CN112940733A - 一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，具体涉及土壤改良技术领域。由以下重量份的组分制成：以粉煤灰、煤矸石、气化渣、脱硫石膏为主的煤基固废78‑93份、农作物秸秆15‑20份、糠醛渣5‑10份、腐殖酸10‑15份、生物炭5‑10份、微生物菌剂1‑2份，其中煤基固废的配比根据配比方法计算得出。该调理剂的制备方法简单，成本较低，而且能够改善土壤理化性状，改良土壤团粒结构，改良土壤酸碱度，调理失衡的土壤养分体系，促进氮磷钾和有机质等养分供应。本发明以固体废弃物为主要原料，充分利用了废弃资源，缓解了煤基固废的处理问题，实现了固体废弃物的资源化利用，同时提高了经济环保效果。

Description

一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，具体涉及一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法。
背景技术
煤基固废物是煤炭开采、利用过程中产生的一类难以利用的工业固体废弃物，主要包括煤矸石、粉煤灰渣、煤气化渣等。煤基固废物的大量堆积，不仅占用土地面积，同时对大气、水体和土壤等周围环境造成污染。如对其处理得当，又可以变废为宝，成为一种可以再利用的资源，然而煤炭开发、加工、利用基地固废产生量巨大与综合利用率偏低的急迫问题与生态脆弱问题交织，大宗煤基固废资源化及高值化利用已成为研究重点。
近年来，化肥、农药等在农业生产中大量推广使用，造成土壤板结、养分失调、肥力下降，我国耕地质量日益退化。2016年国务院发布《土壤污染防治行动计划》，要求开展土壤污染治理与修复，改善区域土壤环境质量，到2030年受污染耕地及土地安全利用率达到95％以上。如何保持土壤质量、改善酸碱土壤、解除土壤毒性，成为我国农业科技工作者研究的重要课题。目前关于土壤调理剂研究者们做了大量的研究，矿物型土壤调理剂是一种多元素功能性肥料，不仅含有农作物所需要的大量元素，还富含多种中、微量营养元素，可促进营养平衡，而且能够改善土壤理化性状，改良土壤结构，调理失衡的土壤养分体系，促进氮磷钾和有机质等养分供应，提高土壤保肥性。
矿物型土壤调理剂按照其原料来源主要分为三大类:天然矿物型土壤调理剂、固体废弃物土壤调理剂、人工合成土壤调理剂。其中固体废弃物矿物型土壤调理剂主要有:碱渣、高炉渣、磷石膏、粉煤灰、煤矸石、黄磷矿渣粉、城市污泥、脱硫废弃物、酒糟等。近年来以碱渣、粉煤灰和脱硫废弃物等为主要原料的土壤调理剂在对土壤酸碱性调节方面得到了较好的应用和推广。但以煤基固体废弃物为原料制成的土壤调理剂重金属含量通常较高。如果长期大量施用该类土壤调理剂，必然造成土壤中重金属累积，污染土壤，威胁人类健康。而且目前的土壤改良剂多存在改良成本高，效果不理想，改良结果不易保持等问题。
发明内容
针对背景技术中的问题，实现固体废弃物的资源化利用，同时提高经济环保效果，本发明提供一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，由以下重量份的组分制成：以粉煤灰、煤矸石、气化渣、脱硫石膏为主的煤基固废78-93份、农作物秸秆15-20份、糠醛渣5-10份、腐殖酸10-15份、生物炭5-10份、微生物菌剂1-2份，其中煤基固废的配比根据配比方法计算得出。
所述的煤基固废的配比方法为：
粉煤灰、煤矸石、气化渣、脱硫石膏四种固废在对土壤的团粒结构、土壤中的营养元素、微量元素和土壤酸碱度这些指标的改良具有不同的改良效果(待改良指标用N表示)，将土壤中待改良指标按其需要调理的状况分为三种等级(用k表示)；
固废n1、n2、n3、n4对应具有最佳的改良效果的指标为N1、N2、N3、N4；
固废(n)对需调理土壤中某指标(N)在不同等级(k)状况下的改良准数为Xn、N、k(单位g/kg)；
则每种固废需要加入量Mn(单位kg)为：
Figure BDA0002993736920000021
Figure BDA0002993736920000022
Figure BDA0002993736920000023
Figure BDA0002993736920000024
其中M为待改良土壤的质量，单位为kg。
所述的脱硫石膏应为改性脱硫石膏，其氯离子含量不超过300ppm。
所述的农作物秸秆包括大豆、玉米、高梁、棉花、小麦、芦苇秸秆中的一种或几种。
所述的微生物菌剂为以胶质芽抱杆菌为主要成分的干粉菌剂。
所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将煤基固废进行粉碎过筛，然后与复合酸混合，振荡，搅拌过滤，烘干后得到煤基固废原料；
步骤2、将步骤1中的煤基固废原料与破碎后的农作物秸秆、糠醛渣、腐植酸、生物炭以及微生物菌剂充分均匀混合；
步骤3、将步骤2中的混合物送至造粒机进行造粒，干燥成型，即得到所述土壤调理剂成品8。
所述的步骤1中使用的复合酸为硫酸和冰醋酸的混合酸，固液比为1∶8-10g/ml；振荡搅拌的时间为1.5h。
所述的步骤3中造粒的粒径在14-20目之间。
所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的使用方法，其特征在于，每亩施用量为280-460公斤，均匀撒于地表，旋耕或深耕即可。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的调理剂的制备方法简单，原料多为工业或农业废料，成本比较低。本发明制备的土壤调理剂，能够改善土壤理化性状，改良土壤团粒结构，改良土壤酸碱度，其含有诸多的微量元素成分，养分种类齐全，能够调理失衡的土壤养分体系，促进氮磷钾和有机质等养分供应。本发明采用多源煤基固废作为土壤调理剂组分，全面提升了煤基固废的利用效率，实现增值化利用。不仅可以有效的解决工业固废污染水体，占用土地资源等环境问题，而且是一项节约能源、资源循环利用、绿色环保的应用技术。
附图说明
图1为多源煤基固废制备土壤调理剂的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过附图1和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实例1
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，由以下重量份的组分制成：以粉煤灰、煤矸石、气化渣、脱硫石膏为主的煤基固废(1)87份、农作物秸秆16份、糠醛渣7份、腐殖酸11份、生物炭8份、微生物菌剂1份，其中煤基固废的配比根据配比方法计算得出。
所述的煤基固废(1)的配比根据配比方法计算得：粉煤灰29份、煤矸石30份、气化渣12份、脱硫石膏16份。
所述的脱硫石膏应为改性脱硫石膏，其氯离子含量不超过300ppm。
所述的农作物秸秆包括大豆、玉米、高梁、棉花、小麦、芦苇秸秆中的一种或几种。
所述的微生物菌剂为以胶质芽抱杆菌为主要成分的干粉菌剂。
所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将煤基固废(1)进行粉碎过筛(3)，然后与复合酸(2)混合，振荡，搅拌过滤，烘干后得到煤基固废(1)原料，其中复合酸(2)为硫酸和冰醋酸的混合酸，固液比为1∶8-10g/ml；振荡搅拌的时间为1.5h。
步骤2、将步骤1中的煤基固废(1)原料与破碎后的农作物秸秆、糠醛渣、腐植酸、生物炭以及微生物菌剂(3)充分均匀混合(5)；
步骤3、将步骤2中的混合物送至造粒机进行造粒(6)，造粒(6)的粒径在14-20目之间，干燥(7)成型，即得到所述土壤调理剂产品(8)。
所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的使用方法，其特征在于，每亩施用量为280-460公斤，均匀撒于地表，旋耕或深耕即可。
以上所述的实例，只是本发明的部分较优选方案，本领域的技术员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，本发明的技术方案可进行修改或者等同替换，这些修改和等同替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，由以下重量份的组分制成：以粉煤灰、煤矸石、气化渣、脱硫石膏为主的煤基固废78-93份、农作物秸秆15-20份、糠醛渣5-10份、腐殖酸10-15份、生物炭5-10份、微生物菌剂1-2份，其中煤基固废的配比根据配比方法计算得出。
2.根据权利要求1所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，所述的煤基固废的配比方法为：
粉煤灰、煤矸石、气化渣、脱硫石膏四种固废在对土壤的团粒结构、土壤中的营养元素、微量元素和土壤酸碱度这些指标的改良具有不同的改良效果(待改良指标用N表示)，将土壤中待改良指标按其需要调理的状况分为三种等级(用k表示)；
固废n1、n2、n3、n4对应具有最佳的改良效果的指标为N1、N2、N3、N4；
固废(n)对需调理土壤中某指标(N)在不同等级(k)状况下的改良准数为Xn、N、k(单位g/kg)；
则每种固废需要加入量Mn(单位kg)为：
Figure FDA0002993736910000011
Figure FDA0002993736910000012
Figure FDA0002993736910000013
Figure FDA0002993736910000014
其中M为待改良土壤的质量，单位为kg。
3.根据权利要求1所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，所述的脱硫石膏应为改性脱硫石膏，其氯离子含量不超过300ppm。
4.根据权利要求1所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，所述的农作物秸秆包括大豆、玉米、高梁、棉花、小麦、芦苇秸秆中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，所述的微生物菌剂为以胶质芽抱杆菌为主要成分的干粉菌剂。
6.一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将煤基固废进行粉碎过筛，然后与复合酸(2)混合，振荡，搅拌过滤，烘干后得到煤基固废原料；
步骤2、将步骤1中的煤基固废原料与破碎后的农作物秸秆、糠醛渣、腐植酸、生物炭以及微生物菌剂充分均匀混合；
步骤3、将步骤2中的混合物送至造粒机进行造粒，干燥成型，即得到所述土壤调理剂成品。
7.根据权利要求6所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，所述步骤1中使用的复合酸2为硫酸和冰醋酸的混合酸，固液比为1：8-10g/ml；振荡搅拌的时间为1.5h。
8.根据权利要求6所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的方法，其特征在于，所述步骤3中造粒的粒径在14-20目之间。
9.根据权利要求6所述的一种以多源煤基固废制备土壤调理剂的使用方法，其特征在于，每亩施用量为280-460公斤，均匀撒于地表，旋耕或深耕即可。
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