技术领域
本发明属于新型缓控释肥技术领域，主要涉及一种湿法活性炭基硫酸钾生产工艺,尤其是一种以湿法活性炭为基底附带土壤改良作用的硫酸钾缓释肥。
背景技术：
我国是一个农业大国，但同样是一缺钾的大国，我国的土地以酸性的红壤居多，在我国长江以南的耕地土壤中的钾含量普遍偏低。据中国农业科学院的调查，中国土壤缺钾现象正从南方向北方扩大，缺钾的面积也逐年增大，缺钾已成为许多地区农作物增产的主要制约因数。
2015年国内总的钾肥产量将达到533万吨（折纯K2O%）。而同期国内表观需求量为770万吨，不足部分约237万吨仍需要进口，进口依赖度为30.8%。
平衡施肥的概念应该是氮:磷:钾为1:0.42:0.42，我国农业部门提倡的是1:0.42:0.3，然而我国肥料的实际应用情况是1:0.38:0.12，钾的使用量严重不足。
硫酸钾是比较有特色的钾肥品种,国内外普遍施用，硫酸钾含有钾、硫两种营养元素,主要用作钾肥,同时也是世界上重要的硫肥之一。硫酸钾与氯化钾的比较优势是没有忌禁作物，所有作物都适宜施用。此外，硫酸钾还具有分解度和临界相对湿度高的特点,因此,物理化学性质最为稳定。
根据中国农业部门的研究资料, 硫酸钾中的硫有很大优势。今后中国硫需求量将会较大，一方面作物高产会带走硫，需要补充；另一方面，大气带入硫越来越少。目前中国30%的耕地缺硫,面积为4千万公顷;有20%的耕地潜在缺硫,中国需要增施硫肥的耕地面积约占1/2,碱性土壤约占 1/2,因此,硫酸钾有广阔的肥料施用空间。
但作为水溶性速效肥，钾肥的利用率非常低，仅有35%～50%，比世界平均水平低十几个百分点。
大力调整产品结构,开发高效、环保新型肥料，依托产业优势开发、打造精细钾化工产业链，是“十三五”时期，我国钾肥行业实现绿色发展重点采取的措施之一。国际肥料专家们一致认为“21世纪的肥料是缓释、控释肥料”。借力于缓释、控释技术，可以将钾肥的利用率相对提高30%，这就相当于每年30%的钾肥进口可以归零，不用进口钾肥就可以满足国内需求。
活性炭就可以起到这个作用，活性炭在众多领域有着重要的用途，在化工生产上它有催化、吸附、助滤等等功效。在农业上也有着极其优异的效果，活性炭是一种多孔体，通气性和透水性特别好；容重小，表面积大，吸水、吸气能力强，有利于保水保肥；除含有大量的高分子碳水化合物之外，还含有多种矿物质营养，可提供作物所需的营养元素，提高土壤肥力；活性炭可以调节土壤的PH值和水、肥、气、热状况；活性炭还可以改善微生物生存环境，为许多重要微生物的生长和繁殖提供了有利的条件。微生物呼吸释放的CO2可以提高作物附近的CO2浓度，在白天增强光合作用，增加有机物的积累，在夜里抑制呼吸作用，减少有机物的消耗，从而达到作物增产的效果。微生物的代谢可为作物的生长提供氮肥，减少氮肥的使用量。这对整个环境的影响是巨大的，因为氮肥释放的N2O对温室效应的影响要比CO2高出300多倍。活性炭施入土壤以后利用自身超强的吸附性像海绵一样把土壤中作物生长所需要的营养元素吸附在它周围，一是可以防止流失，二是可以达到缓释的效果，这对作物的生长极为有利。
施用活性炭，可以改善土壤结构、增加土壤含水量、提高土壤温度、增强土壤酶的活性、增加土壤微生物数量、强化土壤通气状况、提高土壤溶液浓度和土壤氢离子浓度、大幅度提高土壤碳库容量。
技术实现要素：
针对上述存在的不足或需求，本发明提供一种湿法活性炭基硫酸钾生产工艺，本发明属于物理吸附型缓释硫酸钾的生产工艺，本发明将活性炭生产和硫酸钾生产有机地组合在一起，使得活性炭的生产既抛弃了物理法的高温炉，又避免了化学法巨量的清洗污水，极大地简化了工艺、显著的降低了成本。
本发明通过下列技术方案实现：一种湿法活性炭基硫酸钾生产工艺，包括下列步骤：
（1）将生物质或有机物粉碎至5～400目得到原料粉末；
（2）将步骤（1）所得原料粉末与酸溶液按重量比为1:（10～100）混合，在20～160℃下反应10秒～36小时，得到反应物；
（3）将步骤（2）所得反应物经固液分离得到固体产物和滤液；滤液回收；
（4）将步骤（3）所得固体产物用氢氧化钾中和至pH6.0～8.0，得到中和反应物；
（5）步骤（4）的中和产物经固液分离得到固体成品和滤液，固体成品烘干至含水率20～30%即为湿法活性炭基硫酸钾，将滤液经浓缩生产工业级硫酸钾。
进一步的，所述步骤（1）中生物质原料是植物或农业剩余物，如秸秆、甘蔗渣、糠醛渣、果壳果仁、竹木下脚料、纤维素废料等。
进一步的，所述步骤（1）中有机物原料是含碳化合物或碳氢化合物及其衍生物的有机物或其废料，如废旧布头、石油下脚料、糖、淀粉、有机废料等。
进一步的，所述步骤（1）所得生物质或有机物粉末喷水至润湿，或者以1～10倍的水进行溶解。
进一步的，所述步骤（2）的酸溶液是浓度为60wt%以上的硫酸或工业废酸，工业废酸如废硫酸、烷基化废硫酸、钛白废酸、酸洗废酸等。
进一步的，所述步骤（2）的反应是在搅拌下进行或者在振荡频率为40～60次/分钟进行振荡反应。
进一步的，所述步骤（3）的固体产物为夹带大量浓硫酸的湿法活性炭。
进一步的，所述步骤（3）中滤液即为净化后的工业硫酸。
进一步的，所述步骤（4）中的氢氧化钾为固碱、液碱或废碱。
进一步的，所述步骤（5）中的滤液经浓缩生产工业级硫酸钾。
本发明限定使用湿法活性炭，其比表面积超过1000m2/g，碘吸附值超过800mg/g，除了与普通活性炭一样有高的比表面积和吸附性能这一共性外，其表观则是柔性、弹性、无粉尘的，完全有别于常规活性炭，其吸水率高达10～20倍（常规活性炭吸水率在2倍左右），保水性优异，覆盖五厘米土层的湿法活性炭，在阳光下曝晒半个月（杜绝露水），水份仍然可以保持在40%。施入地里不腐烂、不变质，能长期保持较好的吸附、脱附能力，对后续施入地里的水溶性肥料也具有吸附性，使得被吸附的那部分水溶肥成为缓控释肥料。
首先，将粉碎好并配以一定量水拌匀的秸秆或其它有机废料，与一定浓度的浓酸在反应器反应，加热并搅拌，生成保水性好，吸水率高达10～20倍的湿法活性炭（常规活性炭吸水率在2倍左右）。搅拌时间根据物料、酸浓度、加酸量、加热方式不同具体确定，待反应完全后，分离固液两相，液体返回循环，固体产物移入中和反应器，边搅拌边加氢氧化钾以调节酸度在。调节好酸度后分离固液两相，液体浓缩生产工业级以上的硫酸钾，固体烘干包装入库。烘干时限定水分不小于20%有利于保持湿法活性炭的稳定性。用氢氧化钾和湿法活性炭吸附的浓硫酸进行中和反应，过滤分离后得到高效、低成本并带有土壤改良作用的湿法活性炭基硫酸钾。
本发明的有益效果如下：
其一，当前缓释肥料普遍存在生产成本过高的问题，一般高于常规肥料的2～4倍，致使该种肥料绝大部分只用于经济价值高的花卉、蔬菜、草坪等生产中，限制了它的广泛使用。
而本发明的湿法活性炭基硫酸钾缓控释肥则完全不存在这一问题，由于工艺简单，选用的基底湿法活性炭成本低于硫酸钾自身的成本，因此湿法活性炭基硫酸钾缓控释肥成品的成本不高于速效肥本身。
因为在提高肥料性能的同时降低了生产成本，对加速该类肥料的大田化、普及化具有极大的意义。
其二，目前的硫酸钾肥料功能单一，只是起到补充营养元素的作用，而且肥料的有效利用率不高，易流失。
而本发明的湿法活性炭基硫酸钾缓控释肥不光能延缓硫酸钾在土壤中的释放速度，提高硫酸钾的利用率，而且能吸收此后施入地里的部分速效肥使其转化为缓控释肥料，发挥持久的缓控释机能。
其三，本发明的湿法活性炭基硫酸钾缓控释肥具有改善土壤结构、增加土壤含水量、提高土壤温度、增强土壤酶的活性、增加土壤微生物数量、强化土壤通气状况、提高土壤溶液浓度和土壤氢离子浓度、大幅度提高土壤碳库容量。经过若干年的施用，贫瘠地都可以变为海绵田。
其四，本发明的湿法活性炭基硫酸钾缓控释肥改善了硫酸钾的物理性状，在各种气候环境下均不会吸潮结块。
其五，目前的缓控释肥基本上就是包膜肥，而其包膜大都局限于降低肥料的释放速度，功能单一，本身对作物和土壤不起任何有效作用。而本发明无需包膜处理，且缓释剂功能强大。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例一：
（1）将麦秆粉碎至80目，得麦秆粉500g，并喷水1000g进行润湿；
（2）按步骤（1）麦秆粉与浓度为93wt%的硫酸的重量比为1:10，将步骤（1）所得麦秆粉与硫酸混合，并置于微波炉中在700W、2450MHz（相当于120℃左右）下加热反应20分钟，取出搅拌后再置于微波炉中加热15分钟，得到反应物；
（3）将步骤（2）所得反应物经固液分离得到固体产物和滤液。
（4）将步骤（3）所得固体产物用浓度为30%的废氢氧化钾中和至pH7左右。
（5）将步骤（4）将中和产物经固液分离得到固体成品和滤液，固体成品即为湿法活性炭基硫酸钾。
滤液经浓缩生产工业级硫酸钾。
检测结果如下：
湿法活性炭基硫酸钾重量1505g(干基689.6g)，水份51.7%，pH7.1，活性炭含量36.97%，碘值322，亚甲蓝4.1ml，K2O含量34.04%（硫酸钾63.02%），SO223.12%,养分28天的累积养分释放率53.2％（标准要求≤75%）。
实施例二：
（1）将甘蔗渣粉碎至100目，得甘蔗渣粉1000g，并喷水1000g进行润湿；
（2）按步骤（1）甘蔗渣粉与浓度为98wt%的硫酸按重量比为1:20混合，并在100℃下搅拌反应4小时，得到反应物；
（3）将步骤（2）所得反应物经固液分离得到固体产物和滤液。
（4）将步骤（3）所得固体产物用浓度为32%的液体氢氧化钾中和至pH7.0左右。
（5）将步骤（4）将中和产物经固液分离得到固体成品和滤液，固体成品即为湿法活性炭基硫酸钾。
滤液经浓缩生产工业级硫酸钾。
检测结果如下：
湿法活性炭基硫酸钾重量2823.5g(干基1371.2g)，水份51.44%，pH7.0，活性炭含量35.01%，碘值306，亚甲蓝3.8ml，K2O含量35.12%（硫酸钾65.02%），SO223.12%,养分28天的累积养分释放率45.7％。
实施例三
（1）将稻秆粉碎至400目，得稻秆粉100g，并喷水50g进行润湿；
（2）按步骤（1）稻秆粉与浓度为65wt%的硫酸按重量比为1: 100混合，并在160℃下反应8小时，得到反应物；
（3）将步骤（2）所得反应物经固液分离得到固体产物和滤液。
（4）将步骤（3）所得固体产物用粉状氢氧化钾中和至pH7.0左右。
（5）将步骤（4）中和产物固体成品即为湿法活性炭基硫酸钾。
检测结果如下：
湿法活性炭基硫酸钾重量643.7g(干基487.8g)，水份24.22%，pH6.9，活性炭含量10.66%，碘值83，亚甲蓝1.1ml，K2O含量48.26%（硫酸钾89.34%），SO232.86%,养分28天的累积养分释放率58.1％。
实施例四
（1）将花生壳粉碎至150目，得花生壳粉10kg，并喷水2kg进行润湿；
（2）按步骤（1）花生壳粉与浓度为98wt%的硫酸按重量比为1:20混合，并在20℃下反应36小时，其间每2小时搅动一次，得到反应物；
（3）步骤（2）所得反应物不必固液分离。
（4）将步骤（3）所得固体产物用浓度为50%的氢氧化钾中和至pH7左右。
（5）将步骤（4）所得中和固体成品即为湿法活性炭基硫酸钾。
检测结果如下：
湿法活性炭基硫酸钾重量72.2kg(干基39.4kg)，水份45.43%，pH7.2，活性炭含量11.68%，碘值103，亚甲蓝1.2ml，K2O含量47.71%（硫酸钾88.32%），SO232.86%,养分28天的累积养分释放率41.5％。
实施例五
（1）将糠醛渣粉碎至100目，得糠醛渣粉100kg，并喷水100kg进行润湿；
（2）按步骤（1）糠醛渣粉与浓度为95wt%的硫酸的重量比为1:12，将步骤（1）所得糠醛渣粉与硫酸混合，并在130℃下反应8小时，得到反应物；
（3）将步骤（2）所得反应物经离心机固液分离得到固体产物和滤液。
（4）将步骤（3）所得固体产物用浓度为60%的氢氧化钾中和至pH7.0。
（5）将步骤（4）将中和产物经离心机固液分离得到固体成品和滤液，固体成品烘干至水份20%即为湿法活性炭基硫酸钾。
滤液经浓缩生产工业级硫酸钾。
检测结果如下：
湿法活性炭基硫酸钾重量1505g(干基689.6g)，水份517%，pH7.1，活性炭含量36.97%，碘值322，亚甲蓝4.1ml，K2O含量34.04%（硫酸钾63.02%），SO223.12%,养分28天的累积养分释放率48.3％。