CN107188757A - 磷石膏发酵土壤改良剂及制备方法 - Google Patents

磷石膏发酵土壤改良剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磷石膏发酵土壤改良剂及制备方法。包括以下原料：马粪：50‑90份；纯化磷石膏：70‑150份；中药渣：160‑190份；枯草芽孢杆菌：1‑10份；秸秆：20‑50份；珍珠岩：20‑50份；硫酸钾：10‑30份；糖：1‑10份。通过对工业废料磷石膏进行废物再利用，同时加入生物排泄物马粪，工业废料中药渣，在加入谷草芽孢杆菌、秸秆、珍珠岩、硫酸钾和糖，从而制备的磷石膏发酵土壤改良剂，充分利用了工业废料中的碱性和其中的多种元素，变废为宝，可对保护和改良土壤环境产生很大的溢出，且降低了工业废料对环境的污染，避免了让资源大量浪费的问题。

Description

磷石膏发酵土壤改良剂及制备方法
技术领域
本发明涉及肥料领域，具体地说，涉及一种磷石膏发酵土壤改良剂及 制备方法。
背景技术
磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成 分为硫酸钙。磷石膏主要成份为：CaSO4·2H2O和CaSO4·1/2H2O，以 CaSO4·2H2O为主要成分，此外还含有多种其他杂质。
磷石膏一般呈粉状，外观一般是灰白、灰黄、浅绿等色，还含有有机 磷、硫氟类化合物，容重0.733-0.88g/cm3，颗粒直径一般为5～15um,其主 要成分为二水硫酸钙，其含量一般可达到70～90％左右，其中所含的次要 成分随磷矿石产地不同而各异，一般都含有岩石成分Ca、Mg的磷酸盐及 硅酸盐。我国目前每年排放磷石膏约2000万吨，累计排量近亿吨，是石膏 废渣中排量最大的一种，排出的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重 污染环境。
世界湿法磷酸年总产量约2.6亿t(以P2O5计)，副产磷石膏约1.5亿t， 利用率仅4.3％-4.6％。预计中国到2015年磷肥(P2O5)需求量将达1.3亿t， 届时磷石膏年排放量将超过2000万t，而利用率仅为2％-3％。堆放磷石膏 不仅占用了大量土地，而且造成环境污染，因此有必要寻求磷石膏的合理 利用途径，以实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用。
目前磷肥生产工业每年产生大量的工业磷石膏废料，如不对磷石膏进 行加以利用，则会继续恶性循环的污染环境，且让资源大量浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种磷石膏发酵土壤改良剂，主要要解决的技 术问题在于克服在目前我国磷肥生产工业每年产生大量的工业磷石膏废 料，如不对磷石膏进行加以利用，则会继续恶性循环的污染环境，且让资 源大量浪费的缺陷。
为解决上述问题，本发明提供一种磷石膏发酵土壤改良剂，包括以下 重量份数的原料：
马粪：50-90份；
纯化磷石膏：70-150份；
中药渣：160-190份；
枯草芽孢杆菌：1-10份；
秸秆：20-50份；
珍珠岩：20-50份；
硫酸钾：10-30份；
糖：1-10份。
优选地，所述马粪的重量份数为60-80份。
优选地，所述纯化磷石膏的重量份数为100-150份。
优选地，所述中药渣的重量份数为170-180份。
优选地，所述枯草芽孢杆菌的重量份数为2-8份。
优选地，所述秸秆的重量份数为35-45份。
优选地，所述珍珠岩的重量份数为35-45份。
优选地，所述硫酸钾的重量份数为10-30份。
优选地，所述糖的重量份数为2-8份。
此外，为解决上述问题，本发明还提供一种磷石膏发酵土壤改良剂的 制备方法，包括如下步骤：
步骤1：取萃取液，所述萃取液包括上相和下相，所述上相为环己烷， 所述下相为正丁醇，将所述上相和所述下相按照1:2的体积比进行混合后， 加入磷石膏原料并振摇提取，过滤，减压干燥，得纯化磷石膏；
步骤2：将50-90份的马粪、160-190份的中药渣、20-50份的秸秆、1-10 份的糖、1-10份的枯草芽孢杆菌，以及100-150份的水进行混合，在进行 常压发酵后，过滤干燥，得到马粪药渣发酵产品；
步骤3：取马粪药渣发酵产品，加入70-150份的纯化磷石膏、20-50份 的珍珠岩和10-30份的硫酸钾进行混合，即得。
本发明提供一种磷石膏发酵土壤改良剂及制备方法，其中所述磷石膏 发酵土壤改良剂包括：马粪：50-90份、纯化磷石膏：70-150份、中药渣： 160-190份、枯草芽孢杆菌：1-10份、秸秆：20-50份、珍珠岩：20-50份、 硫酸钾：10-30份；糖：1-10份。通过对工业废料磷石膏进行废物再利用， 同时加入生物排泄物马粪，工业废料中药渣，在加入谷草芽孢杆菌、秸秆、 珍珠岩、硫酸钾和糖，从而制备的磷石膏发酵土壤改良剂，充分利用了工 业废料中的碱性和其中的多种元素，变废为宝，可对保护和改良土壤环境 产生很大的溢出，且降低了工业废料对环境的污染，避免了让资源大量浪 费的问题。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明 的权利要求做进一步的详细说明，可以理解的是，以下仅示出了本发明的 某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，任何人在本发明权利要求 范围内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围之内。
实施例一：
本实施例所涉及的组分含量按照表1制定含量给定。
本发明提供一种磷石膏发酵土壤改良剂，具体制备方法如下：
步骤1：取萃取液，所述萃取液包括上相和下相，所述上相为环己烷， 所述下相为正丁醇，将所述上相和所述下相按照1:2的体积比进行混合后， 加入磷石膏原料并振摇提取，过滤，减压干燥，得纯化磷石膏；
工业生产时产生的废料磷石膏，其洁净度较低，含有大量的杂质，其 含有的大量杂质无法直接作为其他工业产品的原料进行再利用，通过洗涤 净化、中和等方法可以对磷石膏进行纯化，但以上方法只能起到粗筛的目 的，均无法洗掉其中的重金属盐和大量杂质，且容易造成二次污染。本发 明中采用的方法为萃取法，通过使用有机溶剂环己烷和正丁醇对工业废料 磷石膏进行萃取，萃取后，可将磷石膏中的磷、硅和金属氧化物进行有效降低，达到对废料磷石膏的有效纯化。
首先进行的为对萃取液的制备，分别为使用上相环己烷和下相正丁醇， 相应的，在上下相萃取液中可加入氨水、磷酸、乙醚、正己烷、醋酸等有 机溶剂进行萃取纯化，将上下相溶剂进行混合，再通过超声半小时使其混 匀，将磷石膏进行粉碎并置入萃取液中，可通过实验室中的分液漏斗、工 业应用的萃取设备，或高速逆流色谱的萃取设备进行相应的萃取流程。加 入磷石膏原料后，可进一步进行超声溶解，或通过摇床等设备进行振摇， 从而达到充分提取的目的，振摇后，再进行滤过取不溶物质，即为纯化后 的纯化磷石膏，具体的，此过程和重复多次，以达到充分纯化的效果。此 外，萃取液可进行反复利用，通过加装萃取液过滤回流装置，可将萃取液 排出并反复利用。
萃取后，对纯化磷石膏进行干燥，可通过减压干燥，或高温干燥，从 而使其中的结晶水达到去除的目的。
步骤2：将马粪、中药渣、秸秆、糖、枯草芽孢杆菌，以及水按照表1 的比例进行混合，在进行常压发酵后，过滤干燥，得到马粪药渣发酵产品；
本发明提供的磷石膏发酵土壤改良剂的各组分中，马粪为动物马的排 泄粪便，要充分发挥马粪的作用，首先要了解马粪的特点，科学地积好马 粪肥，马粪尿可以做成马厩肥，但如果单独积马厩肥就没有猪厩肥那样的 质量，因为马粪粗，尿又少，白天马又不在栏内活动，粪尿相对要少一点， 要把马粪和猪粪混在一起堆积沤制，贮存过程中马粪的热量大，就能促使 猪圈肥充分腐熟，提高厩肥质量。在高温堆肥中掺上适当的马粪，马粪中 的高温性纤维分解细菌，可以加速堆肥的腐烂，提高堆肥温度和粪便中的 有害病菌和寄生虫卵，因此农民在育苗时比如在育蔬菜苗时都要先做温床， 温床的铺底肥料一般都用马粪做发热料。
本发明提供的磷石膏发酵土壤改良剂的各组分中，中药渣为进行中药 提取后未提取完全的药物成分，其中有效成分约80％，其中包括有大量的 木质纤维，而这些制药工业生产废料多被当做垃圾进行清理、燃烧和掩埋， 现有的处理方法有燃烧、掩埋、发酵等。但由于中药渣废弃物大多为湿物 料且燃烧热值低、焚烧成本高，此外焚烧中药渣污染空气，危害人体健康； 中药渣废弃物的填埋占用大量土地，并会产生渗滤液和恶臭气体，对周围 环境污染严重。经过提取后的中药渣中含有大量的纤维素、半纤维素、木 质素、矿物质、氨基酸等物质，营养物质较普通生物质固废高很多，容易 被微生物利用，可发酵制取有机肥料，所得有机肥产品的有机质含量高， 具有改善土壤性质、抑制土壤致病菌的生长。
本发明提供的磷石膏发酵土壤改良剂的各组分中，秸秆是成熟农作物 茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、 甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。农作物光合 作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有 机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源，秸秆也是一种粗饲料。 特点是粗纤维含量高(30％-40％)，并含有木质素等。木质素纤维素虽不能 为猪、鸡所利用，但却能被反刍动物牛、羊等牲畜吸收和利用。此外，含 有水分和糖分较多的秸秆是很好的肥料原料，尤其是玉米秸秆、小麦秸秆 等。
本发明提供的磷石膏发酵土壤改良剂的各组分中，枯草芽孢杆菌为枯 草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，是芽孢杆菌属的一种。单个细胞0.7～0.8 ×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽 孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成 后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中 生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径 与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草 浸汁中繁殖，故名。
本发明通过将制药工业生产的废料中药渣、农作物废料秸秆和生物排 泄物马粪进行粉碎、混合后，加入糖，其中糖也可为工业生产剩余糖渣废 料，混合后，加入枯草芽孢杆菌进行覆膜发酵，在常温下经过10-15天，其 中发酵过程中，每天进行搅拌混匀，以达到更好的发酵效果，约15天后得 到马粪药渣发酵产品。
步骤3：取马粪药渣发酵产品，加入70-150份的纯化磷石膏、20-50份 的珍珠岩和10-30份的硫酸钾进行混合，即得。
本发明提供的磷石膏发酵土壤改良剂的各组分中，珍珠岩是一种火山 喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石，因其具有珍珠裂隙结构 而得名。珍珠岩矿包括珍珠岩，黑曜岩和松脂岩。三者的区别在于珍珠岩 具有因冷凝作用形成的圆弧形裂纹，称珍珠岩结构，含水量2～6％；松脂岩 具有独特的松脂光泽，含水量6～10％；黑曜岩具有玻璃光泽与贝壳状断口， 含水量一般小于2％。
本发明提供的磷石膏发酵土壤改良剂的各组分中，硫酸钾(K2SO4)是 由硫酸根离子和钾离子组成的盐，通常状况下为无色或白色结晶、颗粒或 粉末。无气味，味苦。质硬。化学性质不活泼。在空气中稳定。密度2.66g/cm3。 熔点1069℃。水溶液呈中性，常温下pH约为7。1g溶于8.3ml水、4ml沸 水、75ml甘油，不溶于乙醇。硫酸钾的主要用途有血清蛋白生化检验、凯 氏定氮用催化剂、制备其他钾盐、化肥、药物、制备玻璃、明矾等。
通过将步骤1中得到的纯化磷石膏和步骤2中得到的马粪中药渣发酵 产品进行混合，并依次加入20-50份的珍珠岩和10-30份的硫酸钾进行混合， 混合过程具体可以通过槽混机、二维搅拌机或三维搅拌机进行充分搅匀混 合，即得。
此外，在混合后，可进一步通过高温进行烘干，或进行制粒操作或粉 碎操作，根据不同地形的不同需要进行制备成相应的剂型，以适应不同的 地理需要。
实施例2
按表1中实施例2的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例2的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例3
按表1中实施例3的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例3的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例4
按表1中实施例4的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例4的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例5
按表1中实施例5的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例5的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例6
按表1中实施例6的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例6的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例7
按表2中实施例7的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例7的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例8
按表2中实施例8的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例8的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例9
按表2中实施例9的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例9的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例10
按表2中实施例10的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例10的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例11
按表2中实施例11的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例11的磷石膏发酵土壤改良剂。
实施例12
按表2中实施例12的组分的重量份数重复实施例1的步骤，生产实施 例12的磷石膏发酵土壤改良剂。
需要说明的是，实施例1至实施例12所示出磷石膏发酵土壤改良剂的 实施例仅仅是较佳实施例枚举，本领域技术人员参照实施例1至实施例12 的示例，可以轻易生产与本发明性能相似的磷石膏发酵土壤改良剂，例如， 含有如下重量份数的组分：
马粪：52份；
纯化磷石膏：89份；
中药渣：180份；
枯草芽孢杆菌：3.5份；
秸秆：22份；
珍珠岩：30份；
硫酸钾：5份；
糖：1份。
表1实施例一～六的磷石膏发酵土壤改良剂
表2实施例七～十二的磷石膏发酵土壤改良剂
由表1和表2中实施例1-12的磷石膏发酵土壤改良剂的不同重量份数 的配比来开，通过合理控制配方中各组分的比例关系，可生产处不同配比 的磷石膏发酵土壤改良剂。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方 式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
发明人声明，本发明通过上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对 本发明的可行性实施方式的具体说明，但本发明并不局限于上述详细工艺 设备和工艺流程。并且即不意味着本发明应依赖上述详细工艺设备和工艺 流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进， 对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等， 均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：
马粪：50-90份；
纯化磷石膏：70-150份；
中药渣：160-190份；
枯草芽孢杆菌：1-10份；
秸秆：20-50份；
珍珠岩：20-50份；
硫酸钾：10-30份；
糖：1-10份。
2.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述马粪的重量份数为60-80份。
3.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述纯化磷石膏的重量份数为100-150份。
4.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述中药渣的重量份数为170-180份。
5.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述枯草芽孢杆菌的重量份数为2-8份。
6.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述秸秆的重量份数为35-45份。
7.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述珍珠岩的重量份数为35-45份。
8.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述硫酸钾的重量份数为10-30份。
9.如权利要求1所述的磷石膏发酵土壤改良剂，其特征在于，所述糖的重量份数为2-8份。
10.一种磷石膏发酵土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：取萃取液，所述萃取液包括上相和下相，所述上相为环己烷，所述下相为正丁醇，将所述上相和所述下相按照1:2的体积比进行混合后，加入磷石膏原料并振摇提取，过滤，减压干燥，得纯化磷石膏；
步骤2：将50-90份的马粪、160-190份的中药渣、20-50份的秸秆、1-10份的糖、1-10份的枯草芽孢杆菌，以及100-150份的水进行混合，在进行常压发酵后，过滤干燥，得到马粪药渣发酵产品；
步骤3：取马粪药渣发酵产品，加入70-150份的纯化磷石膏、20-50份的珍珠岩和10-30份的硫酸钾进行混合，即得。
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