CN110372457B - 一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法 - Google Patents

一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，以煤矸石为原料,用嗜麦芽窄食单胞菌GZU‑Stm01解离后制作而成。本发明是将煤矸石废物利用，且制备过程工艺简单，条件温和，环境友好。

Description

一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法
技术领域
本发明涉及一种矿物肥料的制作方法，特别是一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法。
背景技术
煤矸石是我国目前最大的工业废弃物之一。由于在我国的能源结构中，煤炭资源占具主导结构，每年要消耗大量的煤炭用于发电。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，其产量约占原煤炭产量的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，在高温干燥天气，有发生自燃的危险；随着煤矸石的逐渐风化，在雨季，经雨水淋洗后，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，对生态环境造成污染。
由于煤矸石中含有碳、硫、磷、钾、有机质等成份，应用上受用很大限制。用来铺设道路，由于硫、有机质等的氧化，导致道路鼓包，使用时间缩短；用来制砖由于硫、磷、氮等成份，后期泛霜严重，影响砖的强度和质量；高硫煤矸石用来制备硫酸，其中的硫含量又太低，生产成本过高。总之，由于各种原因，至今煤矸石未得到有效利用。
但是，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、钙、硫等，是一种有潜在利用价值的资源。但煤矸石所含的磷、钾等成份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，部分微生物细菌能解离煤矸石，将其中的以难溶形式存在的磷、钾、硅、钙、硫等转换成能被植物吸收的有效磷、速效钾、有效硅、交换性钙、有效硫等。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。但是，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，寻找培育出能高效解离煤矸石的微生物细菌以及合适的制作方法成为关键。
发明内容
本发明的目的在于，一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法。本发明是将煤矸石废物利用，且制备过程工艺简单，条件温和，环境友好。
本发明的技术方案：一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，以煤矸石为原料,用嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01解离后制作而成。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述肥料是以煤矸石为基础原料，掺杂低品位磷矿，用嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01解离后制作成而成。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述肥料的具体制作方法：是将煤矸石和低品位磷矿组成的混合矿物破碎，将嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01配制成菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的混合矿物上喷洒嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在30-35℃，解离混合矿物3-4天，凉干，得到粉状产品，即得微生物矿物肥料。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述煤矸石与低品位磷矿重量比为92-85:8-15。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述煤矸石与低品位磷矿重量比为85:15。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述混合矿物破碎后过60-100目筛。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述菌液的浓度为6.0*1016-6.5*1016cfu/mL。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述控制嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌液与煤矸石混合矿物的液固比为1:1。
前述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，所述的嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01，于2019年1月21日保藏于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCCNO：M2019059。
本发明的有益效果
1、本发明通过嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01解离煤矸石中不溶性的磷、钾、硅、钙、硫等成分，将其变成有效磷、速效钾、有效硅、交换性钙、有效硫等植物能吸收的营养成分，使得煤矸石变废为宝。
2、本发明利用嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01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。
3、本发明还可以用煤矸石作为基本原料，在其中掺杂磷矿开采过程中废弃的低品位磷矿，以提升肥料中的磷素比例，用嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01解离，制备微生物矿物复合肥料。
4、嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01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-Stm01菌株，该菌株存活后，能不断地解离土壤中的难溶性磷等，持续提供肥力，同时实现对土壤的改良作用。
综上所述，本发明使用嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01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，在煤矸石中掺杂低品位磷矿，进行解离，将会进一步提升复合肥中的磷含量。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问题，由于引入了嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌株，还可能避免大量使用化肥带来的如磷素固化、土壤板结等土壤环境问题，进一步提升磷资源的利用率。
附图说明
图1是GZU-Stm01属菌株生长曲线；
图2是GZU-Stm01属菌株菌落外观图；
图3是GZU-Stm01属菌体形态图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
本发明的实施例
实施例1
1.GZU-Stm01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，10-30h为对数期，30h-45h为稳定期，45h以后为衰亡期。
2.GZU-Stm01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淡黄色，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。
通过革兰氏染色，菌体形态如图3，该菌株为革兰氏阴性杆菌，单个或成对排列。
3.GZU-Stm01菌株的培养
1)在无菌条件下，将GZU-Stm01菌种置于室温下解冻。
2)解冻后，在无菌条件下，摇匀，用移液枪吸取GZU-Stm01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：6.0×1016-6.5×1016cfu/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0.180mm(80目)煤矸石。
5.掺杂低品位磷矿煤矸石混合矿物准备
1)煤矸石、低品位磷矿，分别经过粗破、中破，获得粒径为：0.1～0.5mm煤矸石、磷矿。
2)将粒径0.1～0.5mm的煤矸石、低品位磷矿，按85:15的重量比混合均匀。将混合矿物经过球磨，获得粒径0.180mm(80目)煤矸石掺杂混合矿物。
6.用GZU-Stm01菌株解离煤矸石制备肥料
1)所用煤矸石主要成份为：C 9.52％，SiO2 39.12％，Al2O3 18.19％，Fe2O315.65％,TiO2 3.21％，CaO 4.58％，MgO 2.33％，K2O 1.81％，Na2O 0.79％，P2O5 1.85％，S1.34％，H 0.91％，N 0.66％，灰分80.01％。
2)取已破碎过80目的煤矸石1kg，于控温搅拌器中，GZU-Stm01菌液浓度控制在：6.0×1016-6.5×1016cfu/mL，GZU-Stm01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3-4天。
3)解离好的煤矸石经过脱水、凉干，得到粉状产品。
4)煤矸石离前后，主要成份对比，见表1：
表1
Figure BDA0002183176600000061
7.用GZU-Stm01菌株解离煤矸石混合矿物制备肥料
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，煤矸石、磷矿的重量比为85:15。
1)所用煤矸石主要成份为：C 9.52％，SiO2 39.12％，Al2O3 18.19％，Fe2O315.65％,TiO2 3.21％，CaO 4.58％，MgO 2.33％，K2O 1.81％，Na2O 0.79％，P2O5 1.85％，S1.34％，H 0.91％，N 0.66％，灰分80.01％。
2)磷矿，以P2O5计的质量分数是15.20％，即w(P2O5)为15.20％。
3)取已破碎过80目的煤矸石混合矿物1kg，于控温搅拌器中，GZU-Stm01菌液浓度控制在：6.0×1016-6.5×1016cfu/mL，GZU-Stm01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3-4天。
4)解离好的煤矸石混合矿物经过脱水、凉干，得到粉状产品。
5)煤矸石离前后，主要成份对比，见表2：
表2
Figure BDA0002183176600000062
Figure BDA0002183176600000071
实施例2
煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，将煤矸石和低品位磷矿以重量比85:15混合组成混合矿物，破碎过80目筛，将嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01配制成浓度为6.3*1016cfu/mL的菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的混合矿物上按1:1喷洒嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌液，搅拌均匀，每间隔2.5小时翻动一次，温度控制在33℃，解离混合矿物3.5天，凉干，得到粉状产品，即得微生物矿物肥料。
实施例3
煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，将煤矸石和低品位磷矿以重量比88:12混合组成混合矿物，破碎过60目筛，将嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01配制成浓度为6.0*1016cfu/mL的菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的混合矿物上按1:1喷洒嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌液，搅拌均匀，每间隔2小时翻动一次，温度控制在30℃，解离混合矿物3天，凉干，得到粉状产品，即得微生物矿物肥料。
实施例4
煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，将煤矸石和低品位磷矿以重量比92:8混合组成混合矿物，破碎过100目筛，将嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01配制成浓度为6.5*1016cfu/mL的菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的混合矿物上按1:1喷洒嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌液，搅拌均匀，每间隔3小时翻动一次，温度控制在35℃，解离混合矿物4天，凉干，得到粉状产品，即得微生物矿物肥料。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Figure BDA0002183176600000091
序列表
<110> 贵州大学
<120> 一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法
<130> 2019
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1425
<212> DNA
<213> 嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)
<400> 1
actaccatgc agtcgacggc agcacaggag agcttgctct ctgggtggcg agtggcggac 60
gggtgaggaa tacatcggaa tctacttttt cgtgggggat aacgtaggga aacttacgct 120
aataccgcat acgacctacg ggtgaaagca ggggaccttc gggccttgcg cgattgaatg 180
agccgatgtc ggattagcta gttggcgggg taaaggccca ccaaggcgac gatccgtagc 240
tggtctgaga ggatgatcag ccacactgga actgagacac ggtccagact cctacgggag 300
gcagcagtgg ggaatattgg acaatgggcg caagcctgat ccagccatac cgcgtgggtg 360
aagaaggcct tcgggttgta aagccctttt gttgggaaag aaatccagcc ggctaatacc 420
tggttgggat gacggtaccc aaagaataag caccggctaa cttcgtgcca gcagccgcgg 480
taatacgaag ggtgcaagcg ttactcggaa ttactgggcg taaagcgtgc gtaggtggtt 540
gtttaagtct gttgtgaaag ccctgggctc aacctgggaa ctgcagtgga aactggacga 600
ctagagtgtg gtagagggta gcggaattcc cggtgtagca gtgaaatgcg tagagatcgg 660
gaggaacatc catggcgaag gcagctacct ggaccaacac tgacactgag gcacgaaagc 720
gtggggagca aacaggatta gataccctgg tagtccacgc cctaaacgat gcgaactgga 780
tgttgggtgc aatttggcac gcagtatcga agctaacgcg ttaagttcgc cgcctgggga 840
gtacggtcgc aagactgaaa ctcaaaggaa ttgacggggg cccgcacaag cggtggagta 900
tgtggtttaa ttcgatgcaa cgcgaagaac cttacctggc cttgacatgt cgagaacttt 960
ccagagatgg attggtgcct tcgggaactc gaacacaggt gctgcatggc tgtcgtcagc 1020
tcgtgtcgtg agatgttggg ttaagtcccg caacgagcgc aacccttgtc cttagttgcc 1080
agcacgtaat ggtgggaact ctaaggagac cgccggtgac aaaccggagg aaggtgggga 1140
tgacgtcaag tcatcatggc ccttacggcc agggctacac acgtactaca atggtgggga 1200
cagagggctg caagccggcg acggtaagcc aatcccagaa accccatctc agtccggatt 1260
ggagtctgca actcgactcc atgaagtcgg aatcgctagt aatcgcagat cagcattgct 1320
gcggtgaata cgttcccggg ccttgtacac accgcccgtc acaccatggg agtttgttgc 1380
accagaagca ggtagcttaa ccttcgggag ggcgctgcca cgggg 1425

Claims (5)

1.一种煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，其特征在于：所述肥料是以煤矸石为基础原料，掺杂低品位磷矿，用嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01解离后制作成而成，煤矸石与低品位磷矿重量比为92-85: 8-15；
所述肥料的具体制作方法：是将煤矸石和低品位磷矿组成的混合矿物破碎，将嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01配制成菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的混合矿物上喷洒嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌液，搅拌均匀，每间隔2-3小时翻动一次，温度控制在30-35℃，解离混合矿物3-4天，凉干，得到粉状产品，即得微生物矿物肥料；
所述的嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01，于2019年1月21日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为ＣＣＴＣＣ ＮＯ：M2019059。
2.如权利要求1所述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，其特征在于：所述煤矸石与低品位磷矿重量比为85:15。
3.如权利要求1所述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，其特征在于：所述混合矿物破碎后过60-100目筛。
4.如权利要求1所述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，其特征在于：所述菌液的浓度为6.0*1016-6.5*1016cfu/mL。
5.如权利要求1所述的煤矸石微生物矿物肥料的制作方法，其特征在于：所述控制嗜麦芽窄食单胞菌GZU-Stm01菌液与煤矸石混合矿物的液固比为1:1。
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