本发明属环保农业，具体涉及一种基于煤泥的碳基土壤调理剂及其制备方法、系统和应用。
背景技术：
1、煤泥指煤粉含水形成的半固体物，呈碱性，主要包括炼焦煤选煤厂的浮选尾煤、煤水混合物产出的煤泥、矿井排水夹带的煤泥、矸石山雨水冲刷下来的煤泥等。由于煤泥具有高水分、高粘性、高持水性和低热值等诸多不利条件，综合利用难度大。煤泥的组成也非常复杂，含有不同成分、不同含量的有机质、营养物质，例如磷、钾、钙、镁、硫、铁、铜、锌、锰、钼、硼；植物有益元素，例如硅、钛、镍等，或有害重金属元素铅、镉、铬等。每年都产生大量不同种类的煤泥，除占用大量土地外，干燥的煤泥会产生煤粉，而煤粉随风飘散会对生态环境造成严重影响，若不进行有效处理，将极大地危害人们的身体健康。
2、现有技术cn112079673a一种利用煤泥和农产品制取的有机肥，将煤泥直接与中药废渣进行混合，减少了对煤泥中的有机质、腐植酸和活性菌等物质的损失。然而上述是将煤泥直接进行利用，煤泥中含有重金属元素，直接进行利用会对土壤造成一定的损害。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于煤泥的碳基土壤调理剂及其制备方法。
2、为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下。
3、本发明第一方面提供了一种基于煤泥的碳基土壤调理剂所述碳基土壤调理剂，按照质量份数计，是由以下原料制备：
4、煤泥10份～90份，活化剂2份～15份，营养物质4份～40份、有机质10份～50份，ph值调节剂4份～20份；
5、所述活化剂由硫酸溶液、硝酸溶液和磷酸溶液复配而成；硫酸溶液、硝酸溶液和磷酸溶液的质量比为20～22：30～33：50～53；
6、所述ph值调节剂由硫酸铜、硫酸亚铁和磷酸二氢钾复配而成；硫酸铜、硫酸亚铁和磷酸二氢钾的质量比为40～44：30～32：30～32；
7、所述基于煤泥的碳基土壤调理剂是先将煤泥与活化剂混合，再加入ph值调节剂、营养物质和有机质得到的。
8、本发明中的活化剂能够使煤泥中的营养成分释放出来，实现了对煤泥中营养成分的充分利用，进而提高了碳基土壤调理剂中的活性营养成分。此外，活化剂中的硫酸和ph值调节剂中的硫酸铜，均含有硫酸根离子，可以和煤泥中所含的有害重金属元素铅、镉、铬等离子形成稳定的硫酸盐，使其失去生物活性，实现了煤泥的无害化处理。再通过添加营养物质和有机质从而进一步提高碳基土壤调理剂对土壤的调理效果。
9、在另一个优选的实施例中，所述活化剂中，所述硫酸溶液的质量百分比浓度为96％～98％，所述硝酸溶液的质量百分比浓度为65％～69％，所述磷酸溶液的质量百分比浓度为83％～85％。
10、在另一个优选的实施例中，所述营养物质由硝酸铵钙、生物质灰、水淬渣和硼渣复配而成；所述有机质由秸秆、锯末、鸡粪和厨余垃圾复配而成。
11、在另一个优选的实施例中，所述营养物质中，硝酸铵钙、生物质灰、水淬渣和硼渣的质量比为10～12：40～43：30～33：20～22。生物质灰中含有的钙、镁、钾、磷等元素能够为土壤提供养分，提高植物的养分吸收能力；水淬渣中的孔隙结构能够增加土壤的孔隙度和透气性；硼渣能够提供硼元素，促进作物的根系发育以及叶片的光合作用，提高作物的产量和品质。
12、在另一个优选的实施例中，所述有机质中秸秆、锯末、鸡粪和厨余垃圾的质量比为30～33：20～22：20～22：30～33。
13、本发明第二方面提供了一种碳基土壤调理剂的制备方法，所述碳基土壤调理剂为本发明第一方面提供的碳基土壤调理剂，包括以下步骤：
14、按照质量份数配比称取各原料；
15、将煤泥切片，球磨，过筛后得煤泥粉，将煤泥粉活化剂进行混合，得到活化后的煤泥；
16、将活化后的煤泥与ph值调节剂、营养物质和有机质混合，造粒，烘干，冷却，筛分后得到碳基土壤调理剂。
17、煤泥经过球磨后能够提高煤泥的比表面积，再经活化剂活化后，煤泥表面会形成凹坑，进一步提高了煤泥粉粒的比表面积，通过球磨和活化剂的共同作用，扩大了煤泥与土壤的接触面，使得到的碳基土壤调理剂更有利于土壤吸持和植物吸收。
18、本发明在另一个优选的实施例中所述化学活化的时间为3min～10min；温度为5℃～40℃；过筛的目数为80目～200目，以增加煤泥的比表面积。
19、本发明在另一个优选的实施例中，所述碳基土壤调理剂的粒径为2mm～6mm。
20、本发明第三方面提供了一种基于煤泥的碳基土壤调理剂在提高农作物产量中的应用。其中，基于煤泥的碳基土壤调理剂为本发明第一方面提供的基于煤泥的碳基土壤调理剂。
21、本发明第四方面提供了一种用于制备基于煤泥的碳基土壤调理剂的系统，所述基于煤泥的碳基土壤调理剂为本发明第一方面提供的，所述基于煤泥的碳基土壤调理剂的系统包括依次连接的煤泥切片机、煤泥烘干机5、球磨机6、活化搅拌机7、搅拌混合机11、造粒机17、烘干机19、冷却机20、筛分机21、包装机23、装载机24和成品仓库；
22、所述筛分机21的底部连接有粉碎机22，用以对所述筛分机21底部的颗粒进行粉碎，所述粉碎机22与所述造粒机17连接。
23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
24、(1)本发明通过活化剂能够使煤泥中大量的营养元素释放出来，有效提高了碳基土壤调理剂的活性营养成分。活化剂中的硫酸和ph值调节剂中的硫酸铜，均含有硫酸根离子，可以和煤泥中所含的有害重金属元素铅、镉、铬等离子形成稳定的硫酸盐，使其失去生物活性，实现了煤泥的无害化处理。再通过配入营养物质和有机质，使碳基土壤调理剂质量和应用效果明显优于同类土壤调理剂和肥料，可更好地改良土壤、提高地力，提高农作物产量，改善农产品品质。本发明中的碳基土壤调理剂，消除了煤泥对生态环境的污染，实现了资源化的综合利用。
25、(2)本发明在制备碳基土壤调理剂中，先对煤泥进行球磨，使煤泥粉粒的比表面积大幅增加，再通过活化剂使煤泥的表面形成大小不同的凹坑，进一步提高了煤泥粉粒的比表面积，通过球磨和活化剂二者的配合，有效提高了煤泥与土壤的接触面，得到碳基土壤调理剂更有利于土壤吸持和植物吸收。
26、(3)本发明可使煤泥中的营养元素更好地释放，大大提高了煤泥中植物营养元素利用率，与现有技术相比，无害化处理和资源化综合利用更彻底；本发明装备投资少，资源化利用成本低，产品质量优，应用效果好。
1.一种基于煤泥的碳基土壤调理剂，其特征在于，所述碳基土壤调理剂，按照质量份数计，是由以下原料制备：
2.根据权利要求1所述的一种基于煤泥的碳基土壤调理剂，其特征在于，所述活化剂中，硫酸溶液的质量百分比浓度为96％～98％，硝酸溶液的质量百分比浓度为65％～69％，磷酸溶液的质量百分比浓度为83％～85％。
3.根据权利要求1所述的一种基于煤泥的碳基土壤调理剂，其特征在于，所述营养物质由硝酸铵钙、生物质灰、水淬渣和硼渣复配而成；所述有机质由秸秆、锯末、鸡粪和厨余垃圾复配而成。
4.根据权利要求3所述的一种基于煤泥的碳基土壤调理剂，其特征在于，所述营养物质中，硝酸铵钙、生物质灰、水淬渣和硼渣的质量比为10～12：40～43：30～3：20～22。
5.根据权利要求3所述的一种基于煤泥的碳基土壤调理剂，其特征在于，所述有机质中，秸秆、锯末、鸡粪和厨余垃圾的质量比为30～33：20～22：20～22：30～33。
6.一种权利要求1～5任一项所述的碳基土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种碳基土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述活化的时间为3min～10min，所述活化的温度为5℃～40℃；
8.根据权利要求6所述的一种碳基土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述碳基土壤调理剂的粒径为2mm～6mm。
9.一种权利要求1所述的基于煤泥的碳基土壤调理剂在提高农作物产量中的应用。
10.一种用于制备权利要求1所述的基于煤泥的碳基土壤调理剂的系统，其特征在于，所述基于煤泥的碳基土壤调理剂的系统包括依次连接的煤泥切片机(4)、煤泥烘干机(5)、球磨机(6)、活化搅拌机(7)、搅拌混合机(11)、造粒机(17)、烘干机(19)、冷却机(20)、筛分机(21)、包装机(23)、装载机(24)和成品仓库(25)；
