液呈弱酸性，功能團(tuán)較多又處于游離態(tài)，分子量較小易于被作物吸收的 特點(diǎn)。因此較棕、黑腐酸的作用更強(qiáng)、活性更高。黃腐酸的四大作用1.抗旱黃腐酸噴施小麥引起葉片氣孔開(kāi)張度減小，蒸騰量 顯著降低的抗蒸騰作用，結(jié)合黃腐酸對(duì)根系發(fā)育的影響，為黃腐酸的抗旱作用提供了依據(jù)； 2.抗菌抗病黃腐酸鈉可以防治蘋(píng)果樹(shù)干腐爛病、黃瓜霜霉病等；3.絡(luò)合微量元素由于黃 腐酸官能團(tuán)多，因此絡(luò)合能力強(qiáng)，而且黃腐酸溶于水且呈弱酸性，溶液態(tài)微量元素絡(luò)合物有 利于植物吸收；4.緩釋增效農(nóng)藥黃腐酸與殺蟲(chóng)劑、殺菌劑的農(nóng)藥配伍，不但表現(xiàn)在藥效的 提高和殘藥期的延長(zhǎng)，而且能過(guò)降低農(nóng)藥的毒性。液體肥是將各種原料(包括有機(jī)肥、化肥、生物肥料、微量元素、腐植酸等)溶解在 水中制成的，其PH值在5. 0-8.0之間，呈弱酸性或中性。由腐植酸分級(jí)結(jié)果可以知道，實(shí)際 上能夠溶解在液體肥中的成分只是黃腐酸，棕黑腐酸不能溶解在水溶液中。因此提高黃腐 酸含量就具有了現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)有的風(fēng)化煤的降解方法包括1.硝酸氧化法，煤用硝酸處理很早以前就被人們研究并且已經(jīng)工業(yè)化。其主要目 的是使煤中的非HA部分氧化為HA，將HA的總含量提高到70%以上。目前仍在應(yīng)用的有干 法生產(chǎn)和濕法生產(chǎn)，都能給出好的HA產(chǎn)率。但是，不論是干法或濕法生產(chǎn)，都有廢水、廢氣 污染環(huán)境的問(wèn)題，而濕法生產(chǎn)更為嚴(yán)重。2.堿-空氣氧化法在早期的氧化降解反應(yīng)中，NaOH、KOH、Na2C03> K2C03等都曾被
3用作堿，所選的條件也在很窄的范圍內(nèi)變化，溫度高于200°C。壓力可達(dá)lOMPa，所得產(chǎn)物以 苯多羧酸為主。氧化后低階煤HA含量高，但煤堿比仍很大，仍需做出進(jìn)一步的努力來(lái)改進(jìn)。3.煤的空氣干法氧化法煤的空氣干法氧化是一種較新的氧化方法。把煤樣用熱 的干空氣去直接氧化，一段時(shí)間后，用堿抽提煤中的HA，這樣所得到的HA產(chǎn)率較高。但是用 空氣干法氧化低階煤來(lái)制取HA幾乎毫無(wú)價(jià)值。由于其原來(lái)就含有大量不穩(wěn)定的原生HA，經(jīng) 氧化后必將有損失，新氧化生成的HA要補(bǔ)償這部分損失，所以褐煤經(jīng)氧化后凈增加的HA含 量比從次煙煤獲得的要低。另外，此法還有一個(gè)不利條件，就是氧化時(shí)間太長(zhǎng)。不利于工業(yè) 生產(chǎn)。4.煤的空氣濕法氧化在煤的懸濁液中通入氧氣氧化，不需要加入任何化學(xué)試劑(酸或堿)或催化劑。而 且，還發(fā)現(xiàn)用空氣可以完全代替氧氣而沒(méi)有任何不利影響，在1小時(shí)內(nèi)大約8%的碳被轉(zhuǎn)化 為水溶性酸，同時(shí)生成少于20%的C02。南非的JacobasJ.這種技術(shù)從煤中制得了 HA和FA 等組分。方法為將25um大小的煤樣200克放入400毫升水中，攪拌成漿狀，在4MPa下升 溫到180°C后恒溫通入氧氣8升/分鐘，1小時(shí)后，反應(yīng)結(jié)束。但此法需要高溫、高壓等苛刻 條件。5.其它氧化方法在煤氧化技術(shù)上所使用的多數(shù)氧化劑，如KMn04、O3-O2, H2O2, Cl2等，主要被用來(lái)研 究煤的結(jié)構(gòu)和煤的氧化機(jī)理，在生產(chǎn)HA方面沒(méi)有優(yōu)勢(shì)可言，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)意義不大。但也有 一些方法如03-02、H202法等，在近年有所發(fā)展，逐漸偏向于提高煤中的HA含量方面，具有一 定的實(shí)用價(jià)值。從目前的實(shí)際應(yīng)用發(fā)展需要來(lái)看，煤中的水溶酸組分(pH<7)越來(lái)越受到人們的 青睞，被廣泛應(yīng)用于抗旱劑、葉面肥、植物生長(zhǎng)刺激劑等方面，具有廣闊的市場(chǎng)前景。此種水 溶有機(jī)酸由煤降解產(chǎn)生，不同于HA和苯多羧酸，而是介于二者之間，在酸性條件下可溶，與 直接從煤中抽提的黃腐酸(FA)相似。此種物質(zhì)在生產(chǎn)時(shí)需對(duì)煤進(jìn)行深度氧化，使其大分子 物質(zhì)變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)，所使用的條件比生產(chǎn)HA的條件要?jiǎng)×?，同時(shí)要對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的程度進(jìn) 行控制，防止過(guò)度降解，減少小分子酸的生成，使其分子量限制在一定范圍內(nèi)。目前在這方 面還沒(méi)有比較成熟的工藝去達(dá)到這個(gè)要求。目前開(kāi)發(fā)水溶性煤基酸工作已經(jīng)落后于生產(chǎn)的需要，亟待開(kāi)發(fā)成熟的適用于工業(yè) 生產(chǎn)的新技術(shù)來(lái)滿足不斷拓展的市場(chǎng)需求。同時(shí)，相應(yīng)的基礎(chǔ)研究也應(yīng)跟上，這樣才能有 效、合理地利用低階煤氧化產(chǎn)品，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出其應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種利用Y射線降解風(fēng)化煤的方法，能夠提高風(fēng)化煤中水 溶部分的含量，提高風(fēng)化煤的利用率，在實(shí)際生產(chǎn)中獲得更好的使用效果。上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)利用Y射線降解風(fēng)化煤的方法，該方法為通過(guò)Y射線輻射風(fēng)化煤，使其中的大 分子降解為溶于水的小分子，所述的Y射線為放射性同位素鈷-60，總劑量為50-200kGy。有益效果1.本發(fā)明利用放射性同位素鈷-60衰變產(chǎn)生的Y射線作用于風(fēng)化煤，通過(guò)Y射線使風(fēng)化煤中的大分子結(jié)構(gòu)裂解為小分子結(jié)構(gòu)，從而提高風(fēng)化煤中的水溶部分含量。全過(guò) 程無(wú)污染，周期短，效率高，開(kāi)創(chuàng)了輻射降解風(fēng)化煤的新途徑。2.本發(fā)明是“輻射降解風(fēng)化煤及其在液體肥中的應(yīng)用”項(xiàng)目的核心技術(shù)之一。經(jīng)輻 射降解后，風(fēng)化煤中水溶性黃腐酸含量增加、活性強(qiáng)、交換容量大，作為生物液體肥的主要成 分，從而減少了原料的用量，提高資源的利用率。生物液體肥使用后，提高了抗旱、抗逆；微量 元素結(jié)合；肥料增效等作用。經(jīng)過(guò)輻射降解的風(fēng)化煤，可以作為其它復(fù)混肥料的載體，都能夠 達(dá)到良好的使用效果，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益巨大。輻射降解過(guò)程沒(méi)有污染，具有良好的生態(tài)效益。3.輻射降解風(fēng)化煤增加黃腐酸含量可以提高風(fēng)化煤的使用效率，提高資源利用 率。能夠使腐植酸液體肥中真正含有黃腐酸，并能真正發(fā)揮黃腐酸的作用。輻射降解方法 是一種高效環(huán)保的加工方法，與傳統(tǒng)的化學(xué)降解手段相比較，輻射加工能源利用率更高，加 工過(guò)程中不產(chǎn)生廢水、廢氣、廢物，是一種綠色加工方法。4.通過(guò)不同輻照劑量下風(fēng)化煤的黃腐酸含量％，可以看出采用鈷-60輻照?qǐng)?，?劑量為50-200kGy時(shí)輻照效果最佳。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 利用Y射線降解風(fēng)化煤的方法，該方法為通過(guò)Y射線輻射風(fēng)化煤，使其中的 大分子降解為可以溶于水的小分子，所述的、射線由放射性同位素鈷-60實(shí)現(xiàn)，總劑量為 50kGy。實(shí)施例2 利用Y射線降解風(fēng)化煤的方法，該方法為通過(guò)Y射線輻射風(fēng)化煤，使其中的 大分子降解為可以溶于水的小分子，所述的、射線由放射性同位素鈷-60實(shí)現(xiàn)，總劑量為 lOOkGy。實(shí)施例3 利用Y射線降解風(fēng)化煤的方法，該方法為通過(guò)、射線輻射風(fēng)化煤，使其中的大分子 降解為可以溶于水的小分子，所述的、射線由放射性同位素鈷-60實(shí)現(xiàn)，總劑量為150kGy。實(shí)施例4利用Y射線降解風(fēng)化煤的方法，該方法為通過(guò)Y射線輻射風(fēng)化煤，使其中的 大分子降解為可以溶于水的小分子，所述的、射線由放射性同位素鈷-60實(shí)現(xiàn)，總劑量為 200kGy。實(shí)施例5 將風(fēng)化煤封裝在聚乙烯塑料袋中，袋內(nèi)有少量空氣。放置在鈷-60輻照?qǐng)鲋校胖?位置的劑量率150-200Gy/min，總劑量為50_200kGy。如選取雞西風(fēng)化煤，為照射前腐植酸 含量51. 38%，黃腐酸含量1. 16% ；在輻照劑量分別為lOOkGy和150kGy后，風(fēng)化煤中黃腐 酸含量增加到6. 78%和7. 76%。
權(quán)利要求
一種利用γ射線降解風(fēng)化煤的方法，其特征是通過(guò)γ射線輻射風(fēng)化煤，使其中的大分子降解為溶于水的小分子，所述的γ射線為放射性同位素鈷 60，總劑量為50 200kGy。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用γ射線降解風(fēng)化煤的方法。目前開(kāi)發(fā)水溶性煤基酸工作已經(jīng)落后于生產(chǎn)的需要，亟待開(kāi)發(fā)成熟的適用于工業(yè)生產(chǎn)的新技術(shù)來(lái)滿足不斷拓展的市場(chǎng)需求。該方法包括通過(guò)γ射線輻射風(fēng)化煤，使其中的大分子降解為溶于水的小分子，所述的γ射線為放射性同位素鈷-60，總劑量為50-200kGy。本發(fā)明的方法用于降解風(fēng)化煤。
文檔編號(hào)C05F11/02GK101891507SQ20101022676
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者斯琴圖雅, 楊旭升, 梁宏斌, 遲君道 申請(qǐng)人:黑龍江省科學(xué)院技術(shù)物理研究所