CN115477565A - 一种促进磷石膏土壤化的修复剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磷石膏资源化利用技术领域，具体涉及一种促进磷石膏土壤化的修复剂及其制备方法和应用。本发明提供了一种促进磷石膏土壤化的修复剂，利用硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥和枯草芽孢杆菌一同改善磷石膏，可大幅度降低磷石膏中的氟、酸等有害污染物，增加pH值，促进种子发芽，种子发芽率与正常土壤相当，实现磷石膏的土壤化，充分利用磷石膏资源，提高了磷石膏的经济性，且原料廉价易得，制备成本低廉，为磷石膏的无害化处理提供了一种新方法。
Description
技术领域
本发明属于磷石膏资源化利用技术领域，具体涉及一种促进磷石膏土壤化的修复剂及其制备方法和应用。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙，由于生产原料和工艺不同，磷石膏中伴随氟、酸等有害污染物。据统计，当前全国年磷石膏产生量达7500万吨，大量磷石膏因无法得到有效利用，被闲置堆置，造成资源浪费，污染物流失进环境中，造成环境污染。
目前，磷石膏的主要利用方式有制作水泥缓凝剂、石膏板建材、充填材料和筑路、建筑石膏等，这些利用途径利用总量仍然不高。因此，面对不断增加的磷石膏产生量和不断增强的环境保护压力，开展磷石膏的资源化利用迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种促进尾矿土壤化的修复剂及其制备方法和应用，降低磷石膏的污染物含量，实现磷石膏的土壤化，充分利用磷石膏资源。
本发明提供了一种促进磷石膏土壤化的修复剂，包括以下质量份的原料：
40～60份磷石膏、5～10份硅钙钾镁肥、5～10份钾长石粉、5～10份膨润土、 5～10份生物质炭、5～10份有机肥和0.3～0.5份枯草芽孢杆菌。
优选的，包括以下质量份的原料：
40份磷石膏、5份硅钙钾镁肥、5份钾长石粉、5份膨润土、5份生物质炭、 5份有机肥和0.3份枯草芽孢杆菌；
或60份磷石膏、10份硅钙钾镁肥、10份钾长石粉、10份膨润土、10份生物质炭、10份有机肥和0.5份枯草芽孢杆菌；
或50份磷石膏、5份硅钙钾镁肥、5份钾长石粉、5份膨润土、10份生物质炭、10份有机肥、0.5份枯草芽孢杆菌和50份水。
优选的，所述磷石膏的粒径＜3cm。
本发明还提供了上述技术方案任一项所述促进磷石膏土壤化的修复剂的制备方法，包括以下步骤
将所述磷石膏、硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥、枯草芽孢杆菌和水混合，发酵，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。
优选的，所述发酵的时间为20～30d，发酵的温度为15～45℃。
优选的，所述发酵的过程中，每5～7d翻堆一次。
优选的，所述发酵后，还包括风干、粉碎发酵所得发酵物。
本发明还提供了上述技术方案所述的促进磷石膏土壤化的修复剂在土壤覆盖中的应用。
有益效果：
本发明提供了一种促进磷石膏土壤化的修复剂，包括以下质量份的原料： 40～60份磷石膏、5～10份硅钙钾镁肥、5～10份钾长石粉、5～10份膨润土、5～10 份生物质炭、5～10份有机肥和0.3～0.5份枯草芽孢杆菌。本发明的修复剂利用硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥和枯草芽孢杆菌一同改善磷石膏，可大幅度降低磷石膏中的氟、酸等有害污染物，增加pH值，且制备成本低廉，实现磷石膏的土壤化，充分利用磷石膏资源，提高了磷石膏的经济性。
进一步的，本发明的修复剂制备工艺简单，原料廉价易得，生产成本低，适用于大规模产业化的生产；并且可促进磷石膏土壤化，改善磷石膏物理性质，为磷石膏的无害化处理提供了一种新方法。
具体实施方式
本发明提供了一种促进磷石膏土壤化的修复剂，包括以下质量份的原料：
40～60份磷石膏、5～10份硅钙钾镁肥、5～10份钾长石粉、5～10份膨润土、 5～10份生物质炭、5～10份有机肥和0.3～0.5份枯草芽孢杆菌。
以质量份计，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料包括40～60份磷石膏，优选为50～60份，进一步优选为50份。在本发明中，所述磷石膏的粒径优选小于3cm。
以所述磷石膏的质量份为基准，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料包括5～10份硅钙钾镁肥，优选为5份或10份。在本发明中，所述硅钙钾镁肥中硅、钙、钾、镁的质量比优选为20：30：5：8。本发明在具体实施过程中使用的硅钙钾镁肥优选购买自山东昆腾生物肥料有限公司，其中硅、钙、钾、镁的质量百分含量依次为20％、30％、5％和8％。本发明所述硅钙钾镁肥能够调节磷石膏孔隙性、中和磷石膏中的酸。
以所述磷石膏的质量份为基准，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料包括5～10份钾长石粉，优选为5份或10份。本发明所述钾长石粉能够提升磷石膏中钾营养含量。
以所述磷石膏的质量份为基准，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料包括5～10份膨润土，优选为5份或10份。本发明所述膨润土能够提高阳离子交换量，增强土壤保肥性。
以所述磷石膏的质量份为基准，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料包括5～10份生物质炭，优选为5份或10份。本发明所述生物质炭能够吸附磷石膏中的氟。
以所述磷石膏的质量份为基准，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料包括5～10份有机肥，优选为5份或10份。本发明对所述有机肥的来源没有严格要求，选择常规商品化的有机肥即可。本发明所述有机肥能够提高土壤有机质。
以所述磷石膏的质量份为基准，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料包括0.3～0.5份枯草芽孢杆菌，优选为0.3或0.5份。在本发明中，所述枯草芽孢杆菌中有效活菌数优选为200亿cfu/g。本发明所述枯草芽孢杆菌能够提升土壤微生物活性。
以所述磷石膏的质量份为基准，本发明所述促进磷石膏土壤化的修复剂的原料优选还包括40～60份水，进一步优选为50～60份。
本发明的修复剂以硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥、枯草芽孢杆菌、水和磷石膏为原料，利用硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥、枯草芽孢杆菌和水一同改善磷石膏，可大幅度降低磷石膏中的氟、酸等有害污染物，增加pH值，且制备成本低廉，实现磷石膏的土壤化，充分利用磷石膏资源，提高了磷石膏的经济性。
本发明还提供了上述技术方案所述的促进磷石膏土壤化的修复剂的制备方法，包括如下步骤：
将所述磷石膏、硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥、枯草芽孢杆菌和水混合，发酵，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。
本发明将磷石膏、硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥、枯草芽孢杆菌和水混合，得到混合物。本发明对所述混合的方式没有严格要求，采用常规的混合方式即可。
得到所述混合物后，本发明对所述混合物进行发酵，得到发酵物。在本发明中，所述发酵的温度优选为15～45℃，进一步优选为20～40℃，更优选为25～30℃；所述发酵的时间优选为20～30d，进一步优选为20或30d；所述发酵的方式优选为密闭发酵。本发明对所述密封发酵的方式没有严格要求，常规操作即可，优选采用条垛式发酵或槽式发酵。本发明所述密闭发酵后优选覆盖薄膜。本发明对覆盖薄膜的厚度没有严格要求，常规操作即可。本发明在所述发酵过程中，优选每5～7d翻堆一次。本发明所述发酵能够缩短发酵时间，并提高土壤微生物数量和活性，促进土壤团聚体形成，达到快速熟化的目的。
得到所述发酵物后，本发明优选风干所述发酵物，得到风干物。本发明对所述风干的方式没有严格要求，采用常规的风干方式即可。本发明所述风干物的含水量优选为5％～10％，进一步优选为8％。
得到所述风干物后，本发明优选粉碎所述风干物，过筛，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。本发明对所述粉碎的方式没有严格要求，采用常规的粉碎方式即可。本发明所述过筛优选包括过10目筛。
本发明的修复剂制备工艺简单，原料廉价易得，生产成本低，适用于大规模产业化的生产；并且可促进磷石膏土壤化，改善磷石膏物理性质，为磷石膏的无害化处理提供了一种新方法。实施例结果表明，采用本发明所述制备方法得到的促进磷石膏土壤化的修复剂pH显著提升，酸度降低，达到正常土壤pH 标准；氟含量显著降低，降低至与正常土壤标准；相比单独的磷石膏，本发明制备得到的促进磷石膏土壤化的修复剂能够提高促进小麦、油菜和绿豆发芽，种子发芽率与正常土壤相当。
本发明还提供了上述技术方案所述的促进磷石膏土壤化的修复剂在土壤覆盖中的应用。本发明提供的促进磷石膏土壤化的修复剂极大的降低了磷石膏中伴随的氟、酸等有害污染物，能够将磷石膏应用于裸地、荒坡、工程覆绿等土壤，提升地区土壤覆盖，充分利用磷石膏资源，实现资源节约和生态美化的协调统一。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种促进磷石膏土壤化的修复剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种促进磷石膏土壤化的修复剂
(1)按照以下质量份备料：40份磷石膏、5份硅钙钾镁肥、5份钾长石粉、 5份膨润土、5份生物质炭、5份有机肥，0.3份枯草芽孢杆菌和水40份。
具体的，400g磷石膏、50g硅钙钾镁肥、50g钾长石粉、50g膨润土、50g 生物质炭、50g有机肥，3g枯草芽孢杆菌和水400g。
(2)制备方法如下：
磷石膏破碎至<3cm后，混合硅钙钾镁肥，钾长石粉，膨润土，生物质炭，有机肥，枯草芽孢杆菌和水，混和均匀后覆盖薄膜室温密闭发酵20天，每5～7 天翻堆一次，风干粉碎过10目筛，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。
实施例2
一种促进磷石膏土壤化的修复剂
(1)按照以下质量份备料：60份磷石膏、10份硅钙钾镁肥、10份钾长石粉、10份膨润土、10份生物质炭、10份有机肥，0.5份枯草芽孢杆菌和水60份。
具体的，600g磷石膏、100g硅钙钾镁肥、100g钾长石粉、100g膨润土、100g生物质炭、100g有机肥，5g枯草芽孢杆菌和水600g。
(2)制备方法如下：
同实施例1，区别在于覆盖薄膜室温密闭发酵30天。
实施例3
一种促进磷石膏土壤化的修复剂
(1)按照以下质量份备料：50份磷石膏、5份硅钙钾镁肥、5份钾长石粉、 5份膨润土、10份生物质炭、10份有机肥，0.5份枯草芽孢杆菌和水50份。
具体的，500g磷石膏、50g硅钙钾镁肥、50g钾长石粉、50g膨润土、100g 生物质炭、100g有机肥，5g枯草芽孢杆菌和水500g。
(2)制备方法如下：
同实施例1。
对比例1
一种促进磷石膏土壤化的修复剂
(1)按照以下质量份备料：同实施例1，区别在于不添加硅钙钾镁肥、钾长石粉和膨润土。
(2)制备方法如下：
磷石膏破碎至<3cm后，混合生物质炭，有机肥，枯草芽孢杆菌和水，混和均匀后覆盖薄膜室温密闭发酵20天，每5～7天翻堆一次，风干粉碎过10目筛，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。
对比例2
一种促进磷石膏土壤化的修复剂
(1)按照以下质量份备料：同实施例1，区别在于不添加有机肥和生物质炭。
(2)制备方法如下：
磷石膏破碎至<3cm后，混合硅钙钾镁肥，钾长石粉，膨润土，枯草芽孢杆菌和水，混和均匀后覆盖薄膜室温密闭发酵20天，每5～7天翻堆一次，风干粉碎过10目筛，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。
对比例3
一种促进磷石膏土壤化的修复剂
(1)按照以下质量份备料：同实施例1，区别在于不添加枯草芽孢杆菌。
(2)制备方法如下：
磷石膏破碎至<3cm后，混合硅钙钾镁肥，钾长石粉，膨润土，生物质炭，有机肥和水，混和均匀后覆盖薄膜室温密闭发酵20天，每5～7天翻堆一次，风干粉碎过10目筛，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。
测试例1
以磷石膏为对照，采用NY/T1377-2007和GB/T 22104-2008检测实施例1～3、对比例1～3得到的修复剂、磷石膏和正常土壤(采自贵州省贵阳市花溪区农田内)的pH和氟含量，每个样品重复检测3次，结果如下表1。
表1不同样品pH和氟含量
根据表1可以看出，与磷石膏和对比例比较，本发明实施例得到的修复剂 pH显著提升，酸度降低，达到正常土壤pH标准；氟含量显著降低，降低至与正常土壤标准，说明本发明所述方案能够改善磷石膏，可大幅度降低磷石膏中伴随氟、酸等有害污染物，增加pH。
测试例2
1.取1200粒小麦种子，将种子平铺于培养皿内(每个培养皿50粒种子)，随机分为1～8组，每组3个重复；
2.取1200粒油菜种子，将种子平铺于培养皿内(每个培养皿50粒种子)，随机分为1～8组，每组3个重复；
3.取1200粒绿豆种子，将种子平铺于培养皿内(每个培养皿50粒种子)，随机分为1～8组，每组3个重复；
4.在步骤1～3中的1组中覆盖100g磷石膏、2组中覆盖100g实施例1得到的修复剂、3组中覆盖100g实施例2得到的修复剂、4组中覆盖100g实施例3 得到的修复剂、5组中覆盖100g对比例1得到的修复剂、6组中覆盖100g对比例2得到的修复剂、7组中覆盖100g对比例3得到的修复剂、8组中覆盖100g 正常土壤，分别加水30mL，20℃恒温培养7天，参照GB/T5520测试种子发芽率，结果如表2。
表2不同样品对种子发芽率的影响
根据表2可以看出，与磷石膏和对比例比较，本发明实施例得到的修复剂对小麦、油菜、绿豆发芽率均显著提升，实施例种子发芽率与正常土壤相当。本发明所述方案能够实现磷石膏的土壤化，充分利用磷石膏资源，提高了磷石膏的经济性。
根据上述内容可以看出，本发明提供的促进磷石膏土壤化的修复剂能够改善磷石膏，可大幅度降低磷石膏中伴随氟、酸等有害污染物，增加pH，促进种子发芽，种子发芽率与正常土壤相当，实现磷石膏的土壤化，充分利用磷石膏资源，提高了磷石膏的经济性。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种促进磷石膏土壤化的修复剂，其特征在于，包括以下质量份的原料：
40～60份磷石膏、5～10份硅钙钾镁肥、5～10份钾长石粉、5～10份膨润土、5～10份生物质炭、5～10份有机肥和0.3～0.5份枯草芽孢杆菌。
2.根据权利要求1所述的促进磷石膏土壤化的修复剂，其特征在于，包括以下质量份的原料：
40份磷石膏、5份硅钙钾镁肥、5份钾长石粉、5份膨润土、5份生物质炭、5份有机肥和0.3份枯草芽孢杆菌；
或60份磷石膏、10份硅钙钾镁肥、10份钾长石粉、10份膨润土、10份生物质炭、10份有机肥和0.5份枯草芽孢杆菌；
或50份磷石膏、5份硅钙钾镁肥、5份钾长石粉、5份膨润土、10份生物质炭、10份有机肥、0.5份枯草芽孢杆菌和50份水。
3.根据权利要求1或2所述的促进磷石膏土壤化的修复剂，其特征在于，所述原料还包括40～60份水。
4.根据权利要求1或2所述的促进磷石膏土壤化的修复剂，其特征在于，所述磷石膏的粒径＜3cm。
5.权利要求1～4任一项所述促进磷石膏土壤化的修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤
将所述磷石膏、硅钙钾镁肥、钾长石粉、膨润土、生物质炭、有机肥、枯草芽孢杆菌和水混合，发酵，得到所述促进磷石膏土壤化的修复剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述发酵的时间为20～30d，发酵的温度为15～45℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述发酵的过程中，每5～7d翻堆一次。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述发酵后，还包括风干和粉碎发酵所得发酵物。
9.权利要求1～4任一项所述的促进磷石膏土壤化的修复剂或权利要求5～9任一项所述的制备方法得到的促进磷石膏土壤化的修复剂在土壤覆盖中的应用。
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