1、题 目 浅谈朱仙庄镇农作物秸秆和煤矸石现状及其资源化利用 姓 名 赵德慧所在学院 地球与环境学院专业班级 环境工程 10-1 班学 号 2010300874指导教师 李中华浅谈朱仙庄镇农作物秸秆和煤矸石现状及其资源化利用赵德慧安徽理工大学地 环学院 环境 10-1 班 摘要：秸秆是农业生产过程中的副产品，同时也是当今世界仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。近年来，农作物秸秆已成为广大农村的主要污染源之一。如何合理利用这些秸秆，防止秸秆焚烧， 发展生态农业，是当前的一个大 问题。本文以宿州市朱仙庄镇为例，分析当前主要农作物秸秆的污染现状简述当前几种普遍的秸秆处理技术模式，并根据宿州市朱仙庄本地
2、特点，探讨利用煤矸石和作物秸秆研制含硅有机复合肥的秸秆资源化新模式。关键词 秸秆 ；煤矸石；现状；含硅有机复合肥Abstract: The straw is a by-product of the agricultural production. however, it is also the fourth largest energy in the world after coal, oil and natural gas energy today. In recent years, crop straws have become one of the major sources of po
3、llution in the vast rural areas. How to use the straw reasonably, preventing the straw burning, and develop ecological agriculture is big problems. In this paper, I will take Zhuxianzhuang Town of Suzhou City as example for the analysis of the current pollution status of the main crop straws. First
4、of all, I will summarized several common straw treatment technology models briefly, then to investigate the new mode of develop Silicon-containing organic compound fertilizer in use of coal gangue and crop straw according to the local characteristics in zhuxianzhuang.Key words: straw; coal gangue; c
5、urrent situation; Silicon-containing organic compound fertilizer 1.农村农作物秸秆秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸 秆富含氮、磷、钾、 钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源,秸秆也是一种粗饲料。特点是粗纤维含量高（30%-40%），并含有木质素等。2.农作物秸秆利用现状我国农作物秸秆的年产量约 7 亿 t，其中 42用于直接 还田或过腹还田，30用作燃料，8用作加工业 原材料，20
6、未被利用。秸 秆直接还田利用效果较差；秸秆过腹还田中，畜禽对秸 秆的有效利用率只有 46左右，而且氨化 处理后氮源损失较多达 70左右，秸 秆用作燃料直接燃烧， 热 量利用不充分，而秸 秆气化技术尚不成熟，且成本较高；不能被利用的秸 秆则随意堆放，占用大量土地并成为火灾隐患；中国常年燃烧的秸秆量约为 5x107-7x107t，占秸秆产生总量的 10一 15。3.农作物秸秆利用存在的问题3.1 认识问题部分群众对秸秆利用的重大意义认识不足，环境意识和法制观念和环境意识不强。尽管政府三令五申甚至采取补贴等措施，但由于多数农民看问题仅从眼前的利益出发，加之收获秸秆和劳动成本不成比例的现实，仍有日渐增
7、多的农民焚烧秸秆。3.2.出路问题随着农业的连年丰收，秸秆积存成为困扰。 经济的快速发展， 农业的生产方式和农民的生活方式发生了很大的变化。农民的富裕， “三柴”问题得以解决；粮食充裕解决了畜禽饲料的问题；化学工业的发展和市场供应的充足，解决了肥料投入的问题；小造纸厂的关闭，使秸秆的工业用量减少。 农村燃料，肥料， 饲料问题的解决和原料出路的不畅，使得秸 秆传统利用方式的消亡。老出路断了，新的出路尚未拓开！3.3.技术问题秸秆综合利用技术的研究，推广和服务跟不上形势的发展，秸秆综合利用技术尚不成熟和稳定，服务体系不够健全，技 术骨干较少。3.4.资金问题由于缺乏有效资金的投入，目前，许多相关技
8、术还停留在成果库里，不能很好的推广。大部分农户在对秸秆还田时出于手中资金紧张而不愿投资。企业也由于流动资金少不能扩大规模，直接缩减了秸秆有效利用的数量和质量！4.农作物秸秆的有效化利用模式我们可以把农作物秸秆利用方面归纳为“4F”路线：即 fertilizer (秸秆肥料利用与加工) 、Fodder(秸秆饲料利用与加工)、Fuel(秸秆 燃料利用与加工 )、Feed Stock(秸 秆的工副业利用与加工)。4.1. Fertilizer(秸秆肥料利用 )农作物秸秆的肥料特性表现在秸秆中含有大量的有机质、氮、磷、钾和微量元素，经测定，将 500 kg 农作物秸 秆还田，就相当于给土壤施入标准肥
9、50 kg 以上，土壤有机质含量可以提高 003左右，使土壤的容重减少，透水性、透气性、蓄水保墒能力增加，并且土壤的团粒结构发生变化，保持疏松状态，有效 缓解土壤易板结。不仅增加了土壤肥力，又可保护湖泊水体资源，提高农作物产量；同时通过秸秆还田技术，使农民将秸秆“废物成宝“。4.2 Fodder(秸 秆饲料利用)秸秆作为饲料饲喂牲畜是实现秸秆过腹还田的自然途径，经过精细加工处理，制作成高营养牲畜饲料，发展畜牧业，因此 过腹还田是实现秸秆综合利用的一条很好途径。4.3 Fuel(秸秆燃料利用)碳在农作物秸秆纤维中占绝大部分，主要粮食作物如小麦、玉米等秸秆的含碳量在 4 0以上。按每立方米燃气替代
10、 025kg 标煤计算，每年每户用气 2190 m3，就可替代 5475kg 标煤，200 户一年可减少的标煤消耗量近 1095 吨标煤。4.4 Feed Stock(秸秆的工副业利用)农作物秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分组成，以纤维素、半 纤维素为主，其次为木质素、蛋白质、氨基酸、树酯等。在工副业利用方面农作物秸秆可谓全身是宝，有多种途径：(1)可以利用热 力、机械以及催化剂的作用，将秸秆中的纤维与其它细胞分离而得草浆用于造纸造板。(2)以农作物秸 秆中的纤维作为原料，加工汽车内装饰件、纤维密度板、植物地膜等产品。(3)以农作物秸 秆这一天然材料作为餐饮具、包装材料、育苗钵等(4
11、)编织秸秆工 艺品，如笼头、扫帚等。(5)利用秸秆中的 纤维和木质作填充材料，可用作建材材料，如各种纤维板、轻体隔墙板、浮雕等，其外形美观，质轻并具有较好的耐 压强度。(6)秸秆用作发电 ，不仅具有较好的经济效益，更具有良好的生态效益和社会效益。5.煤矸石的性质和组成化学成分是评价煤矸石的性质，并决定其工业用途的一项重要指标。煤矸石是由无机质和少量有机质组成的混合物。无机质中主要包括矿物质和水。构成矿物质成分的元素多达数十种之多，一般以硅、铝为主要成分，另外还有数量不等的 Fe203，Cao， MgO，S03，K2O，Na2O，P2O5 等无机物，以及微量的稀有金属(如铁、钒、钻等)。其中 S
12、i02 和 AL2O3、一般波 动于 40-60%和 15-30%之间(砂岩煤矸石的 Si02 含量可达 70%，铝质岩矸石 Al2O3 含量可达 40%以上) 。Cao 和 Fe203 的含量波动大。所含碱金属中，一般钾的含量大于钠。煤矸石中的有机质随含煤量的增高而增高，它主要包括碳、氢、氧、氮、硫等。碳是有机质的主要成分，氢也是有机质组成中的重要元素。煤矸石中的硫分为有机硫和无机硫两部分，有机硫是成煤植物带来的硫，分布均匀，较难分离出: 无机硫主要以硫化物(FeS2)或硫酸盐 (CaSO42H2O， FeSO47H2O)的形式存在。6.煤矸石对环境的影响(l)对大气环境的 污染通常情况下煤
13、矸石多露天堆放，很容易形成扬尘。由于煤矸石多年堆放，表 层风化严重，会形成粉尘颗粒，在 风力作用下颗粒就会 飞起并悬浮在大气中。粉 尘中含有很多对人体有害的元素。如，Hg，Cd， Cr，Cu，As，Mn，Zn，Al 等，可能 导致多种疾病。煤矸石在高压氧化的条件下会发生自燃， 释放出CO，S02，CO2，H2S，Nox 和 CmHn(碳氢化合物)等有害气体。同 时还会产生大量的烟尘漂浮在矸石山上空，将严重地污染矿区及其周围的大气环境，危害人体健康。煤矸石的自燃具有长期性、持续性，对周围的大气环境、生态环境危害很大。(2)对矿区水资 源的污染煤矸石对水体的污染，按成因可分为两种:一种是物理 污染
14、，另一种是化学污染。煤矸石中的硫化矿物等与水和大气可 发生氧化反应，并从煤矸石山渗流出混合盐类的水溶液，产生酸继续与其他成分反应生成各种硫酸盐，被渗流水携带到地表水体中的酸，实际上是酸性盐的水解产物。另外，矸石中可能含有其他微量重金属元素。如 Pb、Cd、Hg、As 等，这些元素为有毒重金属元素。煤矸石在露天堆放过程中，经受风吹、日晒和雨淋等风化剥蚀作用。有毒重金属元素可能通过雨水淋溶进人地表水域或浅层地下水，造成地表水或地下水的污染。被污染的水会直接或间接地通过食物链进入并危及整个生态系统.直接或间接地危害人体健康。(3)对土壤的损 害煤矸石中含有的多种非中性物质以及微量重金属等，通过淋溶、
15、扬尘等方式进入土壤，再通过径流、渗透等方式在土壤中 扩散。造成一定区域内土壤酸、碱性的明显改变，破坏植被适宜生长的环境，造成大量植物枯死，短期内很难恢复。另外，矸石中的重金属元素通过融解渗透作用等进入土壤并长期聚集，将破坏土壤中重金属的平衡关系，破坏土壤的养分，还可能通 过食物链系统危及人体健康。(4)对矿区景 观的破坏长期堆积的煤矸石的酸性通常都比较高，很多植物难以生长，以致植物多表现为黑灰色或黑褐色。煤矸石尘埃四处飘落，使附近的建筑物、植被等都失去了本身的色彩，以致矿区环境极不雅观。 尘埃也降低了空气的清 洁度和地面的光照度，使矿区空气浑浊不清，严重影响人们的生活和植物的生长。6.煤矸石在
16、农业中的开发与利用(l)煤矸石生产 有机复合肥料与其它肥料相比，煤矸石有机复合肥有如下特点。a)生 产加工简单，原料易选易得，建厂投 资省，回收周期短，能做到当年设计，当年施工，当年投产，当年见效。产品可多样化，成本低廉。b)含有丰富的有机质和微量元素。并有较大的吸收容量，有明显的增产效果，而且能使农作物的品质有所改善。c)煤矸石有机复合肥属于长效肥，随着 颗粒的风化，其中养分陆续析出，在 2-3年内均有肥效。d)煤矸石有机复合肥施用后，可增强土壤的生物活性和腐植酸的含量。同时由于氮菌的大量繁殖，还使土壤的固氮能力大大增强。(2)煤矸石微生物肥料又称菌肥。目前，国内微生物肥料的年产量在 30
17、万 t 左右，主要以固氮菌肥，磷肥、钾细菌肥为主，与其它肥料相比，煤矸石微生物肥料有以下特点。a)制作工艺简单，耗能低，投资只有同等规模化肥厂的 10%左右，耗能也相当于同等规模化肥厂的 5%-10%。整个生产过程不排渣，进厂的是煤矸石等废品，出厂的是成品肥料。b)它是一种广谱性的微生物肥料。在中国从寒温带地区的黑龙江省到亚热带地区的海南省，从山东半岛到黄土高原都取得了良好的效果网。从粮、棉、油到果树、蔬菜、烤烟、茶叶、甘庶、甜菜还有各种花草、林木，施用后都有奇持的效用。7.硅肥在我国的应用前景硅肥现被国际土壤学界确认为继氮、磷、钾之后的第四大元素肥料。对农作物的增产有着异常神奇的效果，不仅可
18、以使农作物大幅度增产，而且还可以明显改善农作物品质，从而改变农 作物“高产不优质， 优质不高产”的局面。我国存在大面积的缺硅土地，农业生产需要硅肥。我国缺硅耕地占全国耕地面积的 50%以上。若在全国推广，按每亩施用硅肥 50kg 计算，我国 农业生产每年需要硅肥 3500-5000 万吨。8.结合朱仙庄本地特点探讨利用煤矸石和作物秸秆矸制含硅有机复合肥的秸秆资源化新模式及其重要意义朱仙庄是一个典型的农业镇之一，秸秆资源非常丰富。农作物秸秆作为一种农业生产的副产品，产量大、分布广，同时也是一项 重要的生物资源其含氮、磷、钾、碳的平均含量分别为 06、 03、10、45。由于农村经济的发展秸秆 已
19、不是主要燃料。而因农业保持持续稳产、高 产，农作物秸秆总量在逐年增加，但其综合利用滞后，使得秸秆相对过剩。农 民为抢农时不得不就地燃烧秸秆。首先，大量的秸秆在农地里露天焚烧直接造成土壤矿化和大气污染等环境问题，空气中总悬浮颗粒数明显升高，焚 烧产生的滚滚浓烟中含有大量的SO2，CO，CO2 等有毒有害气体，对人们身体健康产生很大危害！其次燃烧产生的烟气则影响空气能见度致使交通事故频发等社会问题。并且，秸秆露天焚烧导致火灾事故频频发生。据报道,朱仙庄镇每年因为燃烧秸秆造成直接经济损失达10 亿元之多！煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中产生的废弃岩石，约占煤炭产量的 15%左右。朱仙庄镇煤矿每年产出
20、大量煤矸石而不能够有效利用，在 长期露天堆积后.往往发生自燃并排放出大量的 CO、CO2、S02、H2S 等有害气体.给环境带来了极大的危害，而煤矸石的农用具有投资少、用量大、需求平稳、潜力大等特点，是符合当地特点的重要综合利用途径。如果将这些煤矸石和农作物秸秆研制含硅有机复合肥，在有效利用资源的同时，对保护当地生态环境也有很大意义。根据农作物秸秆的现状，将这些富含能量和养分的秸秆类有机固体废物制成有机肥或生物有机肥是实现 “以碳蓄持化肥氮和以碳减少化肥氮的 损失” 这一战略思想行之有效的技术途径之一。参考文献1.张雪松，朱建良.秸秆的利用与深加工2.马俊龙.创新秸秆利用技术的研究3.孙洪宾.
21、学位论文利用煤矸石/粉煤灰和作物秸秆 矸制含硅有机复合肥(2008-5)4.张晓云，刘东玉.煤矸石综合利用技术分析5. 李智兰.煤矸石综合利用.分析科技情报开发与经济6. 胡工，向群.煤矸石综合利用现状及有效途径.粉煤灰综合利用7. 张晋霞，叶璀玲，杨建国.煤矸石对环境的危害及其综合利用8. 张平萍，孙传敏.我国煤矸石的综合利用现状及存在问题9.文忠和，卢清兰.煤矸石资源化综合利用途径10.马俊龙.创新秸秆利用技术的研究11.张荣成，李秀金.作物秸秆能源转化技术研究进展12.冯元琦.硅肥应成为我国农业发展中的新肥种13.李宗强.秸秆湿式氧化技术实验矸究（2011-5-28）14. 樊旭.提高秸秆综合利用率+减少环境污染
