CN102344324A - 一种湿法脱硫废弃物脱碱改性肥料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种湿法脱硫废弃物脱碱改性肥料,以电厂湿法脱硫废弃物-脱硫石膏、酸溶壳聚糖、壳寡糖、化肥物质及助剂组成。制造方法为:先分别配制酸溶壳聚糖、壳寡糖、化肥物质及助剂等添加料。再将电厂脱硫石膏同添加料按比例配制,之后将混合物经过干燥、粉碎、用200目筛过滤,即得脱碱改性肥料。本发明对电厂脱硫废弃物进行了合理利用、导入了有机质,在保证肥效、增磷保水的同时,配合微生物作用以达到增加土壤自我修复的功效,对盐碱土壤的改良利用效果显著。

Description

一种湿法脱硫废弃物脱碱改性肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性复合肥料领域,特别涉及一种盐碱地土壤改性复合肥料。
背景技术
盐碱土是盐土和碱土的统称,据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计,全球盐碱土面积已达9.5x108hm2,据统计,我国有0.35亿公顷盐碱地,分布在23个省(市、自治区)。土壤盐碱化不仅导致土壤生产力降低,而且引发诸多生态环境问题,随着土地资源的紧张,必须寻求有效措施防治和改良盐碱土壤。
目前,改良盐碱地的方法很多,主要有水利改良、培肥土壤、化学改良、客土改良、压砂改良、种稻改良等。但上述方法也存在许多问题和不足,如水利改良法就涉及水资源是否丰富以及处理水的排放问题;单纯的化学改良固然可以减低土壤的总盐量,但是并未从根本上消除土壤中有害盐类的存在;客土改良又涉及改良成本等问题。
缺磷是盐碱土的一种土壤通病,土壤中存在的铁、铝、钙盐,很容易与施用的磷作用,生成不溶于水的磷酸铁、磷酸铝和磷酸钙,从而大大降低了磷的有效性。
土壤生物活动有利于改善土壤有机质,增加有效养分,改良土壤结构,改良有机质主要包括;如多糖、蛋白质和肽等及土壤生物分泌的有机酸均增加土壤的CO2浓度,溶于水形成碳酸又与碳酸钙反应产生钙离子再置换出钠离子。经灌溉水淋洗后降低土壤盐渍度。
发明内容
为了解决我国盐碱土壤的问题,本发明利用热电厂湿法脱硫废弃物-脱硫石膏,再添加酸溶壳聚糖、壳寡糖和土壤增效化肥物质并补充土壤改良必备的铁、钾、锌等元素,从而提供一种能够起到脱碱保水、增肥效、能促进农作物的生长并强化土壤自我修复的功效的复合肥料。本发明的技术依据是:
脱硫石膏和天然石膏的主要成分都是CaSO4·2H2O,且脱硫石膏富含S、Ca、S1等植物必需或有益的矿质营养,能够替代天然石膏改良盐碱土壤。利用石膏改良盐碱土壤是一种方便有效的方法,其原理是石膏溶解产生Ca2+能够代换土壤胶体中的Na+,从而降低土壤的碱化度、pH值以及土壤黏粒的分散性,增加土壤透水性。利用脱硫石膏替代天然石膏改良盐碱土壤,不仅避免了其储存过程中对环境的二次污染,实现了工业废弃物资源化利用,而且降低了盐碱土壤改良成本,对燃煤烟气脱硫石膏资源化利用和农业可持续发展具有重要的意义。
壳聚糖、壳寡糖的加入有利于改善土壤有机质,吸水、保水,改良土壤结构,并且可以活化植物细胞,促进生长,增强抗病虫害能力,提高作物产量,改善农产品品质,可用做无公害、无污染的效果。由于壳寡糖和壳聚糖的分子结构上存在氨基和羟基的特殊结构,使得它们对具有一定离子半径的一些金属离子在一定PH值条件下具有螯合作用。尤其是对Hg、Pb、Cr、Cd等重金属元素的螯合更强一些,更具特色,这使得土壤碱化引起物理性质恶化(表现为渗透胁迫、营养缺乏胁迫、离子毒害作用和生理代谢紊乱)情况得到更进一步的改善。而且壳寡糖和壳聚糖螯合盐的吸水、保水性能也非常高,并减低了由蒸发作用所造成的地下含盐水沿土壤毛细缝隙上升的现象,达到压盐、洗盐的作用。
缺磷是盐碱土的一种土壤通病,改良肥不仅富含磷元素而且添加了土壤改良必须的铁、钾、锌等元素,为植物生长创造了良好的环境。施用脱碱改性肥料与铁、铝、钙形成壳聚糖铁、铝、钙络合盐,从而抑制铁、铝等与磷酸的固定作用,这样可以把磷酸释放出来供植物吸收。
本发明涉及一种湿法脱硫废弃物脱碱改性肥料,常温状态下为浅棕色固体粉末,其具体组成成分和重量份为:
脱硫石膏:                30.0~50.0
酸溶壳聚糖:              0.1~3.0
壳寡糖:                  0.1~1.0
化肥物质:                40.0~55.0
助剂:                    0.5~5.0
其中:
酸溶壳聚糖的组成:1.0~3.0重量份壳聚糖、2.0重量份醋酸,所述的壳聚糖的脱乙酰度≥98%。
化肥物质的组成:10.0~20.0重量份磷酸二铵、10.0~20.0重量份尿素、5.0~10.0重量份硫酸铵、5.0~10.0重量份硝酸铵。
助剂的组成:0.2~3.0重量份硝酸钾、0.1~2.0重量份乙酸锌、0.1~2.0重量份硝酸铁。
上述湿法脱硫废弃物脱碱改性肥料,其最优组成成分和重量份为:
脱硫石膏:        50.0
酸溶壳聚糖:      2.5
壳寡糖:          0.8
化肥物质:        50.0
助剂:            4.0
其中:
所述的酸溶壳聚糖的组成:2.0重量份壳聚糖、2.0重量份醋酸;所述的壳聚糖的脱乙酰度≥98%。
所述的化肥物质的组成:15重量份磷酸二铵、20.0重量份尿素、10.0重量份硫酸铵、10.0重量份硝酸铵。
所述的助剂的组成:0.2重量份硝酸钾、2.0重量份乙酸锌、2.0重量份硝酸铁。
上述脱硫石膏中CaSO4·2H2O的含量为75~85%,含水率为5~7%。
上述壳寡糖的平均分子量为4000。
上述脱碱改性肥料的粒度不高于200目。
上述脱碱改性肥料的具体制备方法为:
(a)脱硫石膏的制备:
将脱硫石膏经自然干燥、粉碎、200目筛过滤。
(b)分别配制酸溶壳聚糖、化肥物质和助剂:
酸溶壳聚糖的配制:将壳聚糖溶解于醋酸中,室温条件下搅拌,使其充分溶解。
化肥物质的配制:分别称取磷酸二铵、尿素、硫酸铵和硝酸铵,在室温条件下充分搅拌、混合均匀。
助剂的配制:分别称取硝酸钾、乙酸锌和硝酸铁,在室温条件下充分搅拌、混合均匀。
(c)脱碱改性肥料的制备:
分别称取上述原料,包括壳寡糖、步骤(a)处理得到的脱硫石膏以及步骤(b)处理得到的酸溶壳聚糖、化肥物质和助剂,将其在室温条件下充分混合、搅拌均匀,经干燥、粉碎以及200目筛过滤制得脱碱改性肥料。
(d)将由步骤(c)配制好的脱碱改性肥料直接施用。
有益效果:本方法将湿法脱硫废弃物加以利用、导入胺、磷等有机质以保证肥效、增磷保水并配合发挥微生物作用以达到增加土壤自我修复的功效。同时可避免燃煤烟气脱硫废弃物对环境的污染,而且壳聚糖、壳寡糖等改性成分的加入,能促进农作物的生长,实现了一个既符合循环经济发展又保护环境的双赢方案。
下面结合几个实施例,对本发明作详细描述。
具体实施方式
下述实施例中所述试验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得,或可以常规方法制备。
脱硫石膏:采自热电厂的湿法脱硫废弃物,其中CaSO4·2H2O的含量为75~85%;
壳聚糖、壳寡糖为大连鑫蝶甲壳素有限公司产品;
硝酸钾、乙酸锌、硝酸铁助剂为试剂级产品,化肥物质均为工业级产品。
实施例1
(一)脱碱改性肥料的制备
1、脱硫石膏:将采自热电厂的湿法脱硫废弃物,经自然干燥50天,测定含水率为5.1%,再经过粉碎处理后,筛分粒度为200目以内的脱硫石膏。
2、称取1kg壳聚糖溶解于2kg工业级醋酸中,搅拌均匀得到酸溶壳聚糖。其中,壳聚糖是由化学法制备,且脱乙酰度≥98%。
3、分别称取10kg磷酸二铵、10kg尿素、5kg硫酸铵、5kg硝酸铵,混合并粉碎,搅拌均匀得到化肥物质。
4、分别称取1kg硝酸钾、1kg乙酸锌、1kg硝酸铁,混合并粉碎,搅拌均匀得到助剂。
5、分别称取脱硫石膏40kg、上述酸溶壳聚糖1kg、壳寡糖0.2kg、上述化肥物质45kg、上述助剂1kg,混合,使用苏州台華烘箱设备有限公司生产的TH型真空干燥箱对产物进行干燥,在85℃、真空度≥760mm/Hg条件下干燥1小时后,再经常州市迈顺机械有限公司生产的KZL快速整粒(粉碎)机粉碎筛分处理,获得粒度为200目内的产品即为脱碱改性肥料。
(二)脱碱改性肥料的效果验证
应用上述方法制备的脱碱改性肥料,在新疆农六师102团13连盐碱土壤进行了芹菜和棉花种植实验,实验过程如下:
1、首次脱碱改性肥料施用量为2kg/M2,采用人工播撒方式,播撒深度为10~15cm,水灌溉2天后进行播种。
2、首次磷酸二铵、硝酸铵的施用量也为2kg/M2,采用人工播撒方式,播撒深度为10~15cm,水灌溉2天后进行播种。
3、直到收获之前,两块土地的肥料施用、水灌溉、农药施用及田间管理等条件均一致。
4、对脱碱改性肥料的施用效果进行检测,检测方法如下,检测结果见表1和表2:
a.土壤pH值采用25型酸度计测定;
b.Na+采用原子吸收光谱法测定;
c.土壤含水率测定:取土壤样于30℃干燥条件下干燥48小时后,使用HKC-30型土壤含水率快速测定仪测定。
表1.脱碱改性肥料的施用效果表
Figure BDA0000074370580000051
表2.脱碱改性肥料的施用效果对照表
从表中可以看出应用脱碱改性肥料后对于土壤改良、增产有较明显的效果。
实施例2
(一)脱碱改性肥料的制备
1、脱硫石膏:将采自热电厂的湿法脱硫废弃物,经自然干燥50天,测定含水率为7%,再经过粉碎处理后,筛分粒度为200目以内的脱硫石膏。
2、称取2kg壳聚糖溶解于2kg工业级醋酸中,搅拌均匀得到酸溶壳聚糖。其中,壳聚糖是由化学法制备,且脱乙酰度≥98%。
3、分别称取15kg磷酸二铵、20kg尿素、10kg硫酸铵、10kg硝酸铵,混合并粉碎,搅拌均匀得到化肥物质。
4、分别称取0.2kg硝酸钾、2kg乙酸锌、2kg硝酸铁,混合并粉碎,搅拌均匀得到助剂。
5、分别称取脱硫石膏50kg、上述酸溶壳聚糖2.5kg、壳寡糖0.8kg、上述化肥物质50kg、上述助剂4kg,混合,使用苏州台華烘箱设备有限公司生产的TH型真空干燥箱对产物进行干燥,在85℃、真空度≥760mm/Hg条件下干燥1小时后再经常州市迈顺机械有限公司生产的KZL快速整粒(粉碎)机粉碎筛分处理,获得粒度为200目内的产品即为脱碱改性肥料。
(二)脱碱改性肥料的效果验证
应用上述方法制备的脱碱改性肥料,在新疆农六师102团13连盐碱土壤进行了芹菜和棉花种植实验,实验过程如下:
1、首次脱碱改性肥料施用量为2kg/M2,采用人工播撒方式,播撒深度为10~15cm,水灌溉2天后进行播种。
2、首次磷酸二铵、硝酸铵的施用量也为2kg/M2,采用人工播撒方式,播撒深度为10~15cm,水灌溉2天后进行播种。
3、直到收获之前,两块土地的肥料施用、水灌溉、农药施用及田间管理等条件均一致。
4、对脱碱改性肥料的施用效果进行检测,检测方法如下,检测结果见表3和表4:
a.土壤pH值采用25型酸度计测定;
b.Na+采用原子吸收光谱法测定;
c.土壤含水率测定:取土壤样于30℃干燥条件下干燥48小时后,使用HKC-30型土壤含水率快速测定仪测定。
表3.脱碱改性肥料的施用效果表
Figure BDA0000074370580000061
Figure BDA0000074370580000071
表4.脱碱改性肥料的施用效果对照表
Figure BDA0000074370580000072
从表中可以看出应用脱碱改性肥料后对于土壤改良、增产有较明显的效果。

Claims (6)

1.一种湿法脱硫废弃物脱碱改性肥料,常温状态下为浅棕色固体粉末,其特征在于,其具体组成成分和重量份为:
脱硫石膏:                30.0~50.0
酸溶壳聚糖:              0.1~3.0
壳寡糖:                  0.1~1.0
化肥物质:                40.0~55.0
助剂:                    0.5~5.0
其中:
酸溶壳聚糖是由1.0~3.0重量份壳聚糖、2.0重量份醋酸组成,所述的壳聚糖的脱乙酰度≥98%;
化肥物质是由10.0~20.0重量份磷酸二铵、10.0~20.0重量份尿素、5.0~10.0重量份硫酸铵、5.0~10.0重量份硝酸铵组成;
助剂是由0.2~3.0重量份硝酸钾、0.1~2.0重量份乙酸锌、0.1~2.0重量份硝酸铁组成。
2.根据权利要求1所述的脱碱改性肥料,其特征在于,其具体组成成分和重量份为:
脱硫石膏:                50.0
酸溶壳聚糖:              2.5
壳寡糖:                  0.8
化肥物质:                50.0
助剂:                    4.0
其中:
酸溶壳聚糖是由2.0重量份壳聚糖、2.0重量份醋酸组成;其中所述的壳聚糖的脱乙酰度≥98%;
化肥物质是由15重量份磷酸二铵、20.0重量份尿素、10.0重量份硫酸铵、10.0重量份硝酸铵组成;
助剂是由0.2重量份硝酸钾、2.0重量份乙酸锌、2.0重量份硝酸铁组成。
3.根据权利要求1所述的脱碱改性肥料,其特征在于:所述的脱硫石膏,其中CaSO4·2H2O的含量为75~85%,含水率为5~7%。
4.根据权利要求1所述的脱碱改性肥料,其特征在于:所述的壳寡糖的平均分子量为4000。
5.根据权利要求1所述的脱碱改性肥料,其特征在于:所述的脱碱改性肥料的粒度不高于200目。
6.如权利要求1所述的脱碱改性肥料的制备方法,其特征在于,脱碱改性肥料的具体组成成分和重量份为:
脱硫石膏:            30.0~50.0
酸溶壳聚糖:          0.1~3.0
壳寡糖:              0.1~1.0
化肥物质:            40.0~55.0
助剂:                0.5~5.0
其中:
酸溶壳聚糖是由1.0~3.0重量份壳聚糖、2.0重量份醋酸组成,所述的壳聚糖的脱乙酰度≥98%;
化肥物质是由10.0~20.0重量份磷酸二铵、10.0~20.0重量份尿素、5.0~10.0重量份硫酸铵、5.0~10.0重量份硝酸铵组成;
助剂是由0.2~3.0重量份硝酸钾、0.1~2.0重量份乙酸锌、0.1~2.0重量份硝酸铁组成;
脱碱改性肥料的具体制备方法为:
(a)脱硫石膏的制备:
将脱硫石膏经自然干燥、粉碎、200目筛过滤;
(b)分别配制酸溶壳聚糖、化肥物质和助剂:
酸溶壳聚糖的配制:将壳聚糖溶解于醋酸中,室温条件下搅拌,使其充分溶解;
化肥物质的配制:分别称取磷酸二铵、尿素、硫酸铵和硝酸铵,室温条件下充分搅拌、混合均匀;
助剂的配制:分别称取硝酸钾、乙酸锌和硝酸铁,室温条件下充分搅拌、混合均匀;
(c)脱碱改性肥料的制备:
分别称取上述原料,将其在室温条件下充分混合、搅拌均匀,经干燥、粉碎以及200目筛过滤制得脱碱改性肥料。
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