CN110305664A - 土壤调理剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤治理与修复技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂的制备方法，包括步骤：获取粘土矿物；将所述粘土矿物粉碎处理，得到粘土矿物粉末；获取固体碱，按所述粘土矿物粉末与所述固体碱的质量比为1：(0.05‑1)，将所述粘土矿物粉末和所述固体碱混合，焙烧处理，得到焙烧产物；将所述焙烧产物研磨处理，得到土壤调理剂。本发明提供的土壤调理剂的制备方法以粘土矿物和固体碱为原料，焙烧处理后研磨处理，即制得土壤调理剂。该土壤调理剂制备工艺简单，操作方便，且能耗低，安全环保。

Description

土壤调理剂及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明属于土壤治理与修复技术领域，尤其涉及一种土壤调理剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

重金属中尤以镉、铅、汞、铬和类金属砷的生物毒性最强，对人类健康危害最大，常被称为“五毒元素”。土壤重金属污染是我国主要的土壤环境污染问题。土壤重金属污染是主要的土壤环境污染问题，其污染现状和危害性已引起国内外环境地质界和环境工程界的广泛关注。土壤重金属污染，一是源于长期施用化肥，加速土壤酸化，导致潜伏在成土母质中的难溶态重金属不断转化为可溶态重金属；二是源于长期使用重金属污染的农用水灌溉，增加了土壤重金属污染输入和积累。另外，工业、交通等也是引起土壤重金属污染的来源。随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤中重金属污染越来越严重。土壤重金属污染，一方面借助地表水径流、地下水渗漏和扬尘沉降，使得重金属地表土水平污染和地下水垂直污染加剧；另一方面通过生物吸收、迁移和富集，进入农业生态系统物质循环，从而污染食物链，严重威胁社会公众身体健康和生命安全。因此土壤重金属污染是当今世界重大环境污染问题之一。

传统地，土壤重金属污染治理措施主要有：化学治理措施，农业治理措施，工程治理措施，生物治理措施。其中，化学治理就是向污染土壤投人改良剂、抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，改变pH和电导等理化性质，使土壤重金属发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低重金属的生物有效性。该治理措施费用高，且治理不稳定，土壤中重金属容易再度活化。农业治理是因地制宜的改变一些耕作管理制度来减轻重金属的危害，在污染土壤上种植不进人食物链的植物吸收土壤中重金属，如在含镐100mg/gk的土壤上改种竺麻，五年后，土壤含镐平均降低276％。该治理方法周期长，效果不显著。工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤重金属污染。主要有:客土，换土，翻土，去表土等方式。该治理方法实施复杂、治理费用高且易引起土壤肥力降低。生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制或改良重金属污染，主要有：动物治理，微生物治理等方式。该治理方法治理效果不显著。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种土壤调理剂的制备方法，旨在解决现有治理土壤中重金属的方法，土壤治理剂利用率低，治理效果不明显，治理费用高、周期长、操作繁琐等技术问题。

本发明实施例的另一目的在于提供一种土壤调理剂。

本发明实施例的又一目的在于提供一种土壤调理剂的使用方法。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

获取粘土矿物；

将所述粘土矿物粉碎处理，得到粘土矿物粉末；

获取固体碱，按所述粘土矿物粉末与所述固体碱的质量比为1：(0.05-1)，将所述粘土矿物粉末和所述固体碱混合，然后焙烧处理，得到焙烧产物；

将所述焙烧产物研磨处理，得到土壤调理剂。

进一步地，所述粘土矿物选自：膨润土、硅藻土、高岭石、蒙脱石和伊利石中的至少一种；和/或，

所述固体碱选自：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；和/或，

所述粘土矿物中阳离子交换容量为5-150毫克当量/100g。

进一步地，所述焙烧处理的条件包括：在温度为200-800℃的环境中，焙烧3～16小时。

进一步地，所述将所述焙烧产物研磨处理的步骤包括：利用高温输送装置，将所述焙烧产物，输送至蒸汽动能磨装置中，然后研磨所述焙烧产物。

进一步地，所述高温输送装置选自：封闭螺杆输送装置或气力输送装置；和/或，

所述蒸汽动能磨装置的入口压力为0.2-0.6MPa，蒸汽温度为200-600℃。

进一步地，将所述焙烧产物研磨处理之后还包括冷却处理的步骤，且所述冷却处理的方式包括通风冷却或水冷却。

相应地，一种土壤调理剂，所述土壤调理剂由上述制备方法制得，所述土壤调理剂的粒径不大于10微米，所述土壤调理剂的pH为7-14。

一种土壤调理剂的使用方法，包括以下步骤：

获取如权利要求7所述的土壤调理剂，将所述土壤调理剂溶解于水中，得到土壤调理液；

将所述土壤调理液灌溉到待处理的土壤中。

进一步地，按所述土壤调理剂与所述水的质量比为(0.01-0.3)：1，将所述土壤调理剂溶解于所述水中。

进一步地，所述灌溉的方式选自：漫灌、喷灌、滴灌和渗灌中的至少一种。

本发明提供的土壤调理剂的制备方法，以粘土矿物和固体碱为原料，焙烧处理后研磨处理，即制得土壤调理剂。该土壤调理剂制备工艺简单，操作方便，且能耗低，安全环保。按粘土矿物与固体碱的质量比为1：(0.05-1)进行焙烧处理，通过少量的固体碱焙烧即可改变了粘土矿物的孔径结构及离子交换性能，从而使制备的土壤调理剂对土壤中的重金属具有极强的吸附效果。同时固体碱能为土壤调理剂提供碱性环境，使土壤调理剂在提高土壤调理剂的pH值抑制土壤中重金属的活性，治理土壤中重金属的同时，能够改善土壤酸碱环境。另外，研磨处理焙烧产物，使制得的土壤调理剂粒度分布较均匀，细化土壤调理剂的颗粒粒径，使其能均匀地分散、溶解于水中，使土壤调理剂即可以直接将土壤调理剂均匀地施用于土壤中，也可以以水为媒介将调理剂溶解/分散于水中后采用灌溉或水力输送的方式施用，施用效率高，施用方便；并且，土壤对细颗粒粒径的调理剂有更好的吸收效果，土壤调理剂能迅速深入地渗入待处理土壤中，治理土壤中的重金属。

本发明提供的土壤调理剂，以粘土矿物和固体碱为原料由上述制备方法通过焙烧研磨制得。一方面，粒径不大于10微米，极细的颗粒粒径，能均匀地分散、溶解于水中，更有利于粘土矿物中硅、镁、钙、钾等微量元素释放，治理土壤中重金属的同时为土壤补充微量元素。极细颗粒粒径的土壤调理剂即可以直接将调理剂施用于待处理土壤，也可以水为媒介采用灌溉或水力输送的方式施用，施用效率高，施用方便。大比表面积的土壤调理剂，对土壤中重金属有更好的吸附效果，且土壤对极细颗粒粒径的调理剂有更好的吸收效果，土壤调理剂能迅速深入地渗入待处理土壤中，治理土壤中的重金属。另一方面，中性或碱性的土壤调理剂对土壤酸碱环境有一定的调节作用，有利于抑制镉、铅等重金属的活性和有效性，更有利于土壤中重金属的去除。

本发明提供的土壤调理剂的使用方法，将土壤调理剂溶解于水中后直接采用灌溉的方式施用于待处理土壤中，能快速高效的使土壤调理剂均匀地施用于待处理土壤中，该使用方法简单，操作容易，安全高效，大量的节省了人力，可实现大批量施用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的土壤调理剂的制备方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如附图1所示，本发明实施例提供了一种土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

S10.获取粘土矿物；

S20.将所述粘土矿物粉碎处理，得到粘土矿物粉末；

S30.获取固体碱，按所述粘土矿物粉末与所述固体碱的质量比为1：(0.05-1)，将所述粘土矿物粉末和所述固体碱混合，然后焙烧处理，得到焙烧产物；

S40.将所述焙烧产物研磨处理，得到土壤调理剂。

本发明实施例提供的土壤调理剂的制备方法，以粘土矿物和固体碱为原料，焙烧处理后研磨处理，即制得土壤调理剂。该土壤调理剂制备工艺简单，操作方便，且能耗低，安全环保。按粘土矿物与固体碱的质量比为1：(0.05-1)进行焙烧处理，通过少量的固体碱焙烧即可改变了粘土矿物的孔径结构及离子交换性能，从而使制备的土壤调理剂对土壤中的重金属具有极强的吸附效果。同时固体碱能为土壤调理剂提供碱性环境，使土壤调理剂在提高土壤调理剂的pH值抑制土壤中重金属的活性，治理土壤中重金属的同时，能够改善土壤酸碱环境。另外，研磨处理焙烧产物，使制得的土壤调理剂粒度分布较均匀，细化土壤调理剂的颗粒粒径，使其能均匀地分散、溶解于水中，使土壤调理剂即可以直接将土壤调理剂均匀地施用于土壤中，也可以以水为媒介将调理剂溶解/分散于水中后采用灌溉或水力输送的方式施用，施用效率高，施用方便；并且，土壤对细颗粒粒径的调理剂有更好的吸收效果，土壤调理剂能迅速深入地渗入待处理土壤中，治理土壤中的重金属。

具体地，上述步骤S10中，获取粘土矿物。粘土矿物是含有铝、镁为主的硅酸盐矿物，其含有硅、铝、镁、钙、钾等丰富的微量元素。我国粘土矿物的资源储量大，分布广泛。本发明实施例以粘土矿物为生产土壤调理剂的主要原料，充分利用了我国丰富的粘土矿物资源和粘土矿物自身的优良特性，也为农产品的安全性提供保障。

作为优选实施例，所述粘土矿物选自：蒙脱石、伊利石、高岭石、硅藻土和膨润土中的至少一种。本发明实施例选用的蒙脱石、伊利石、高岭石、硅藻土和膨润土等粘土矿物具有大的比表面积、高的孔隙率、强极性、离子吸附能力等特性，对土壤中重金属均具有较好的吸附。具体地，蒙脱石是一种具有膨胀性、呈层状结构的含有少量碱和碱土金属的含水铝硅酸盐矿物，具有较高的阳离子交换性能，表现出很强的吸附性，且容易使颗粒分裂成很细的带电粒子，与重金属离子相遇时发生吸附和离子交换反应，从而实现对土壤中重金属的治理目的。伊利石与蒙脱石结构类似，是一种富钾的层状含水硅酸盐类粘土矿物，属层状结构的硅酸盐类，伊利石的化学成分以含铝、钾为特征，对铬、铅、锑、砷、汞等重金属有强吸附性。高岭石属于1:1型二八面体层状硅酸盐矿物，理论结构式为Al[Si₄O₁₀](OH)₈，结构单元层的外表OH离子的存在，使高岭石具有较强的离子交换能力和重金属吸附能力。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，其石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性和重金属吸附能力。硅藻土具有多孔性、较低的密度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性，且其吸附性能强、容重轻，细度均匀，pH值中性无毒，混合均匀性好。丰富的微孔结构，使其具有较小的密度和很大的比表面积。硅藻土表面的硅羟基是其主要作用的基团，硅羟基上的氢，一方面，使硅藻土的表面在水中能带有一定的负电荷，增强了硅藻土表面对带正电荷的重金属离子的吸附能力。另一方面，硅羟基还能使重金属离子在硅藻土表面发生表面络合吸附。

具体地，上述步骤S20中，将所述粘土矿物粉碎处理，得到粘土矿物粉末。本发明实施例将粘土矿物粉碎处理，得到小粒径的粘土矿物粉末，粉末状的粘土矿物增大了粘土矿物颗粒的比表面积。一方面，更有利于在后续工艺中与固体碱混合均匀，使粘土矿物与碱充分接触，在后续焙烧处理过程中，粘土矿物与固体碱反应更充分、完全。另一方面，大比表面积的粘土矿物颗粒，具有更好的吸附性能。粘土矿物颗粒的表面带有负电荷，小颗粒的矿物可以结合更多的阳离子，当这些阳离子被另外一种大小相近的阳离子所取代时，即发生同晶置换现象，因而小粒径的粘土矿物有利于提高矿物颗粒的阳离子交换能力。因此，粉碎后的粘土矿物不但有利于后续制备工艺的进行，而且能有效提高土壤调理剂对重金属的吸附治理效果。进一步地，粉末状的粘土矿物可更好地将矿物中的硅、铝、钙、镁、钾等微量元素释放，施加于土壤中能够为土壤补充微量元素，丰富土壤调理剂的功效，通过加速营养成分的渗透和扩展，提高农作物对所需的营养元素的吸收。

本发明实施例对粘土矿物粉末的粉碎方式不做具体限定，只要能使粘土矿物粒径减小符合实际制备工艺需求即可。在一些实施实例中，粉碎方式可以是高能研磨、球磨、机械破碎、水磨粉碎等。在一些实施例中，将所述粘土矿物粉碎处理后，用120目筛网过筛，得到粒径不大于120微米的粘土矿物粉末。小粒径的粘土矿物粉末更有利于实现上述效果。当粘土矿物粒径大于120微米时，粘土矿物颗粒粒径太大，不利于后续与充分接触反应，粘土矿物内部无法与固体碱接触，焙烧处理难以使粘土矿物与固体碱完全反应生成土壤调理剂。

在一些具体实施例中，采用水磨粉碎的粉碎处理方式，粉碎后烘干，用120目筛网过筛，获得粒径小于120微米的粘土矿物粉末。在一些具体实施例中，采用机械破碎的粉碎处理方式，获得粒径小于120微米的粘土矿物粉末。在一些具体实施例中，采用球磨的粉碎处理方式，获得粒径小于120微米的粘土矿物粉末。在一些具体实施例中，采用研磨的粉碎处理方式，获得粒径小于120微米的粘土矿物粉末。

作为优选实施例，所述粘土矿物中阳离子交换容量为5-150毫克当量/100g。本发明实施例选用阳离子交换容量为5-150毫克当量/100g的粘土矿物为原料，进一步确保了制备的土壤调理剂的重金属治理能力。在一些实施例中，所述粘土矿物中阳离子交换容量为20毫克当量/100g、50毫克当量/100g、80毫克当量/100g、100毫克当量/100g、120毫克当量/100g、145毫克当量/100g等。

具体地，上述步骤S30中，获取固体碱，按所述粘土矿物粉末与所述固体碱的质量比为1：(0.05-1)，将所述粘土矿物粉末和所述固体碱混合，然后焙烧处理，得到焙烧产物。将粘土矿物粉末与固体碱混合均匀后即得到生料，通过将粘土矿物与固体碱混合后焙烧处理，在焙烧处理过程中，发生脱水、分解、氧化、还原、结块或球团等一系列反应，最终生成土壤调理剂焙烧产物。在粘土矿物粉末与固体碱的质量比为1：(0.05-1)的条件下，粘土矿物粉末与固体碱混合形成的生料，可在焙烧过程中反应充分。通过粘土矿物与固体碱在焙烧过程中复杂的化学反应，一方面，改变粘土矿物的化学性质，改善了反应产物的孔径结构及离子交换性能，提高土壤调理剂对重金属的处理能力。另一方面，固体碱为土壤调理剂提供碱性环境，粘土矿物与固体碱焙烧改变了反应产物的pH值，固体碱使生成的土壤调理剂呈中性或碱性。酸性土壤环境，重金属溶解度大，加速了重金属在土壤中的迁移和转化。本发明实施例制备的碱性土壤调理剂，可有效改变土壤的酸碱环境，提高土壤的pH值，随着pH值的增大，土壤胶体上吸附重金属的溶出率下降，重金属的溶解度降低，从而抑制了镉、铅等重金属的活性和有效性，使重金属难以被植物吸收，有利于土壤中重金属的去除。

在一些实施例中，制备得到的土壤调理剂的pH为7～14。在另一些实施例中，制备得到的土壤调理剂的pH为9～14。在又一些实施例中，制备得到的土壤调理剂的pH为10～12。本发明实施例对土壤调理剂的pH取值不做具体限定，在实际生产应用时，可根据实际需求通过调整固体碱的含量制备得到不同pH值的土壤调理剂。

作为优选实施例，所述固体碱选自：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。本发明实施例采用的固体碱均为常规的碱性化合物，原料来源广，容易获取，原料成本低。其中，碳酸钾、氢氧化钙、碳酸氢钾、氢氧化钾等固体碱含有钾、钙等微量元素，以此作为固体碱原料与粘土矿物焙烧，能进一步为制备得到的粘土矿物提供钾、钙等微量元素，使土壤调理剂在治疗重金属的同时，更好的丰富土壤中钾、钙等微量元素，有利于作物生长。

作为优选实施例，所述焙烧处理的条件包括：在温度为200-800℃的环境中，焙烧3～16小时。在该温度和时间范围区间内进行焙烧处理，粘土矿物和固体碱反应生成的土壤调理剂效果最佳，当焙烧温度过低、焙烧时间过短时，粘土矿物与固体碱的焙烧反应慢，反应不彻底，无法制得本发明实施例的土壤调理剂；当焙烧温度高于800℃、焙烧时间过长时，粘土矿物与固体碱焙烧得到的多为副产物，得不到目标土壤调节剂。在一些实施例中，所述焙烧处理的条件为：在温度为500℃的环境中，焙烧10小时。在一些实施例中，所述焙烧处理的条件为：在温度为600℃的环境中，焙烧12小时。在一些实施例中，所述焙烧处理的条件为：在温度为700℃的环境中，焙烧11小时。在一些实施例中，所述焙烧处理的条件为：在温度为400℃的环境中，焙烧15小时。

在一些实施例中，所述粘土矿物选自：膨润土、硅藻土、高岭石、蒙脱石和伊利石中的至少一种；所述固体碱选自：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；所述粘土矿物中阳离子交换容量为5-150毫克当量/100g。

具体地，上述步骤S40中，将所述焙烧产物研磨处理，得到土壤调理剂。本发明实施例将焙烧产物研磨处理，获得粒度分布较均匀，颗粒粒径小的土壤调理剂。一方面，小粒径的土壤调理剂，增大了调理剂颗粒的比表面积，从而增大了调理剂的吸附能力，更有利于吸附处理土壤中重金属；另一方面，小颗粒粒径的土壤调理剂，粒度分布较均匀，能均匀地分散、溶解于水中，不但有利于土壤调理剂的施用(即可以直接将土壤调理剂均匀地施用于土壤中，也可以以水为媒介将调理剂溶解/分散于水中后采用灌溉或水力输送的方式施用，施用效率高，施用方便)，而且土壤对极细颗粒粒径的调理剂有更好的吸收效果，土壤调理剂能迅速深入地渗入待处理土壤中，治理土壤中的重金属。

作为优选实施例，所述将所述焙烧产物研磨处理的步骤包括：利用高温输送装置，将所述焙烧处理后的焙烧产物，输送至蒸汽动能磨装置中，然后研磨所述焙烧产物。本发明实施例直接将焙烧处理后的焙烧产物熟料通过高温输送装置，输送至蒸汽动能磨装置，对焙烧产物熟料进行研磨。不需要将焙烧产物冷却后再进行研磨处理，简化了处理工序，节省了处理时间。在一些实施例中，所述高温输送装置选自：封闭螺杆输送装置或气力输送装置。在一些实施例中，所述蒸汽动能磨装置的入口压力为0.2-0.6MPa，蒸汽温度为200-600℃。在另一些实施例中，所述高温输送装置选自：封闭螺杆输送装置或气力输送装置；所述蒸汽动能磨装置的入口压力为0.2-0.6MPa，蒸汽温度为200-600℃。在一些实施例中，将所述焙烧处理后的焙烧产物，通过封闭螺杆输送装置，输送至入口压力为0.2-0.6MPa，蒸汽温度为200-600℃的蒸汽动能磨装置，研磨处理所述焙烧产物，用1340目筛网过筛。本发明实施例采用的高温输送装置和研磨装置，能较好的实现对焙烧产物的研磨效果，直接将焙烧产物熟料研磨，过筛即得到土壤调理剂，简化了制备工艺。

作为优选实施例，将所述焙烧产物研磨处理之后还包括冷却处理的步骤，且所述冷却处理的方式包括通风冷却或水冷却。由于本发明实施例直接将对焙烧处理后的焙烧产物熟料进行研磨获得的焙烧产物粉末温度仍很高，需要对其进行冷却处理后才能包装、施用。本发明实施例采用通风冷却或水冷却等方式，对研磨处理后的焙烧产物熟料进行冷却处理，使制得的土壤调理剂温度不大于50℃，符合工业冷却标准，以便后续调理剂的装袋、施用、存储等。更优选地，所述冷却处理后的土壤调理剂的温度为室温。

一种土壤调理剂，所述土壤调理剂由上述制备方法制得，所述土壤调理剂的粒径不大于10微米，所述土壤调理剂的pH为7-14。

本发明实施例提供的土壤调理剂，以粘土矿物和固体碱为原料由上述制备方法通过焙烧研磨制得。一方面，粒径不大于10微米，极细的颗粒粒径，能均匀地分散、溶解于水中，更有利于粘土矿物中硅、镁、钙、钾等微量元素释放，治理土壤中重金属的同时为土壤补充微量元素。极细颗粒粒径的土壤调理剂即可以直接将调理剂施用于待处理土壤，也可以水为媒介采用灌溉或水力输送的方式施用，施用效率高，施用方便。大比表面积的土壤调理剂，对土壤中重金属有更好的吸附效果，且土壤对极细颗粒粒径的调理剂有更好的吸收效果，土壤调理剂能迅速深入地渗入待处理土壤中，治理土壤中的重金属。另一方面，中性或碱性的土壤调理剂对土壤酸碱环境有一定的调节作用，有利于抑制镉、铅等重金属的活性和有效性，更有利于土壤中重金属的去除。

一种土壤调理剂的使用方法，包括以下步骤：

S50.获取上述土壤调理剂，将所述土壤调理剂溶解于水中，得到土壤调理液；

S60.将所述土壤调理液灌溉到待处理的土壤中。

本发明实施例提供的土壤调理剂的使用方法，将土壤调理剂溶解于水中后直接采用灌溉的方式施用于待处理土壤中，能快速高效的使土壤调理剂均匀地施用于待处理土壤中，该使用方法简单，操作容易，安全高效，大量的节省了人力，可实现大批量施用。

作为优选实施例，按所述土壤调理剂与所述水的质量比为(0.01-0.3)：1，将所述土壤调理剂溶解于所述水中。本发明实施例采用的土壤调理剂粒径小，比表面积大，吸附能力强，治理土壤中重金属效率高。采用该土壤调理剂时，使用量少，节约了使用成本。

作为优选实施例，所述灌溉的方法选自：采用漫灌、喷灌、滴灌和渗灌中的至少一种。本发明实施例采用的土壤调理剂粒径小于10微米，能均匀地分散、溶解在水中，形成调理液，该调理液适用于漫灌、喷灌、滴灌和渗灌等任意灌溉方式，适应范围广，操作简单灵活。可实现快速高效的大面积施用，大大节省了人力物力。

为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例土壤调理剂的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

本发明实施例提供一种土壤调理剂，采用如下步骤制得：

S10.将膨润土粉碎成粒径不大于120微米的粉末；

S20.将质量比为2：1的膨润土粉碎与碳酸钠进行混合，将混合好的物料放入焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为600℃，焙烧时间为12h；

S30.将焙烧好的焙烧产物由封闭自动螺旋输送装置输送到蒸汽动能磨中进行研磨，将研磨好的药剂进行强制通风冷却至室温，制得土壤调理剂1。

实施例2

本发明实施例提供一种土壤调理剂，采用如下步骤制得：

S10.将硅藻土粉碎成粒径不大于120微米的粉末；

S20.将质量比为1：1的硅藻土与碳酸钾进行混合，将混合好的物料放入焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为500℃，焙烧时间为14h；

S30.将焙烧好的焙烧产物由封闭自动螺旋输送装置输送到蒸汽动能磨中进行研磨，将研磨好的药剂进行强制通风冷却至室温，制得土壤调理剂2。

实施例3

本发明实施例提供一种土壤调理剂，采用如下步骤制得：

S10.将蒙脱石粉碎成粒径不大于120微米的粉末；

S20.将质量比为1：0.6的蒙脱石与氢氧化钙进行混合，将混合好的物料放入焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为400℃，焙烧时间为16h；

S30.将焙烧好的焙烧产物由封闭自动螺旋输送装置输送到蒸汽动能磨中进行研磨，将研磨好的药剂进行强制通风冷却至室温，制得土壤调理剂3。

实施例4

本发明实施例提供一种土壤调理剂，采用如下步骤制得：

S10.将硅藻土粉碎成粒径不大于120微米的粉末；

S20.将质量比为1：0.25：0.25的硅藻土、碳酸钠和氢氧化钙进行混合，将混合好的物料放入焙烧炉进行焙烧，焙烧温度为350℃，焙烧时间为12h；

S30.将焙烧好的焙烧产物由封闭自动螺旋输送装置输送到蒸汽动能磨中进行研磨，将研磨好的药剂进行强制通风冷却至室温，制得土壤调理剂4。

进一步的，为了验证本发明实施例制备的土壤调理剂对土壤治理效果，本发明实施例进行了农田实验。

实验例1

将实施例1制得的调理剂1用喷雾的方式施加于重金属铅、镉污染的酸性土壤中，施加药剂后种植水稻和小麦，种植水稻的亩用量为200kg/亩，种植小麦的药剂亩用量为300kg/亩，翻耕深度为20公分。

酸性水稻土壤中初始镉离子浓度为2.2mg/kg，铅离子浓度为20mg/kg，pH值为5.35，小麦土壤中初始镉离子浓度为1.8mg/kg，铅离子浓度为25mg/kg，pH值为5.95。经过治理后，水稻土壤中镉离子浓度降低为0.21mg/kg，降低率为：90.45％；铅离子浓度为1.5mg/kg，降低率为92.5％；pH值为6.25；小麦土壤中镉离子浓度降低为0.23mg/kg，降低率为87.22mg/kg，铅离子浓度为3.2mg/kg，降低率为87.2％，土壤pH值为7.04。

实验例2

将实施例2制得的调理剂2用喷雾的方式施加于重金属铅、镉污染的酸性土壤中，施加药剂后种植水稻和小麦，种植水稻的亩用量为200kg/亩，种植小麦的药剂亩用量为300kg/亩，翻耕深度为20公分。

酸性水稻土壤中初始镉离子浓度为2.2mg/kg，铅离子浓度为20mg/kg，有效钾含量为0.75mg/kg；pH值为5.35，小麦土壤中初始镉离子浓度为1.8mg/kg，铅离子浓度为25mg/kg，有效钾含量为0.91mg/kg；pH值为5.95。经过治理后，水稻土壤中镉离子浓度降低为0.16mg/kg，降低率为：92.72％；铅离子浓度为1.35mg/kg，降低率为93.25％；pH值为6.45；有效钾含量为：15mg/kg。小麦土壤中镉离子浓度降低为0.21mg/kg，降低率为88.33％，铅离子浓度为3.0mg/kg，降低率为88％，土壤pH值为7.09；有效钾含量为18.1mg/kg。

实验例3

将实施例3制得的调理剂3用灌溉的方式施加于重金属铅、镉污染的酸性土壤中，施加药剂后种植水稻和小麦，种植水稻的亩用量为200kg/亩，种植小麦的药剂亩用量为300kg/亩，翻耕深度为20公分。

酸性水稻土壤中初始镉离子浓度为2.2mg/kg，铅离子浓度为20mg/kg；pH值为5.35，小麦土壤中初始镉离子浓度为1.8mg/kg，铅离子浓度为25mg/kg；pH值为5.95。经过治理后，水稻土壤中镉离子浓度降低为0.24mg/kg，降低率为：89.09％；铅离子浓度为2.55mg/kg，降低率为87.25％；pH值为6.35。小麦土壤中镉离子浓度降低为0.27mg/kg，降低率为85％，铅离子浓度为3.8mg/kg，降低率为84.8％，土壤pH值为6.98。

实验例4

将实施例4制得的调理剂4采用灌溉的方式施加于重金属铅、镉污染的酸性土壤中，施加药剂后种植水稻和小麦，种植水稻的亩用量为200kg/亩，种植小麦的药剂亩用量为300kg/亩，翻耕深度为20公分。

酸性水稻土壤中初始镉离子浓度为2.2mg/kg，铅离子浓度为20mg/kg，有效钾含量为0.75mg/kg；pH值为5.35，小麦土壤中初始镉离子浓度为1.8mg/kg，铅离子浓度为25mg/kg，有效钾含量为0.91mg/kg；pH值为5.95。经过治理后，水稻土壤中镉离子浓度降低为0.18mg/kg，降低率为：91.82％；铅离子浓度为2.55mg/kg，降低率为87.25％；pH值为6.33；有效钾含量为：15mg/kg。小麦土壤中镉离子浓度降低为0.25mg/kg，降低率为86.11％，铅离子浓度为3.5mg/kg，降低率为86％，土壤pH值为6.89；有效钾含量为16.5mg/kg。

由上农田实验可知，施加本发明实施例制备的土壤调理剂，能显著降低酸性重金属污染土壤中的镉离子、铅离子浓度，同时能提高土壤的pH值，并增加土壤中钾等微量元素的含量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取粘土矿物；

将所述粘土矿物粉碎处理，得到粘土矿物粉末；

获取固体碱，按所述粘土矿物粉末与所述固体碱的质量比为1：(0.05-1)，将所述粘土矿物粉末和所述固体碱混合，然后焙烧处理，得到焙烧产物；

将所述焙烧产物研磨处理，得到土壤调理剂。

2.如权利要求1所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述粘土矿物选自：膨润土、硅藻土、高岭石、蒙脱石和伊利石中的至少一种；和/或，

所述固体碱选自：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钙、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种；和/或，

所述粘土矿物中阳离子交换容量为5-150毫克当量/100g。

3.如权利要求1所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述焙烧处理的条件包括：在温度为200-800℃的环境中，焙烧3～16小时。

4.如权利要求1～3任意一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，将所述焙烧产物研磨处理的步骤包括：利用高温输送装置，将所述焙烧产物输送至蒸汽动能磨装置中，然后研磨所述焙烧产物。

5.如权利要求4所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述高温输送装置选自：封闭螺杆输送装置或气力输送装置；和/或，

所述蒸汽动能磨装置的入口压力为0.2-0.6MPa，蒸汽温度为200-600℃。

6.如权利要求1～3任意一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，将所述焙烧产物研磨处理之后还包括冷却处理的步骤，且所述冷却处理的方式包括通风冷却或水冷却。

7.一种土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂由权利要求1～6任意一项所述的制备方法制得，所述土壤调理剂的粒径不大于10微米，所述土壤调理剂的pH为7-14。

8.一种土壤调理剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取如权利要求7所述的土壤调理剂，将所述土壤调理剂溶解于水中，得到土壤调理液；

将所述土壤调理液灌溉到待处理的土壤中。

9.如权利要求8所述的土壤调理剂的使用方法，其特征在于，按所述土壤调理剂与所述水的质量比为(0.01-0.3)：1，将所述土壤调理剂溶解于所述水中。

10.如权利要求8或9所述的土壤调理剂的使用方法，其特征在于，所述灌溉的方式选自：漫灌、喷灌、滴灌和渗灌中的至少一种。