一種再生地質(zhì)肥料及其制備方法與應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種再生地質(zhì)肥料及其制備方法與應(yīng)用，所述再生地質(zhì)肥料包括以下重量份的組分：硅鈣渣5?40份，粉煤灰4?20份，脫硫石膏2?20份，新鮮牛糞20?70份；所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于1.0×108CFU。本發(fā)明為煤基固廢提出了一種新的綜合應(yīng)用途徑，具有投入少、用量大、潛力大、以廢治廢和符合我國(guó)國(guó)情等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種再生地質(zhì)肥料及其制備方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及再生地質(zhì)肥料的制造方法，特別是涉及利用煤基固廢和生物質(zhì)為原料 制備的再生地質(zhì)肥料，可應(yīng)用于荒漠化治理。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤基固廢主要包括粉煤灰、硅鈣渣、脫硫石膏等，占我國(guó)工業(yè)固體廢棄物年排放總 量的50%以上。煤基固廢的堆棄占用土地面積逐年增加，嚴(yán)重污染了大氣、水體、土壤等周 圍環(huán)境，進(jìn)而對(duì)人體和動(dòng)物造成危害。牛糞是一種農(nóng)業(yè)與農(nóng)村固廢，產(chǎn)量巨大，大部分只能 隨意堆放，對(duì)空氣、水體和土壤等造成污染，而且對(duì)人類的居住環(huán)境也有很大的影響。
[0003] 燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰越來(lái)越多，有關(guān)資料顯示，我國(guó)每年消耗煤炭約11.06億t， 到2020年，我國(guó)粉煤灰總的堆存量將達(dá)到30多億t。硅鈣渣是高鋁粉煤灰提取氧化鋁過(guò)程中 排放的固體廢棄物，具有粒度細(xì)、比表面積大、活性高等特點(diǎn)，主要成分為2Ca0 · Si02(C2S)。 由于現(xiàn)有工藝的制約，每處理It高鋁粉煤灰約產(chǎn)出0.4t的氧化鋁粉和It硅鈣渣。因此，硅鈣 渣的資源化利用是高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)同時(shí)最大化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益的關(guān) 鍵之一。如何解決硅鈣渣堆積帶來(lái)的二次污染和充分再利用硅鈣資源成為粉煤灰提取氧化 鋁生產(chǎn)企業(yè)今后亟需解決的兩大課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種再生地質(zhì)肥料及其制備方法與應(yīng)用，既為 煤基固廢提出一種新的綜合應(yīng)用途徑，又能提高土壤的營(yíng)養(yǎng)水平，促使植物常量和微量營(yíng) 養(yǎng)元素均衡;對(duì)于環(huán)境保護(hù)和建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)具有十分重要的意義。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種再生地質(zhì)肥料，包括以下重量份的組分:硅鈣渣5-40份，粉煤灰4-20份，脫硫 石膏2-20份，新鮮牛糞20-70份;所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，使每克所 述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于1.0 X l〇8CFU。
[0007] 優(yōu)選地，所述再生地質(zhì)肥料，包括以下重量份的組分:硅鈣渣8-35份，粉煤灰5-15 份，脫硫石膏3-12份，新鮮牛糞20-60份;所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，使 每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)為2.0 X 1〇8-2.0 X 109CFU。
[0008] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述再生地質(zhì)肥料，包括以下重量份的組分:硅鈣渣15-30份，粉煤 灰6-15份，脫硫石膏5-10份，新鮮牛糞24-55份;所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢桿菌 菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)為3.5 X 108-8.0 X 108CFU。
[0009] 本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料，優(yōu)選地，其原料硅鈣渣、粉煤、脫硫石膏的粒徑控制在 0.5-2mm。研究發(fā)現(xiàn)，在此粒徑范圍內(nèi)更有利于發(fā)酵和后續(xù)肥效的發(fā)揮。
[0010] 本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料，一種較佳的實(shí)施方式是硅鈣渣、粉煤灰、脫硫石膏和新 鮮牛糞按照15:6:5:24的重量比例配比。
[0011] 本發(fā)明所述重量份可以是yg、mg、g、kg等本領(lǐng)域公知的重量單位，也可以是其倍 數(shù)，如1/10、1/100、10 倍、100 倍等。
[0012] 本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料，優(yōu)選地其pH值控制在7.5-8.5。
[0013] 本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料，優(yōu)選地其總氮為:9.35-14.85g/Kg，氨氮為：106.35- 188 · 21mg/Kg，硝氮為：32 · 35-41 · 15mg/Kg，速效磷為：37 · 62-65 · 34mg/Kg，速效鉀為： 113 · 19-153 · 87mg/Kg，有機(jī)質(zhì)為：29 · 65-61 · 55g/Kg。
[0014] 本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料，優(yōu)選地其含水量為40 %-45 %。
[0015] 本發(fā)明還提供上述再生地質(zhì)肥料的制備方法，
[0016] 包括如下步驟：
[0017] 1)按比例稱取硅鈣渣、粉煤、脫硫石膏、新鮮牛糞，混合均勻;連續(xù)發(fā)酵10-25天；
[0018] 2)按比例加入膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于 1.0X108CFU〇
[0019] 上述制備方法，其中，
[0020] 優(yōu)選地，步驟1)所述發(fā)酵包括兩個(gè)連續(xù)的發(fā)酵過(guò)程，第一個(gè)發(fā)酵過(guò)程為：混合均 勻的原料靜置自然發(fā)酵7-10天;第二個(gè)發(fā)酵過(guò)程為:每隔24小時(shí)左右翻堆一次，連續(xù)翻堆3- 5次，直到發(fā)酵完成(溫度相對(duì)不再變化）。
[0021] 本發(fā)明所述制備方法，發(fā)酵過(guò)程中高溫發(fā)酵階段能夠?qū)γ夯虖U進(jìn)行調(diào)和、殺滅 病原菌、寄生蟲卵等，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)害化過(guò)程。
[0022] 所述步驟2)所述膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的膠質(zhì)芽孢桿菌發(fā)酵液。
[0023]即在所述膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑臨用前先將保藏菌種復(fù)壯，在新鮮LB培養(yǎng)液擴(kuò)大培 養(yǎng)，在菌種對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)投加使用。
[0024] 本發(fā)明在發(fā)酵完成后翻堆時(shí)添加膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，所添加的微生物菌劑具有解 磷釋鉀細(xì)菌的功能，能夠?qū)⒃偕刭|(zhì)肥料和土壤中不能被植物直接利用的磷和鉀轉(zhuǎn)化為可 利用態(tài)，從而促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。
[0025] 本發(fā)所述硅鈣渣、粉煤、脫硫石膏均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，能夠市售得到的 材料。在本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中，所述硅鈣渣、粉煤、脫硫石膏均來(lái)自大唐國(guó)際托克托發(fā)電 有限責(zé)任公司。
[0026] 一般地，原料硅鈣渣pH值為13左右;原料粉煤灰pH值為12左右;原料脫硫石膏pH值 為5.5左右、原料新鮮牛糞pH值為6.0左右，以上原料混合后pH值為10.5左右。
[0027] 本發(fā)明所述膠質(zhì)芽孢桿菌為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的菌株?？?從供應(yīng)商獲得商品化膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，或由膠質(zhì)芽孢桿菌保藏菌種經(jīng)復(fù)壯、擴(kuò)大培養(yǎng)而 獲得。在本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中，所述膠質(zhì)芽孢桿菌來(lái)自自制干粉菌劑。
[0028] 本發(fā)明還包括所述再生地質(zhì)肥料在荒漠化土壤改良中的應(yīng)用，及在苜蓿、油葵、能 源草、玉米等作物種植中的應(yīng)用。本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料可為植物的生長(zhǎng)提供所需營(yíng)養(yǎng) 元素和必需微量元素，同時(shí)可改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤含氧量和持水量。
[0029] 研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料尤其適用于在苜蓿種植中的應(yīng)用，一般苜蓿 生物量可提高50 % -200 %。
[0030] 將本發(fā)明所述再生地質(zhì)肥料應(yīng)用于荒漠化治理，優(yōu)選地所述再生地質(zhì)肥料與荒漠 化土壤質(zhì)量比例為1-5:5-20,較佳地為1:5。一般地，將二者混勻后即可種植作物。
[0031] 本發(fā)明為煤基固廢提出了一種新的綜合應(yīng)用途徑，避免了大量的硅鈣資源浪費(fèi)和 二次污染，而且完善和延伸了煤矸石、粉煤灰的綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈。煤基固廢中大量和微量元 素，施用于土壤可以提高土壤的營(yíng)養(yǎng)水平，促使植物常量和微量營(yíng)養(yǎng)元素均衡。牛糞含有豐 富的有機(jī)質(zhì)、N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素，是一種豐富的可開發(fā)利用資源。利用煤基固廢與其生物質(zhì) 牛糞研發(fā)再生地質(zhì)肥料，用于荒漠化治理，不僅是建設(shè)煤工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系重要的一個(gè)環(huán) 節(jié)，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)具有十分重要的意義。
[0032]本發(fā)明所所述再生地質(zhì)肥料，既能增加作物產(chǎn)量，又能改善荒漠化土壤環(huán)境，施用 方便，肥料利用率高，產(chǎn)量增加效果明顯，有利于在所述再生地質(zhì)肥料推廣使用。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體 技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件，或者按照產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。所用 試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可通過(guò)正規(guī)渠道商購(gòu)買得到的常規(guī)產(chǎn)品。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 一種再生地質(zhì)肥料，包括硅鈣渣1.5t、粉煤灰0.6t、脫硫石膏0.5t和新鮮牛糞2.4t (其中各組分質(zhì)量均為絕干質(zhì)量，牛糞為新鮮牛糞），所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢 桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于5.0 X 108CFU。
[0036] 本實(shí)施例還提供上述再生地質(zhì)肥料的制備方法，包括如下步驟：
[0037] 1)按比例稱取各原料，將娃|丐渣、粉煤、脫硫石膏，粉碎至粒徑0.5mm-2mm，與新鮮 牛糞混合均勻;靜置自然發(fā)酵7-10天(蓋膜處理）；然后每隔24小時(shí)左右翻堆一次，連續(xù)翻堆 3-5次，直到發(fā)酵完成(溫度相對(duì)不再變化）。
[0038] 2)將膠質(zhì)芽孢桿菌保藏菌種復(fù)壯，在新鮮LB培養(yǎng)液擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)至菌種對(duì)數(shù)生 長(zhǎng)期。在步驟1)發(fā)酵完全最后一次翻堆時(shí)加入膠質(zhì)芽孢桿菌發(fā)酵液(對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期）；使每克 所述再生地質(zhì)肥料中達(dá)到所需有效活菌數(shù)。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 一種再生地質(zhì)肥料，包括硅鈣渣2.5t、粉煤灰1.5t、脫硫石膏0.5t和新鮮牛糞5.5t (其中各組分質(zhì)量均為絕干質(zhì)量，牛糞為新鮮牛糞），所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢 桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于4X108CFU。
[0041 ]本實(shí)施例再生地質(zhì)肥料的制備方法與實(shí)施例1相同。
[0042] 實(shí)施例3
[0043] 一種再生地質(zhì)肥料，包括硅鈣渣25份、粉煤灰15份、脫硫石膏8份和新鮮牛糞52份 (其中各組分質(zhì)量均為絕干質(zhì)量，牛糞為新鮮牛糞），所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢 桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于3.0 X 108CFU。
[0044] 本實(shí)施例再生地質(zhì)肥料的制備方法與實(shí)施例1相同。
[0045] 實(shí)施例4
[0046] 一種再生地質(zhì)肥料，包括硅鈣渣25份、粉煤灰10份、脫硫石膏10份和新鮮牛糞55份 (其中各組分質(zhì)量均為絕干質(zhì)量，牛糞為新鮮牛糞），所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢 桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于5.0 X 108CFU。
[0047] 本實(shí)施例再生地質(zhì)肥料的制備方法與實(shí)施例1相同。
[0048] 實(shí)施例5
[0049] -種再生地質(zhì)肥料，包括硅鈣渣24份、粉煤灰10份、脫硫石膏10份和新鮮牛糞52份 (其中各組分質(zhì)量均為絕干質(zhì)量，牛糞為新鮮牛糞），所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢 桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于4.0 X 108CFU。
[0050] 本實(shí)施例再生地質(zhì)肥料的制備方法與實(shí)施例1相同。
[0051 ] 實(shí)驗(yàn)例1
[0052]將實(shí)施例1制得的再生地質(zhì)肥料于內(nèi)蒙古鄂爾多斯庫(kù)不齊沙地荒漠化土壤按質(zhì)量 比例為1:5混勻，播種紫花苜蓿（由水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所提供）?？疾鞂?duì)土壤改良效果 及對(duì)紫花苜蓿增產(chǎn)效果。
[0053]檢測(cè)實(shí)施1制得的再生地質(zhì)肥料和播種前后模造土壤中N、P、K以及有機(jī)質(zhì)、pH、含 水量等，結(jié)果如下表1:
[0054] 表1:再生地質(zhì)肥料和播種前后土壤中N、P、K以及有機(jī)質(zhì)、pH、含水量
[0055]
)
[0056]檢測(cè)播種后土壤和紫花苜蓿中重金屬含量，其含量有了顯著的變化，但是均符合 我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618-1995)，結(jié)果如下表2:
[0057]表2:播種后土壤和紫花苜蓿中可測(cè)金屬離子的含量 [0058]
[0059]結(jié)果紫花苜蓿生物量：1639.59Kg/畝，比未施用實(shí)施例1制得的再生地質(zhì)肥料的相 同荒漠化土壤對(duì)照增產(chǎn)80 %以上。
[0060]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種再生地質(zhì)肥料，其特征在于，包括以下重量份的組分:硅鈣渣5-40份，粉煤灰4-20份，脫硫石膏2-20份，新鮮牛糞20-70份;所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑， 使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于1. 〇 X l〇8CFU。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生地質(zhì)肥料，其特征在于，包括以下重量份的組分:硅鈣渣 8-35份，粉煤灰5-15份，脫硫石膏3-12份，新鮮牛糞20-60份;所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠 質(zhì)芽孢桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)為2.0 X 108-2.0 X 109CFU; 優(yōu)選地，所述的再生地質(zhì)肥料，包括以下重量份的組分：硅鈣渣15-30份，粉煤灰6-15 份，脫硫石膏5-10份，新鮮牛糞24-55份;所述再生地質(zhì)肥料中還含有膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，使 每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)為3.5 X 108-8.0 X 108CFU。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的再生地質(zhì)肥料，其特征在于，所述硅鈣渣、粉煤、脫硫石膏 的粒徑為〇.5-2mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的再生地質(zhì)肥料，其特征在于，其pH值控制在7.5-8.5。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的再生地質(zhì)肥料，其特征在于，其含水量為40 %-45 %。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的再生地質(zhì)肥料，其特征在于，其總氮為:9.35-14.85g/Kg， 氨氮為：106 · 35-188 · 21mg/Kg，硝氮為：32 · 35-41 · 15mg/Kg，速效磷為：37 · 62-65 · 34mg/Kg， 速效鉀為：113 · 19-153 · 87mg/Kg，有機(jī)質(zhì)為:29 · 65-61 · 55g/Kg。7. 權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述再生地質(zhì)肥料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 按比例稱取硅鈣渣、粉煤、脫硫石膏、新鮮牛糞，混合均勻;連續(xù)發(fā)酵10-25天； 2) 按比例加入膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑，使每克所述再生地質(zhì)肥料中有效活菌數(shù)不低于1.0 X108CFU〇8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟1)所述發(fā)酵包括兩個(gè)連續(xù)的發(fā)酵 過(guò)程，第一個(gè)發(fā)酵過(guò)程為:混合均勻的原料靜置自然發(fā)酵7-10天;第二個(gè)發(fā)酵過(guò)程為:每隔 24小時(shí)左右翻堆一次，連續(xù)翻堆3-5次，直到發(fā)酵完成;所述步驟2)所述膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑 為對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的膠質(zhì)芽孢桿菌發(fā)酵液。9. 權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述再生地質(zhì)肥料在荒漠化土壤改良中的應(yīng)用，或在作物種植 中的應(yīng)用;所述作物優(yōu)選為苜蓿、油葵、能源草、玉米。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其中所述再生地質(zhì)肥料與荒漠化土壤質(zhì)量比例為1-5: 5-20,優(yōu)選為1:5。
【文檔編號(hào)】C05G3/04GK105837375SQ201610252367
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】趙吉, 許繼飛, 康振中, 楊志杰, 孫俊明, 李靜泉, 郭偉, 王川
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)蒙古大學(xué)