CN109942347B - 一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，是以煤矸石为基础原料，掺杂低品位磷矿，钾矿，用金黄杆菌属GZU‑Ch01解离后制作成微生物肥料。本发明利用金黄杆菌属GZU‑Ch01解离煤矸石释放其中的有用营养成份，制备煤矸石微生物肥料是煤矸石利用的一条新途径。制备工艺简单，条件温和，是一种绿色化的煤矸石使用方案。

Description

一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法

技术领域

本发明涉及一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，特别是一种用金黄杆菌属菌株 GZU-Ch01解离煤矸石制作微生物肥料的方法。

背景技术

我国的能源结构是一种以煤炭资源为主导结构，每年要消耗大量的煤炭。煤矸石是在煤炭开采、洗选过程中产生的一种含炭量低固体废弃物，约占原煤炭产量的15％-20％。废弃的煤矸石多以露天形式堆积，形成无数个煤矸石山。多年来的生产积累，国内各产煤区估计有数十亿吨煤矸石废弃。露天堆放的煤矸石，经雨水冲淋后，煤矸石会逐渐风化，其中有害物质会被逐渐溶解，并随雨水流进土壤、地表水体或地下水体，造成严重的污染。

煤炭根据硫含量的高低，可分为高硫煤和低硫煤，硫含量在煤炭中含量的变化幅度很大，最高为8％，最低为0.12％。

煤矸石中由于含有碳、硫、磷、钾、有机质等成份，应用受用很大限制。用来制备硫酸，其中的硫含量又太低，成本高；用来制砖由于硫、磷等，后期泛霜严重，影响砖的强度；用来铺设道路，由于这些成份的氧化，导致道路鼓包。由于各种原因，至今煤矸石未得到有效利用。

煤矸石中含有丰富的植物生长所需营养成份，如含有有机质、磷、钾、硅、氮等。其中的所含的磷、钾等多以难溶的矿物形式存在，不能被植物直接吸收利用。

研究表明，部分微生物细菌能有效地解离煤矸石，将其中的以难溶形式存在的磷、钾、氮、硅、硫、钙等转换成可溶性的能被植物吸收的有效磷、速效钾、碱解氮、有效硅、有效硫、交换性钙等。用煤矸石作为原料，创制微生物复合肥料，是煤矸石资源化应用的新方案。由于煤矸石的复杂性，结构和成分差异大，要利用煤矸石创制微生物复合肥料，寻找培育能高效解离煤矸石的微生物细菌成为关键。

由此可见，本领域有待进一步地发掘出更多可解离煤矸石中的钾、磷、硅、钙和/或硫的新菌株，应用于微生物肥料的制作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法。本发明利用金黄杆菌属GZU-Ch01解离煤矸石释放其中的有用营养成份，制备煤矸石微生物肥料是煤矸石利用的一条新途径。制备工艺简单，条件温和，是一种绿色化的煤矸石使用方案。

本发明的技术方案：一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，以煤矸石为原料,用金黄杆菌属GZU-Ch01解离后制作成微生物肥料。

前述的以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，是以用煤矸石为基础原料，在其中掺杂低品位磷矿、钾矿形成复合矿物，用金黄杆菌属GZU-Ch01解离后制作成微生物复合肥料。

前述的以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，将煤矸石或煤矸石与低品位磷矿和钾矿复合矿物，破碎至200目，金黄杆菌属GZU-Ch01菌液浓度控制在：5.5×10¹⁶-6.0×10¹⁶cfu/mL，金黄杆菌属GZU-Ch01菌液与煤矸石的用量比例为1:1，在连续搅拌下，喷撒金黄杆菌属 GZU-Ch01菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在30-35℃，解离3-4天，凉干，得到粉状产品，经再造粒机造粒，控制粒度在3-4mm，得到粒状产品，即肥料。

前述的以煤矸石为基础原料掺杂低品位磷矿、钾矿形成复合矿物，制作微生物肥料的方法，所述煤矸石、掺杂低品位磷矿和钾矿的重量比为85:5:10。

前述的以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，所述的金黄杆菌属(Chryseobacterium sp.)GZU-Ch01，于2017 年12月19日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCCNO：M2017810。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明使用的金黄杆菌属GZU-Ch01广泛适用于多种类型的煤矸石，可以有效地解离煤矸石中的不溶性的钾、磷、硅、钙、硫等成分，将其变成速效钾、有效磷、有效硅、交换性钙、有效硫等植物能吸收的营养成分。

2、本发明利用金黄杆菌属GZU-Ch01解离煤矸石释放其中的营养成分，工艺简单可靠，成本低，对环境友好，是一种绿色利用煤矸石的新方案。通过金黄杆菌属GZU-Ch01解离煤矸石，释放其中植物可利用的营养成分，创制以煤矸石为基础的微生物矿物复合肥料，可大量的消耗煤矸石，是煤矸石综合利用的新途径。

3、本发明还可以以煤矸石为基本原料，在其中掺杂磷矿开采废弃的低品位磷矿，难溶性钾矿，以提升肥料中的磷钾比例，用金黄杆菌属GZU-Ch01解离，制备微生物矿物复合肥料。

4金黄杆菌属GZU-Ch01菌株生存能力强，在土壤中施用微生物复合肥料后，能给土壤中引入GZU-Ch01菌株，该菌株存活后，能不断地解离土壤中的难溶性磷、钾等，持续提供肥力，同时实现对土壤的改良作用。

综上所述，本发明使用金黄杆菌属GZU-Ch01菌株，可以有效处理废弃的煤矸石，缓解煤矸石带来的环境危害，让煤矸石变废为宝，成为能再利用的有效资源。此外，在煤矸石中掺杂磷矿、钾矿，进行解离，将会进一步提升复合肥中的磷、钾含量。利用煤矸石创制的微生物矿物复合肥料施于土壤，不仅可以缓解土壤中缺磷、缺钾问题，由于引入了金黄杆菌属GZU-Ch01菌株，还可能避免大量使用化肥带来的如土壤板结、磷素固化等环境问题，更好地促进磷钾资源的利用。

附图说明

图1是GZU-Ch01属菌株生长曲线；

图2是GZU-Ch01属菌株菌落外观图；

图3是GZU-Ch01属菌体形态图。

具体实施方式

1.GZU-Ch01的序列见序列表，GZU-Ch01属菌株的生长曲线的绘制

1)种子液的制备。取该菌株用接种环接种于LB液体培养基中，在30℃条件下，培养至对数期。

2)接种。取上述种子液的10mL接种于装有200mL的液体LB培养基中，混匀后分别取5mL混合液分别装于上有标记的18支无菌试管中。

3)培养。将已接种的试管置30℃，170r/min的摇床中培养，分别培养相应的时间取出。

4)测量。用未接种的LB液体培养基做空白，在600nm波长下与待测样一起进行光电比浊。

测定结果如图1，从图中可知，0-10h为延滞期，10-15h为对数期，15h-25h为稳定期， 25h以后为衰亡期。

2.GZU-Ch01属菌株外观形态及革兰氏染色

菌株在LB固体培养基上的菌落外观形态为深黄色，不透明圆形，菌落隆起，边缘整齐，有光泽，表面光滑湿润，质地粘稠，其大小约为1mm，见图2。

革兰氏染色，菌体形态如图3，GZU-Ch01属菌株为革兰氏阴性杆菌，单个菌体分散存在，无芽孢和荚膜。

3.GZU-Ch01菌株的培养

1)在无菌条件下，将保种的GZU-Ch01菌株置于室温下解冻。

2)解冻后，在无菌条件下，摇匀，用移液枪吸取GZU-Ch01菌液于LB固体培养基中，涂布涂匀，置于30℃恒温培养箱中培养24-48h。

3)将上一步培养得到的菌株，在无菌条件下，用接种环挑取少量细菌用划线法接种在 LB固体培养基中，置于30℃恒温培养箱中培养24-48h。

4)待细菌长好后，在无菌条件下，用无菌水将培养基中长好的细菌洗脱，得到菌液，菌液浓度范围控制在：5.5×10¹⁶-6.0×10¹⁶cfu/mL。

4.煤矸石原料准备

煤矸石经过逐级破碎，达到所需粒度后，待用：

1)煤矸石经过粗破、中破，获得粒径为：0.1～0.5mm煤矸石。

2)煤矸石经过球磨，获得粒径过0.0750mm(200目)煤矸石。

5.煤矸石掺杂，煤矸石复合矿物准备

1)煤矸石、低品位磷矿、钾矿，分别经过粗破、中破，分别获得粒径为：0.1～0.5mm煤矸石、磷矿、钾矿。

2)将破碎好的煤矸石、低品位磷矿、钾矿，按85:5:10的重量比混合均匀。

将混合矿物经过球磨，获得粒径0.0750mm(200目)煤矸石掺杂复合矿物。

6.用GZU-Ch01菌株解离煤矸石制备肥料

1)所用煤矸石主要成份为：C 8.45％，SiO₂40.57％，Al₂O₃18.62％，Fe₂O₃15.01％,TiO₂2.36％， CaO 4.23％，MgO 2.51％，K₂O 1.86％，Na₂O 0.51％，P₂O₅1.56％，S 2.87％，H0.86％，N 0.61％，灰分82.77％。

2)取已破碎过200目的煤矸石1kg，于控温搅拌器中，GZU-Ch01菌液浓度控制在：5.5 ×10¹⁶-6.0×10¹⁶cfu/mL，GZU-Ch01菌液与煤矸石的用量比例为1:1,在连续搅拌下，喷撒菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在30℃-35℃，解离煤矸石3-4d。

3)解离好的煤矸石经过适当凉干，得到粉状产品，也可经造粒机造粒，控制粒度在3-4mm，得到粒状产品。解离前后，主要成份对比，见表1：

表1

7.用GZU-Ch01菌株解离煤矸石复合矿物制备肥料

原料包括煤矸石混合矿物，煤矸石混合矿物中含煤矸石、磷矿和钾矿，煤矸石、磷矿和钾矿的的重量比为85:5:10。

1)所用煤矸石主要成份为：C 8.45％，SiO₂40.57％，Al₂O₃18.62％，Fe₂O₃15.01％,TiO₂2.36％， CaO 4.23％，MgO 2.51％，K₂O 1.86％，Na₂O 0.51％，P₂O₅1.56％，S 2.87％，H0.86％，N 0.61％，灰分82.77％。

2)磷矿，以P₂O₅计的质量分数是15.20％，即w(P₂O₅)为15.20％。

3)钾矿，以K₂O计的质量分数是7.11％，即w(K₂O)为7.11％。

4)取已破碎过200目的煤矸石混合矿物1kg，于控温搅拌器中，GZU-Ch01菌液浓度控制在：5.5×10¹⁶-6.0×10¹⁶cfu/mL，GZU-Ch01菌液与煤矸石混合矿物的用量比例为1:1,在连续搅拌下，喷撒菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在30℃-35℃，解离煤矸石混合矿物3-4d。

5)解离好的煤矸石混合矿物经过适当凉干，得到粉状产品，也可经造粒机造粒，控制粒度在3-4mm，得到粒状产品。

解离前后，主要成份对比，见表2：

表2

序列表

<110> 贵州大学

<120> 一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法

<130> 2017

<141> 2019-01-31

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 1394

<212> DNA

<213> 金黄杆菌属(Chryseobacterium sp)

<400> 1

cacatgcaag ccgagcggta tttgtctttc gggacagaga gagcggcgta cgggtgcgta 60

acacgtgtgc aacctacctt tatctggggg atagcctttc gaaaggaaga ttaatacccc 120

ataatataat gattggcatc aattattatt gaaaactccg gtggatagag atgggcacgc 180

gcaagattag atagttggtg aggtaacggc tcaccaagtc aatgatcttt aggggtcctg 240

agagggagat cccccacact ggtactgaga cacggaccag actcctacgg gaggcagcag 300

tgaggaatat tggacaatgg gtgaaagcct gatccagcca tcccgcgtga aggatgacgg 360

tcctatggat tgtaaacttc ttttgtacag ggataaacct actctcgtga gggtagctga 420

aggtactgta cgaataagca ccggctaact ccgtgccagc agccgcggta atacggaggg 480

tgcaagcgtt atccggattt attgggttta aagggtccgt aggcggacct gtaagtcagt 540

ggtgaaatct catagcttaa ctatgaaact gccattgata ctgcaggtct tgagtaaatt 600

tgaagtggct ggaataagta gtgtagcggt gaaatgcata gatattactt agaacaccaa 660

ttgcgaaggc aggtcactaa gatttaactg acgctgatgg acgaaagcgt gggtagcgaa 720

caggattaga taccctggta gtccacgccg taaacgatgc taactcgttt ttggattttc 780

ggattcagag accaagcgaa agtgataagt tagccacctg gggagtacgt tcgcaagaat 840

gaaactcaaa ggaattgacg ggggcccgca caagcggtgg attatgtggt ttaattcgat 900

gatacgcgag gaaccttacc aagacttaaa tgggaattga cagatttaga aatagatcct 960

ccttcgggca attttcaagg tgctgcatgg ttgtcgtcag ctcgtgccgt gaggtgttag 1020

gttaagtcct gcaacgagcg caacccctgt cactagttgc taacatttag ttgaggactc 1080

tagtgagact gcctacgcaa gtagagagga aggtggggat gacgtcaaat catcacggcc 1140

cttacgtctt gggccacaca cgtaatacaa tggccggtac agagggcagc tacacagcga 1200

tgtgatgcaa atctcgaaag ccggtctcag ttcggattgg agtctgcaac tcgactctat 1260

gaagctggaa tcgctagtaa tcgcgcatca gccatggcgc ggtgaatacg ttcccgggcc 1320

ttgtacacac cgcccgtcaa gccatggaag tttggggtac ctgaagtcgg tgaccgtaaa 1380

aggagctgcc tagg 1394

Claims (5)

1.一种以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，其特征在于：以煤矸石为原料,用金黄杆菌属GZU-Ch01解离后制作成微生物肥料；所述的金黄杆菌属GZU-Ch01，于2017年12月19日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M2017810。

2.如权利要求1所述的以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，其特征在于：是以用煤矸石为基础原料，掺杂低品位磷矿、钾矿，用金黄杆菌属GZU-Ch01解离后制作成微生物复合肥料。

3.如权利要求2所述的以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，其特征在于：将煤矸石、低品位磷矿和钾矿破碎过200目，金黄杆菌属GZU-Ch01金黄杆菌属GZU-Ch01菌液浓度控制在：5.5×10¹⁶-6.0×10¹⁶cfu/mL，金黄杆菌属GZU-Ch01菌液与煤矸石的用量比例为1:1，在连续搅拌下，喷撒金黄杆菌属GZU-Ch01菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在30-35℃，解离3-4天，凉干，得到粉状产品，经再造粒机造粒，控制粒度在3-4mm，得到粒状产品，即肥料。

4.如权利要求2所述的以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，其特征在于：所述煤矸石、掺杂低品位磷矿和钾矿的重量比为(85-75):(5-10):(10-15)。

5.如权利要求4所述的以煤矸石为原料制作微生物肥料的方法，其特征在于：所述煤矸石、掺杂低品位磷矿和钾矿的重量比为85:5:10。

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