石灰窑生产化肥？4000元/吨？详细生产工艺和配方来了！
—为石灰产业注入新质生产力，助力乡村农业高质量发展
一、编者导语
一个行业的高质量发展，创新很重要，面对新一轮科技革命和产业变革趋势，新技术将成为相关行业竞争取胜的关键因素，尤其是在我国“双碳”背景下，石灰行业如何了解国家发展政策、如何掌握行业最新动向、企业如何进行产业发展规划成为当下热点。
我国有14亿多人要吃饭，守护十八亿亩耕地红线固然重要，但能生产出“安全、好吃、健康、高产”的农产品更重要，故我国农牧业高质量发展离不开矿物质肥料，高效矿物质肥料的兴起，可有效减少传统化学肥料的使用量，并解决土壤板结、农业面污染源、土壤酸化、养分失衡、促进有机质和养分吸收、减少病虫害且为作物提质增效，必将成为下一个中国农业持续增长的引擎。
特别是我国土壤矿物元素严重下降，数据分析表明，农田土壤的钙、铁和锌分别流失了83%、40%和81%，其他矿物元素都流失了50%以上，土壤问题导致种植的水果蔬菜口感变差，比如广东四会的砂糖橘，原先的口感好，后来逐渐变差，四会逐步失去砂糖橘市场，砂糖橘后来要到广西桂林种植才又重获生机，须给土壤补充高活性和多元素的矿物质肥料才能解决当下土壤问题。
如何催生一个“新产业”？如何工业排碳与农业固碳？如何形成循环经济产业链条？
据此，我们对“唐山金泉冶化科技产业有限公司研发中心”走访中了解到：石灰窑竖窑或水泥竖窑闲置的生产线可以改造（或联产）成矿物质肥料窑，而且还可以回收利用石灰窑生产中产生的CO2废气直接生产气体肥料，可利用现有石灰窑或水泥厂工艺生产高效矿物质肥料达到石灰厂及水泥厂现有资源价值超值化、产业持续化、经济效益最大化。且整改投入少，投产快，获得抢占市场的先机。
据了解，该项技术的关键点就是原料大部分都是煤矸石及其它尾矿，成本极低，国家产业政策也支持尾矿的利用和治理，目前矿物质肥料终端售价达4000元/吨，而石灰售价却在350-500元/吨范围，石灰窑或水泥窑改为矿物质肥料窑或回收CO2生产化肥产品，将能获得超高收益。
二、石灰窑改造为矿物质肥料窑途径和方法
下面我们来介绍一下生产石灰与矿物质肥料的工艺区别：
对比研究石灰生产只有石灰石和煤炭两种原燃料，所有设施可以直接采用，特别是石灰竖窑的生产煅烧工艺与矿物肥料原料煅烧工艺相同。水泥厂（熟料）工艺和非金属尾矿（煤矸石、钾长石、石英石、白泥、脱硫石膏、粉煤灰等）制高效矿物质肥料工艺主要设备也可以通用，例如：超细磨、煅烧窑、库房等，制高效矿物质肥料工艺比制水泥工艺环保要求低，煅烧温度也低250度左右，并且农业生产不错峰。
唐山金泉冶化科技产业集团旗下“唐山金泉冶化科技产业有限公司技术研发中心”规划设计的石灰窑改造为矿物质肥料窑的工艺路线可以利用全部石灰生产设施，主要措施为：改造原料仓和燃料仓的功能→增加多种物料的上料功能→称量及混合设备利旧→设置磨碎设备→混料混匀设备→重金属检测剔除设备→催化→造粒→煅烧活化→粉碎→成品
生产矿物质肥料的工艺流程如下图：
三、石灰窑回收CO2直接用于农业生产
二氧化碳（CO2）也能当作肥料？没错！传统农业中过度使用化肥不仅浪费资源，还对生态环境造成巨大压力。然而，二氧化碳气肥技术的应用可能会改变了这一局面。通过将废弃的二氧化碳（CO2）气体转化为肥料，它既减少了温室气体排放，又为农作物提供了所需的养分。这种环保实践有助于农业的可持续发展，与乡村振兴战略中关于农业绿色发展的要求完美契合。
研究显示，日常大气中的二氧化碳浓度仅为400至500ppm（ppm为百万分之一）左右，而最适宜农作物生长的二氧化碳浓度却在800至1400ppm，二氧化碳不能及时补充，导致农作物光合作用效率低下，长期处于“碳饥饿”状态，不仅生长发育缓慢，还容易‘生病’，甚至需要化肥辅助，带来了土壤的板结、酸化等问题。
如果能将工业生产的、巨量的、大自然已不能自然消纳的二氧化碳，用于农业生产，那岂不是美事一桩？现在，真的能促成这件美事儿的产业来了，它就是“富碳农业”。“富碳农业”的发展方式，对于系统解决我国经济、社会与环境发展面临的若干综合性问题具有重要意义。
什么是富碳农业？富碳农业是指在人工密闭环境中，利用光、气、温、水、肥、种等最佳条件组合，创造高效率的光合作用环境，将二氧化碳作为气肥大量地使用，生产出丰富的粮食作物供给人类生活。
比如，秸秆等其他干物质，可以加工成为化工、建筑、燃料等原料回馈工业生产。此外，“富碳农业”生产出的粮食、蔬菜、水果只利用人工光源和营养液水进行栽培，完全不用土壤甚至基质，可以有效抑制害虫和病原微生物的侵入，在不使用农药的前提下实现无污染生产，形成一个新兴产业，创造巨大的经济效益、社会效益和环境效益。
二氧化碳气肥技术是一种利用二氧化碳气体来促进植物生长的方法，核心理念在于优化植物的光合作用过程。植物通过光合作用将二氧化碳气体转化为能量，同时释放氧气。增加温室大棚内的二氧化碳浓度可以提高植物的净光合速率，从而使它们更高效地利用光能。达到了增加产量、提高品质、节省资源的目的，这一优化过程还减少了植物的水分蒸腾速率，因此降低了对灌溉水的需求。
唐山金泉冶化科技产业集团旗下“唐山金泉冶化科技产业有限公司技术研发中心”CCUS（碳捕集、利用与封存）系列技术可以把从石灰窑捕集后的二氧化碳转化为气肥用于农业生产，让二氧化碳融入“富碳农业”产业链，有了新用途。
该项技术通过捕集石灰窑废气中的二氧化碳，经过压缩、净化、液化，制成高纯度的液体二氧化碳或干冰增施到设施农业中，能够在落实碳减排的情况下推动农业高质量发展。
特别是唐山金泉公司应用的拥有自主知识产权的“热碳酸法富集及回收CO2气体工艺”回收石灰窑CO2气体系列专利技术，具有占地小、简单实用、投资低、操作简单等特点，通过采用新型热平衡式吸收塔和解吸塔装置，解吸释放后的CO2气体浓度可以达到98-99%范围，采用自制易得的低成本吸附溶液从石灰窑窑气混合气体中选择性吸收 CO2的方法，气体净化效率高，可以获得高纯度 CO2，吸收 CO2的富液经加热解吸出 CO2得到再生可循环使用，实现高浓度CO2气体回收利用及工业化应用，其产生的效益有效的提高了石灰生产总体效益。
现场使用时，只需自备储气罐即可，通过把二氧化碳经过升温、脱水、气化等一系列工艺简单处理，即可直接成为绿色生态肥料。
四、生产C 02气体肥料的三种新方法
CO2是植物进行光合作用所必需的原料之一。温室或塑料大棚由于经常与大气隔离、作物所需CO2无法从大气中不断补充，往往满足不了作物生长的需要，直接影响蔬菜等作物的质量、产量和经济效益，人工补充CO2是目前温室等生产中需要迫切解决的问题。
常用的人工补充CO2的方法有：生物分解法、燃烧法、电解法、土壤化学法及成品气法。这些方法要么产生有害气体、污染环境，要么设备投资大、费用高，要么气量不易控制、应用效果差，所以它们都不很适用。
近年来，国内对CO2气肥的研究有了较大突破，许多新方法不断开发成功。特别是应用石灰行业中的工业碳酸钙、轻质碳酸钙、碳酸镁、碳酸盐石膏粉、碳酸氢钠等为主要原料的方法，即扩展了石灰产品的用途，也实现了增值化应用。
以下介绍几种值得推广应用的方法：
方法 1：
该法包括组分工和Ⅰ和Ⅱ，Ⅰ为碳酸盐粉末；Ⅱ为含有重量比30% ~ 65%的浓硫酸和70% ~ 35%的硫酸盐和磷酸盐、盐酸盐、硝酸盐、硅酸盐粉末载体。组分Ⅰ和Ⅱ分装。
组分Ⅰ为工业碳酸钙，取1 0 0 克装入塑料袋中密封；组分Ⅱ为9 8 %浓硫酸37克，注入石膏粉73克中，放置1~3小时，搅拌均匀，装入塑料袋中密封。
使用时用口径 30cm左右的塑料盆按每分地1个等距离放置，注人其容量 1 /3的清水，将组分Ⅰ和Ⅱ各1 0 0克倒人盆中，搅匀即可。
该法用硫酸盐或磷酸盐、盐酸盐、硝酸盐、硅酸盐粉末作为浓硫酸载体，吸收浓硫酸，与碳酸盐分装，成本低、使用安全方便，反应速度快，产气量大，10-15分钟即可使施用场所CO2浓度提高到正常大气CO2 浓度的2.2~2.5倍，达到或接近作物所需CO2 适宜浓度。且产气只有CO2，无任何有害气体，反应残液可作肥料随水浇地。对西葫芦、黄瓜、番茄、芹菜、辣椒等增产均在30%以上，投入产出比约为1:6，对韭菜等多茬菜叶类蔬菜施用时间短，其增产也在2 5 % 以上，投入产出比高达1：25，而且产品质量、外观均得到明显改善。
方法 2：
碳酸盐选用碳酸氢铵或碳酸氢钠，固态酸选用浓硫酸或浓盐酸，以糠醛渣为酸载体。碳酸盐与固态酸重量配比为1:1或0.94:1.06。
制造过程：
先将糠醛渣过筛、晒干，按照糠醛渣35%、浓硫酸65%的重量比混合均匀，压模成型，再将配好的固态酸与碳酸氢铵按1:1 重量比装入塑料袋即为成品。固态酸的另一配比是将50%的糠醛渣与50%的浓盐酸混合均匀，压模成型，再将固态酸与碳酸氢胺按1:1的重量比分装。固态酸与碳酸氢氨配伍时，二者重量比为0.94:1.06。每袋的重量范围可分几种规格，一般在100~800克之间。使用时，将相配合的碳酸盐和固态酸的塑料袋同时剪开，投人盛水容器内即可。反应残余物
p H值在6~8之间，亦可做肥料施用。
方法3：
原料为轻质碳酸钙或碳酸镁、硫酸胺或磷酸胺、硫磺、稀土原料、粘合剂。
制作方法:
将上述前4种原料分别粉碎、过60~150目筛，按重量配比0.2~0.4：0.3~0.4：0.1~0.2:0.1于混料机内充分搅拌混合，然后通过皮带机将物料送到造粒机中进行造粒，同时添加粘合剂即可。产品形状为圆柱形、方柱形、圆球形、椭圆形等。使用时，根据不同作物的生长期对CO2的用量撒在土壤表面即可。
该法的优点是配方独特，制作、使用方便。在大棚黄瓜上使用8公斤/亩，可使棚内CO2浓度达到22900ppm以上，黄瓜叶片厚、叶色深、烂瓜现象消除，并大幅度提高产量。将其使用于稻田，在育苗、插秧时可有效地增加种子的发芽率，使苗成活率达到100%。
五、结语
近年来，唐山金泉冶化科技产业集团旗下“唐山金泉冶化科技产业有限公司”坚持绿色发展，不断推进资源综合利用、探索工业生态循环和可持续发展，协同推进“双碳”目标，用“负碳工业”推动“富碳农业”，以产业高质量发展助力乡村振兴。
从工业减碳、植物固碳再到碳汇，唐山金泉公司正在构建起从负碳工业到富碳农业的循环经济产业链条，打造以CCUS技术为中心的二氧化碳多元应用体系，在打造二氧化碳工业化应用的新征程中，也推进了乡村振兴和实现“双碳”目标的，开辟了更加广阔的发展空间。下一步，唐山金泉公司将强化研发全产业链利用二氧化碳，真正做到‘变废为宝’，走出一条生态效益、经济效益、社会效益三赢的高质量发展之路。
技术提供：
唐山金泉冶化科技产业有限公司
资料整理发布：
《石灰产业》编辑部
2024年05月23日
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