技术领域
[0001] 本
发明涉及
有机肥技术领域，具体公开了一种利用
褐煤为原料制备有机硒肥的方法。
背景技术
[0002]
腐殖酸是动
植物残骸经过长时间的地球物理、
生物、化学作用而形成的富含有机质和羧基、酚机等活性含
氧官能团的一类大分子有机物质的总和，具有改良
土壤、增进肥效、促进抗逆等作用。腐殖酸可分为矿质源腐殖酸和生物型腐殖酸，其中矿质源腐殖酸的来源有褐煤。褐煤，又名柴煤，其剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹，含有大量木质素和腐殖酸，因此，以褐煤为原料生产腐殖酸
肥料也能作为褐煤的一种工业应用。
[0003] 另外，硒元素能够刺激植物生长，提高作物的产量与品质。因此，将硒与褐煤作为原料生产含硒的腐殖酸肥料成为一种有机硒肥的制备方法，但如何将硒元素均匀地加入褐煤所制备的腐殖酸肥料中且避免高浓度硒元素对
微生物的影响也成为了一种问题。
发明内容
[0004] 本发明意在提供一种利用褐煤为原料制备有机硒肥的方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明的
基础方案为：利用褐煤为原料制备有机硒肥的方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一、准备原料：准备褐煤、花生壳和硒
矿石；
[0007] 步骤二、活化褐煤：将褐煤与活化剂混合均匀，
研磨后加
水，得A溶液；
[0008] 步骤三、制备含硒花生壳：将步骤一中的硒矿石打成粉末状，加水后得B溶液，将步骤一中的花生壳浸泡在B溶液中，过滤后得含硒花生壳；
[0009] 步骤四、炒料：将步骤三中得到的含硒花生壳炒熟；
[0010] 步骤五、
发酵：将步骤四中炒熟的含硒花生壳分批次投加至
发酵罐内，每次投加后
覆盖滤网，滤网的边缘与发酵罐内壁的
凸块相抵，将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黄孢原毛平革菌添加至步骤二中得到的A溶液中，搅拌后，投加至发酵罐内，再加水至液面漫过含硒花生壳，调节pH值至7.0-8.0，开始发酵，发酵
温度控制在35-40℃；
[0011] 步骤六、固液分离：发酵完成后，进行固液分离，取滤液，杀菌处理后得到液态的有机硒肥。
[0012] 本基础方案的工作原理及有益效果在于：本基础方案中，将硒矿石打成粉末后加水制得B溶液，然后将花生壳浸泡在B溶液内，使得硒元素浸入花生壳的内部，于是，在步骤四中进行发酵时，枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌产生的
纤维素酶、蛋白酶，以及黄孢原毛平革菌产生的木质素酶，作用于含硒花生壳，使得含硒花生壳逐渐分解，缓慢释放出含硒花生壳内部的硒元素，避免一开始硒元素浓度过高而影响微生物的活性。
[0013] 并且，含硒花生壳在枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黄孢原毛平革菌的作用下，最终会分解为
葡萄糖等糖类物质以及少量
氨基酸，能够使得最终产品——有机硒肥中含有糖类养分和少量氨基酸，提高花生壳的利用价值。
[0014] 此外，本基础方案中，含硒花生壳分批次加入发酵罐内，每次投加后都会覆盖滤网，因此，在发酵过程中，滤网将会阻止含硒花生壳上浮，避免含硒花生壳聚积在液体的顶端，使得含硒花生壳在滤网的作用下均匀地分布在发酵罐内，从而在液体的各层(“层”是指相邻两个滤网组成的空间)均匀地释放硒元素。
[0015] 可选地，所述步骤二中，活化剂为氢氧化
钾或氢氧化钠或
碳酸钠中的一种或多种。
[0016] 氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠作为活化剂，均能活化褐煤。
[0017] 可选地，所述步骤二中，研磨后的褐煤与活化剂加水后进行保温搅拌，搅拌时间为50-60min，搅拌温度为55-60℃，搅拌速度为150-180r/min。
[0018] 保温搅拌能够提高褐煤的活化率，从而提高腐殖酸的水溶率。
[0019] 可选地，所述活化剂为氢氧化钾，褐煤与活化剂之间的
质量比为10:1.1-1.2。
[0020] 氢氧化钾的活化效果较优，而褐煤与活化剂之间的质量比为10:1.1-1.2是较优的活化条件。
[0021] 可选地，所述步骤五中，发酵过程中加入
酵母菌。
[0022] 发酵过程中，发酵罐内的液体中逐渐含有硒元素，此时硒元素是以离子形式存在，加入酵母菌后，酵母菌能够吸收硒离子，在酵母菌的生物转化作用下，无机硒转化为有机硒，有机硒的主要以硒代蛋氨酸存在。即是说，将液体中的部分无机硒转化为有机硒，使得最终制得的有机硒肥中含有无机硒与有机硒两种形式的硒，以便作物吸收，并且，还能够在发酵过程中降低硒离子的含量，避免硒离子浓度过高而影响微生物活性。
[0023] 可选地，所述步骤一中，花生壳的粒径为8-10mm。
[0024] 综合考虑花生壳的分解速度和对硒元素的缓释功能，选择花生壳的粒径为8-10mm。
[0025] 可选地，所述步骤三中，含硒花生壳采用加压浸泡的方式制得，其中，加压浸泡采用的装置包括步进
电机、储液缸和罐体，储液缸位于步进电机的下方，储液缸内滑动连接有
活塞，活塞将储液缸分隔为上腔室和下腔室，所述步进电机的输出端设有推动杆，推动杆包括相互竖直滑动连接的内杆和外杆，内杆靠近步进电机的一端与步进电机的输出端固定连接，外杆远离步进电机的一端伸入上腔室内，外杆的外周壁设有
螺纹，上腔室的顶壁开设有竖直设置的
螺纹孔Ⅰ，外杆与螺纹孔Ⅰ
螺纹连接；所述下腔室内盛有步骤二所得的A溶液，下腔室的底部连通有输液管，输液管远离下腔室的一端与所述罐体的底部接通；所述罐体的顶部连通有竖向设置的出液管，出液管上安装有用于调节流量的调节
开关，罐体内固定连接有第一筛网和第二筛网，第一筛网覆盖所述输液管，第二筛网覆盖所述出液管。
[0026] 本方案中，关闭调节开关，出液管的流量为零，步进电机驱动内杆转动，由于内杆与外杆相互竖直滑动连接，因此外杆转动，且外杆与上腔室顶壁的螺纹孔Ⅰ螺纹连接，因此，外杆转动的同时向远离步进电机的方向移动，推动活塞滑动，增大下腔室的液压，由于下腔室与罐体的内部连通，因此，罐体内的液压增大，迫使B溶液中的硒元素浸入花生壳的内部深处，提高单个花生壳内的含硒量，从而延长花生壳在发酵过程中缓释硒元素的时长，提高花生壳的利用率。
[0027] 可选地，所述调节开关包括调节块、
阀板、螺纹调节杆Ⅰ和螺纹调节杆Ⅱ，调节块固定安装于出液管上，且调节块径向贯穿出液管，调节块上开设有与出液管接通的通孔，调节块内开设有空腔，阀板水平滑动连接于空腔内，阀板上开设有能与出液管接通的通水孔，空腔相对的两
侧壁均开设有水平设置的螺纹孔Ⅱ，螺纹调节杆Ⅰ和螺纹调节杆Ⅱ分别螺纹连接于螺纹孔Ⅱ，螺纹调节杆Ⅰ和螺纹调节杆Ⅱ的一端位于空腔内，螺纹调节杆Ⅰ和螺纹调节杆Ⅱ的另一端位于空腔外。
[0028] 本方案中，通过拧转螺纹调节杆Ⅰ和螺纹调节杆Ⅱ，
控制阀板上的通水孔与出液管的接通面积，从而控制出液管的流量，使得B溶液能够在较大液压下以较小的流量从出液管流出罐体。
[0029] 可选地，所述上腔室的顶壁固定连接有若干弹性件，弹性件远离上腔室顶壁的一端与活塞固定连接，所述下腔室连通有进液管，进液管上固定安装有将液体导入下腔室的第一
单向阀，所述输液管上固定安装有将液体导出下腔室的第二单向阀。
[0030] 步进电机正向转动时，驱动推动杆的外杆向远离步进电机的方向移动，将下腔室内的B溶液通过输液管压送至罐体内；而步进电机反向转动时，驱动推动杆的外杆向靠近步进电机的方向移动，活塞在弹性件的作用下向上腔室方向滑动，下腔室体积增大、内压减小，外部的B溶液通过进液管进入下腔室内，实现B溶液的自动添加。
[0031] 可选地，所述罐体的底部连通有排料管，排料管上设有用于打开或关闭排料管的开关件。
[0032] 通过排料管将罐体内的含硒花生壳排出。
附图说明
[0033] 图1为本发明利用褐煤为原料制备有机硒肥的方法的工艺
流程图；
[0034] 图2为本发明
实施例二中加压浸泡所采用的装置的结构示意图；
[0035] 图3为图2中内杆与外杆的俯视图；
[0036] 图4为图2中调节开关的结构示意图。
具体实施方式
[0037] 下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0038]
说明书附图中的附图标记包括：步进电机1、储液缸2、罐体3、活塞4、上腔室5、下腔室6、内杆7、凸条701、外杆8、滑槽801、弹性件9、输液管10、进液管11、进料管12、出液管13、帽盖14、调节块15、阀板16、螺纹调节杆Ⅰ17、螺纹调节杆Ⅱ18、通孔19、空腔20、通水孔21、
橡胶垫片Ⅱ22、圆筒23、排料管24、螺纹柱25、横板26、第一筛网27、第二筛网28。
[0039] 实施例一
[0040] 本实施例中，利用褐煤为原料制备有机硒肥的方法，基本如图1所示，包括以下步骤：
[0041] 步骤一、准备原料：准备褐煤、花生壳和硒矿石，花生壳的粒径为8-10mm。
[0042] 步骤二、活化褐煤：将褐煤与活化剂混合均匀，研磨后加水，得A溶液。本步骤中，活化剂可以选用氢氧化钾或氢氧化钠或碳酸钠中的一种或多种，本实施例中，活化剂为氢氧化钾。褐煤与活化剂之间的质量比为10:1.1-1.2，本实施例中，褐煤与氢氧化钾的质量比为10:1.15。采用
球磨机对褐煤与活化剂的混合物进行研磨，研磨10-15min后，加水，得到A溶液。
[0043] 对加水后得到的A溶液进行保温搅拌，搅拌时间为50-60min，搅拌温度为55-60℃，搅拌速度为150-180r/min，以提高褐煤的活化率，从而提高腐殖酸的水溶率。本实施例中，搅拌时间为60min，搅拌温度为60℃，搅拌速度为180r/min。
[0044] 步骤三、制备含硒花生壳：将步骤一中的硒矿石打成粉末状，加水后得B溶液，将步骤一中的花生壳浸泡在B溶液中，过滤后得含硒花生壳。
[0045] 该步骤中，花生壳浸泡在B溶液内，B溶液中的硒元素浸入花生壳的内部。
[0046] 步骤四、炒料：将步骤三中得到的含硒花生壳炒熟，摊凉。
[0047] 步骤五、发酵：将步骤四中炒熟的含硒花生壳分批次投加至发酵罐内，每次投加后覆盖滤网，滤网的边缘与发酵罐内壁的凸块相抵，滤网的边缘与发酵罐的内周壁贴合。
[0048] 然后，将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黄孢原毛平革菌添加至步骤二中得到的A溶液中，搅拌后，投加至发酵罐内，再加水至液面漫过含硒花生壳，调节pH值至7.0-8.0，开始发酵，发酵
温度控制在35-40℃。
[0049] 该步骤的发酵过程中，枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌产生的
纤维素酶、蛋白酶，以及黄孢原毛平革菌产生的木质素酶，作用于含硒花生壳，使得含硒花生壳逐渐分解，缓慢释放出含硒花生壳内部的硒元素，避免一开始硒元素浓度过高而影响微生物的活性。并且，含硒花生壳在枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和黄孢原毛平革菌的作用下，最终会分解为葡萄糖等糖类物质以及少量氨基酸，能够使得最终产品——有机硒肥中含有糖类养分和少量氨基酸，提高花生壳的利用价值。
[0050] 此外，含硒花生壳分批次加入发酵罐内，每次投加后都会覆盖滤网，因此，在发酵过程中，滤网将会阻止含硒花生壳上浮，避免含硒花生壳聚积在液体的顶端，使得含硒花生壳在滤网的作用下均匀地分布在发酵罐内，从而在液体的各层(“层”是指相邻两个滤网组成的空间)均匀地释放硒元素。
[0051] 步骤六、固液分离：发酵3-4天后，进行固液分离，取滤液，对滤液进行杀菌处理后得到液态的有机硒肥。
[0052] 实施例二
[0053] 本实施例与实施例一的区别之处在于：本实施例中，在步骤五的发酵过程中，发酵5h后，向发酵罐内添加酵母菌。
[0054] 此时，发酵罐内的液体中已经含有硒元素，且此时的硒元素是以离子形式存在的，加入酵母菌后，酵母菌能够吸收硒离子，在酵母菌的生物转化作用下，无机硒转化为有机硒，有机硒的主要以硒代蛋氨酸存在。即是说，将液体中的部分无机硒转化为有机硒，使得最终制得的有机硒肥中含有无机硒与有机硒两种形式的硒，以便作物吸收。并且，还能够在发酵过程中降低硒离子的含量，避免硒离子浓度过高而影响微生物活性。
[0055] 实施例三
[0056] 本实施例与实施例一或实施例二的不同之处在于：本实施例中，在步骤三采用了加压浸泡花生壳的专用装置，该装置如图2所示，包括步进电机1、储液缸2和罐体3，储液缸2位于步进电机1的下方，储液缸2内滑动连接有活塞4，活塞4将储液缸2分隔为上腔室5和下腔室6。步进电机1的输出端设有推动杆，推动杆包括相互竖直滑动连接的内杆7和外杆8，具体地，结合图3所示，内杆7沿轴向一体成型有四列凸条701，外杆8的内周壁沿轴向开设有四列滑槽801，凸条701位于滑槽801内。内杆7的顶端与步进电机1的输出端固定连接，外杆8的底端伸入上腔室5内，外杆8的外周壁设有螺纹，上腔室5的顶壁开设有竖直设置的螺纹孔Ⅰ，外杆8与螺纹孔Ⅰ螺纹连接。上腔室5的顶壁固定连接有若干弹性件9，本实施例中，弹性件9的数量为两根，且弹性件9选用
弹簧。弹性件9的底端与活塞4固定连接。
[0057] 下腔室6内盛有B溶液，下腔室6的底部连通有输液管10和进液管11，输液管10的右端与罐体3的底部接通，输液管10上固定安装有将液体导出下腔室6的第二单向阀，进液管11上固定安装有将液体导入下腔室6的第一单向阀，进液管11远离下腔室6的一端与存有B溶液的储液罐(未画出)相连通。
[0058] 罐体3的顶部连通有进料管12和竖向设置的出液管13，进料管12的顶端螺纹连接有帽盖14。出液管13上安装有用于调节流量的调节开关，结合图4所示，调节开关包括调节块15、阀板16、螺纹调节杆Ⅰ17和螺纹调节杆Ⅱ18，调节块15固定安装于出液管13上，且调节块15径向贯穿出液管13，调节块15上开设有与出液管13接通的通孔19，调节块15内开设有空腔20，阀板16水平滑动连接于空腔20内，阀板16上开设有能与出液管13接通的通水孔21，阀板16的上表面固定连接有橡胶垫片Ⅱ22。空腔20左侧壁和右侧壁均开设有水平设置的螺纹孔Ⅱ，螺纹调节杆Ⅰ17和螺纹调节杆Ⅱ18分别螺纹连接于左、右两侧的螺纹孔Ⅱ，螺纹调节杆Ⅰ17和螺纹调节杆Ⅱ18的一端位于空腔20内，螺纹调节杆Ⅰ17和螺纹调节杆Ⅱ18的另一端位于空腔20外。螺纹调节杆Ⅰ17和螺纹调节杆Ⅱ18位于空腔20外的一端均固定连接有圆筒23，圆筒23沿螺纹调节杆Ⅰ17和螺纹调节杆Ⅱ18的径向设置。
[0059] 罐体3的底部连通有排料管24，排料管24上设有用于打开或关闭排料管24的开关件，开关件包括螺纹柱25和横板26，螺纹柱25的底端与横板26固定连接，横板26的上表面固定连接有橡胶垫片Ⅰ。排料管24的内周壁设有螺纹，螺纹柱25与排料管24的内周壁螺纹连接，螺纹柱25的顶端伸入罐体3的内部设置。
[0060] 罐体3的底部固定连接有第一筛网27，第一筛网27覆盖输液管10，罐体3的顶部固定连接有第二筛网28，第二筛网28覆盖出液管13。
[0061] 使用时，转动进料管12上的帽盖14，将帽盖14取下，工作人员将步骤一中备好的花生壳从进料管12投加至罐体3的内部，将罐体3的内部填满后，重新将帽盖14拧紧在进料管12上，密封进料管12。然后，启动步进电机1，步进电机1正向转动，带动内杆7正向转动，由于内杆7与外杆8在竖直方向上滑动连接，而在周向上
锁死，因此，外杆8正向转动。又由于外杆
8与上腔室5顶壁的螺纹孔Ⅰ螺纹连接，因此，外杆8在正向转动过程中向下移动，推动活塞4向下滑动，将下腔室6内的B溶液通过输液管10压送至罐体3的内部。
[0062] 随后，步进电机1反向转动，带动内杆7和外杆8反向转动，外杆8反向转动的过程中向上移动，活塞4在弹性件9的作用下向上滑动，下腔室6的体积增大、内压减小，因此，储液罐内的B溶液被吸入下腔室6内，从而实现B溶液自动添加。上述过程中，进液管11上的第一单向阀和输液管10上的第二单向阀能够阻止B溶液回流。
[0063] 当B溶液充满罐体3后，再次启动步进电机1，步进电机1缓慢正向转动，外杆8推动活塞4缓慢向下滑动，增大下腔室6的内压，下腔室6内的B溶液经输液管10进入罐体3内，从而增大罐体3内部的液压。步进电机1缓慢正向转动3-5圈后，关闭步进电机1，迫使B溶液中的硒元素浸入花生壳的内部深处，提高硒元素的渗透率，从而提高花生壳的含硒量。
[0064] 花生壳在B溶液中高压浸泡一段时间后，工作人员打开调节开关，控制出液管13的流量，具体地，工作人员将杆状物例如
铁杆插入圆筒23内，转动铁杆，利用杠杆原理能够较为轻易地转动螺纹调节杆Ⅰ17和螺纹调节杆Ⅱ18，使得螺纹调节杆Ⅰ17向右移动，螺纹调节杆Ⅱ18向左移动，从而使得阀板16向右滑动，阀板16的通水孔21与出液管13重合，通过控制阀板16的滑动量来控制通水孔21与出液管13的重合面积，从而调节出液管13的流量，使得罐体3内的溶液以较低流量在较高液压下流出罐体3。在打开调节开关前，启动步进电机1正向转动，外杆8推动活塞4向下滑动，下腔室6内的B溶液经输液管10压送至罐体3内，由于输液管10位于罐体3的底部，而出液管13位于罐体3的顶部，因此，新的B溶液推动罐体3内的溶液从出液管13离开，花生壳
接触新的B溶液。一段时间后，工作人员关闭调节开关，再次启动步进电机1缓慢正向转动3-5圈，增大罐体3内的液压，使得花生壳高压浸泡在新的B溶液中，从而提高花生的含硒量。
[0065] 最终，经过几次B溶液的更新后，完成花生壳的高压浸泡工作，工作人员转动排料管24上的开关件，将开关件取下，罐体3内的花生壳和溶液从排料管24排出，将花生壳收集起来得到内部深处含有硒元素的含硒花生壳，且含硒量高，同时将溶液
回收利用。
[0066] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干
变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。
