電子束法煙氣脫硫技術與產物硫胺的應用
1、中國土壤的缺硫情況
硫是繼氮、磷、鉀之后第4種作物需要的中量營養(yǎng)元素，其需要量與磷相當，對某些作物甚至超過磷。由于硫元素常隨傳統(tǒng)的含硫化肥(硫按、過磷酸鈣等)進人農田，因而掩蓋了土壤缺硫和對硫肥的需求。60年代以后，主要由于高濃度尿素的使用，隨化肥施人的硫大量減少及農作物產量增加，自土壤吸收的硫也相應增加，因而造成世界范圍較普遍的缺硫現象。
據我國13個省1023個縣的8521個土壤樣品的測定結果，有效硫低于臨界值的樣品有2671個，占樣品總數的31.3%。據云南中南部、廣東西部、廣西東部及海南中南部20個州、地的1460個土壤樣品公驗結果，嚴重缺硫(有效硫小于10mg/kg)的土壤為42.9%，輕度缺硫(小于20mg/kg)的土壤為47.3%，不缺硫的土壤僅為9.8%。目前我國土壤中的硫主要通過施用普鈣補充，普鈣中含有13.9%的硫。1993年我國年產普鈣折合為307.8萬t，由此帶入硫為270萬t;施硫按60萬t帶入硫14萬t;每年隨50萬t硫酸鉀帶入硫8萬t，合計施硫292萬t。
據分析，現在每年尚需補充120萬t硫才能維持養(yǎng)分平衡。據不完全統(tǒng)計，自前全國有54個地區(qū)報道施硫肥對作物有增產效果，分布達17個省。施硫肥有效的農作物有20余種。施硫肥不僅增加作物產量，還能提高產品質量。如增加花生的含油量和蛋氨酸含量;增加油菜不飽和脂肪酸及亞油酸含量;提高水果的可溶糖含量和降低葡萄的酸度等。施硫肥還能增加作物的抗旱、抗寒性，控制作物病蟲害，并有改良土壤的作用。
2、對硫胺的需求
硫胺主要作為化肥原料，它一直是我國的一個化肥品種，只是60年代以后用量大大減少。作為肥料，一是可以單獨施用，如直接撒人水稻田;二是摻于其他肥料中制成復合肥。由于硫胺的熱分解溫度較高(約280℃)，在生產復合肥時，加人一定量的硫胺可以改善造粒性能，提高生產效率。硫胺的非化肥應用，如農藥、粘膠纖維、含硫染料、橡膠制品、礦石浸取、食糖脫色等，也在大量增加，1991年這方面用量達150萬t。
目前我國的土壤缺硫現象已經比較普遍。據美國硫研究所預測，假設中國的糧食產量每年仍以3%一4%的速度增產，而硫肥的消費仍保持現有水平，則到2000年，每年缺硫260萬t;到2010年，每年缺硫410萬t。若硫不能及時補充，將嚴重影響糧食等農作物產量。生產普鈣需要硫酸，由于國內硫酸供應緊張，普鈣的增產受到限制。目前國內無專門生產硫胺的廠，只是由焦化廠、冶煉廠的廢氣回收及生產的副產品，產量有限。1985年為60萬t，1995年僅31萬t，1998年54萬t。硫錢適于做復合肥的原料，市場前景很好。
3、硫胺是生產復合肥的優(yōu)質原料
中國氮肥產量及化肥消費量均居世界第一。目前，我國單位耕地面積的施肥量達293kg/hm2，其中主要是氮肥。氮素施用量超過世界平均水平3倍多。如美國的谷物產量比中國高10%，而每噸谷物的化肥投人量只有中國的1/3。中國的氮肥單位面積施用量是美國的4倍，而其他養(yǎng)分如磷、鉀等則遠低于美國。作物吸收氮素是有限的，若過量施用，則過量的氮素通過雨水滲人地下，引起地下水的硝酸鹽污染。硝酸鹽進入人體會在口腔和腸道中迅速轉化為亞硝酸鹽，并進一步形成亞硝基化合物，從而引起食道癌、胃癌等消化系統(tǒng)癌癥。據中國農業(yè)科學院土壤肥料研究所連續(xù)3a對北京、天津、河北、山東等4省市的多個縣、市的地下水和飲用水進行檢測表明，在103個采樣中，有49個水樣的硝酸鹽含量超過國際上通
常飲用水中50mg/L含量限值，26個水樣超過100mg/L(中國飲用水中硝酸鹽含量標準為80mg/L)，含量最高的達300~500mg/L。從這些情況不難看出，為提高單位面積產量，不只是增加化肥施用量，更重要的是注重科學施肥。今后要提倡測土平衡施肥，即對某地區(qū)的土壤養(yǎng)分及作物養(yǎng)分利用狀況進行調查，針對土壤實測情況和作物不同需求配制各種復合肥和專用肥。特別要注意控制氮肥的用量，增加磷、鉀及其他中微量元素的施用。
為適應農亞發(fā)展的需要，要提高高濃度化肥(如尿素、硝銨、磷錢、過磷酸鈣等)和復合肥的比例。在發(fā)達國家，特別注重發(fā)展各種形式、不同養(yǎng)分和不同比例的復合肥，復合肥占化肥的比重達70%以上，而我國現在僅占10%左右。根據農業(yè)部的規(guī)劃，到2000年，我國化肥總產量將達到1.44億t(實物)，復合肥比例要提高到30%，即4300萬t。作物需要的營養(yǎng)元素，除來自空氣和水外，其他營養(yǎng)元素需要量占5，5%，氮/磷(或氮/硫)比為4:1。若以復合肥中一般加硫胺8%一10%計，則在規(guī)劃的4300萬t復合肥中，需硫胺約400萬t，這樣可增加硫素約100萬t，約為2000年缺硫260萬t的40%。硫胺還可作為生產忌氯經濟作物(煙囪、茶葉、水果等)專用肥硫酸鉀的優(yōu)質原料。中國每年要進口50多萬噸硫酸鉀，以滿足一些經濟作物的需要。國際市場上硫酸鉀比氯化鉀價格高l倍，每噸約200美元以上。硫胺和氯化鉀復分解反應可以生產硫酸鉀并副產氮、鉀復混肥。硫胺含21%的硫和24%的氮，具有良好的造粒性能，是生產多種復合肥的優(yōu)良基礎肥料。在復合肥市場上，硫胺比尿素、氯化鉸、碳酸氫按等含氮肥料有明顯的競爭優(yōu)勢。據國家化肥部門預測，硫胺每年可銷售出500萬t以上，市場前景很好。
4、潛在的硫資源
硫鐵礦是我國目前主要的硫資源。但由于我國硫鐵礦的硫品位較低約(約18%)，且多系地下開采，開采成本較高。盡管1991年我國硫鐵礦的產量達570萬t，但仍難以滿足工農業(yè)發(fā)展對礦的需求。我國一個潛在的硫資源是一些含硫量很高的近海油、氣田，但近期內尚不能實現大規(guī)模開采。另一個潛在的硫資源是燃煤煙氣。1998年全國燃煤13.6億t，其中火電燃煤約占36%，為4.90億t，以后還會逐年增加。按燃煤平均含硫量1.2%計，則每年有約588萬t硫隨電廠煙氣排放，這是一個比較現實的潛在硫資源。若用電子束脫硫，既凈化了煙氣，又可以方便地回收這部分硫，實現廢氣資源綜合利用。1998年全國電力總裝機容量為277GW，其中火電約205GW。在火電中200MW及以上機組約占45%，為92GW。若這些大機組中有10%采用電子束脫硫技術，脫硫率90%，則每年可脫除SO2104萬t(假設煤中含硫量2.5%，機組年運行5000h)，耗液氨55萬t(這個數字僅為我國1995年液氨產量的2%，為當年小型化肥廠液氨產量的3.5%)，可生產硫胺214萬t。這樣，可以大大緩解目前市場上硫胺的緊缺。
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