專利名稱：含有燃煤煙氣脫硫固體廢料的酸性土壤調理劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種土壤調理劑，具體來說是涉及一種含有燃煤煙氣脫硫固體廢料的酸性土壤調理劑。
背景技術：
環(huán)境和資源問題是當代人類面臨的重大問題。生產力高度發(fā)達的現(xiàn)代工業(yè)產生的數(shù)量巨大、種類繁多的固體廢料所造成的環(huán)境污染以及由此產生的社會問題引起了人們的普遍關注。中國是以煤為主要能源的大國，燃燒煤所造成的污染已經制約了我國的國民經濟和社會的持續(xù)發(fā)展，其中90％的SO2排放約來自于煤燃燒。
目前控制燃煤SO2污染技術可分為四類，即煤燃燒前脫硫、燃煤中脫硫、燃煤后煙氣脫硫以及煤轉化過程中脫硫。其中煙氣脫硫仍被認為是控制SO2污染最行之有效的途徑，是唯一大規(guī)模商業(yè)化的脫硫技術。按照脫硫過程是否加水和脫硫產物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫又分為濕法、半干法和干法三類工藝。按脫硫產物是否回收，煙氣脫硫又可分為拋棄法和回收法。回收法是將煙氣中SO2轉化為硫酸、硫磺、液體SO2、化肥等有用物質回收，但投資大、經濟效益低、甚至無利可圖或虧損；拋棄法是將SO2轉化為固體殘渣拋棄掉，其投資和運行費用較低，也有利于減少往大氣中排放SO2，但是存在殘渣污染和處理問題。因此如何處置這些固體廢棄物以保護環(huán)境成為全世界科學家的重要研究課題。據(jù)報道，德國對于燃煤固體廢料(一般的粉煤灰)的利用率為65％，法國為75％，英國為46.2％，日本為100％，美國還用它作為提取各種金屬元素的原料，但主要都應用在工業(yè)建材方面，農業(yè)上的利用則罕見報道。
多年來我國對粉煤灰的性質、成分、改土作用、增產機理等進行了充分的研究，但農業(yè)用粉煤灰多是直接施用，且施用量大，難于推廣，因此目前全國粉煤灰農用的面積僅有約5萬畝。而采用煙氣脫硫技術，其脫硫固體廢料與傳統(tǒng)的粉煤灰在理化性質上又有一定的差異，因此不能用通常的方法來利用這種廢料。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于利用燃煤煙氣脫硫固體廢料開發(fā)出一種土壤調理劑，使這種廢料在農業(yè)上得以充分利用。
本發(fā)明通過將石灰石漿液洗滌燃煤SO2所產生的固體廢料與腐植酸混合，得到的酸性土壤調理劑可提高蔬菜、玉米、水稻和林木的生物量和產量，從而實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
本發(fā)明的含有燃煤煙氣脫硫固體廢料的酸性土壤調理劑，其特征是按質量分數(shù)計，由83％～97％的燃煤煙氣脫硫固體廢料和3％～17％的腐植酸組成，所述的燃煤煙氣脫硫固體廢料是燃煤煙氣脫硫過程中用石灰石懸浮液吸收燃煤SO2所產生的固體廢料。
所述的燃煤煙氣脫硫固體廢料的產生，是燃煤后產生的SO2煙氣進入吸收塔后，與磨碎的石灰石懸浮液接觸并被吸收去除，新鮮的石灰石漿液不斷地加入到吸收塔底部的持液槽中，被洗滌后的煙氣隨后排放到大氣中，塔中剩余的固體廢渣就是就是燃煤煙氣脫硫固體廢料。不同來源的所述的燃煤煙氣脫硫固體廢料盡管組成有些差別(見表1～表4)，都可用于本發(fā)明，腐殖酸可以直接從市場上購買。
本發(fā)明的含有燃煤煙氣脫硫固體廢料的酸性土壤調理劑的制備方法，是用常規(guī)的方法將燃煤煙氣脫硫固體廢料和腐植酸混合。
燃煤煙氣脫硫固體廢料的主要成分是硫酸鈣和由蜂窩狀的硅、鐵、鋁、鈣等化合物組成的飛灰，因此比普通粉煤灰含有更多的鈣和硫，其中P、K、Mg、Ca、B、Zn、Cu可以刺激作物生長，顯著提高作物產量。并且燃煤煙氣脫硫固體廢料的總Pb、Cd、Cr、As、Se、Ni、Cu等指標基本上都低于國標最高容許量和土壤環(huán)境質量二級標準，符合國家控制標準，證明燃煤煙氣脫硫副產物農用是安全的，并富含南方酸性土壤中普遍缺乏的Ca、S、Si、B、Mo等營養(yǎng)元素。另外燃煤煙氣脫硫固體廢料的陽離子交換量比土壤大，容重比土壤輕，其形態(tài)主要由長條方形的微石膏晶體和大小不等形狀不規(guī)則、表面凹凸不平、表面多孔并微孔較小的空心球體以及表面粗糙、棱角較多的蜂窩狀多孔聚合體粒子構成。
所述的腐植酸中含有多種氧官能團，主要的有羧基、酚羥基、醇羥基、醌基、甲氧基、羰基等，因而具有酸性、親水性、陽離子交換性、絡合能力及較高的吸附性能等，能與二價和多價金屬離子形成絡合物或螯合物，因此在燃煤煙氣脫硫固體廢料中加入腐植酸，腐植酸會跟廢料中的Fe、Al、Mn等產生螯合作用，另外還跟土壤中的鐵、鋁離子螯合，從而降低土壤中的此類離子的濃度，從而減少這類離子與肥料中的磷酸鹽、硼酸鹽如[B(OH)-4]、鉬酸鹽、活性硅酸鹽等陰離子的結合而提高肥料在土壤介質中的活性，另外還能增加肥料對磷的防固定作用，增強同時平衡酸性土壤中的Ca、Mg、S、Si、B、Mo的作用，因此能增強燃煤煙氣脫硫固體廢料對作物的有益作用，增加了燃煤煙氣脫硫固體廢料的農業(yè)利用價值。
本發(fā)明的土壤調理劑能與酸性土壤中含量高甚至已形成毒害的鐵、鋁、錳元素產生絡合或螯合作用而局部調整體系中的活性鐵、鋁、錳的濃度，同時提高Ca、Mg、S、Si、B的有效性，增強了這些元素的營養(yǎng)功能，而抑制Fe、Mn、Al等元素對磷的固定作用，提高了磷的活性，從而提高蔬菜、玉米、水稻和林木的生物量和產量，并顯著降低蔬菜硝酸鹽的濃度。
具體實施例方式
實施例1采集遼寧沈陽、廣東連州、山東濰坊、廣東恒運燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料，分析其化學組成，結果見表1。
對廣東連州電廠的燃煤煙氣脫硫副產物中飛灰部分的礦質進行全量分析，結果見表2。分析遼寧沈陽、廣東連州、山東濰坊燃煤電廠燃煤煙氣脫硫固體廢料的物理性能，結果見表3。
分析遼寧沈陽、廣東連州、山東濰坊燃煤電廠燃煤煙氣脫硫固體廢料的重金屬元素含量，結果見表4。其中國際最高允許含量引自GB8173-87農用粉煤灰中污染物控制標準，土壤環(huán)境質量標準值引自GB15618-1995土壤環(huán)境質量標準值表1 不同電廠的燃煙煤氣脫硫固體廢料的化學組成

表2 廣東連州電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料的礦質全量分析

表3 燃煤煙氣脫硫固體廢料的酸堿度、交換性能和水分物理性能

表4 燃煤煙氣脫硫固體廢料的重金屬元素含量

實施例2取遼寧沈陽燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料97kg，腐植酸3kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例3取遼寧沈陽燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料95.2kg，腐植酸4.8kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例4取遼寧沈陽燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料90.9kg，腐植酸9.1kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例5取廣東連州燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料94.3kg，腐植酸5.7kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例6取廣東連州燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料90.9kg，腐植酸9.1kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例7取廣東連州燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料83kg，腐植酸17kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例8取廣東恒運燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料97kg，腐植酸3kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例9取廣東恒運燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料95kg，腐植酸5kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例10取廣東恒運燃煤電廠的燃煤煙氣脫硫固體廢料90kg，腐植酸10kg，加水至稍潤，混勻，放置過夜，得到土壤調理劑100kg。
實施例11將實施例2～4的土壤調理劑施用于種植甘蔗的玄武巖紅壤(每公斤土壤施加土壤調理劑分別為8.24、8.40、8.80g)，并用不使用任何土壤調節(jié)劑的玄武巖紅壤(對照組1)，只使用燃煤煙氣脫硫固體廢料的玄武巖紅壤(對照組2，每公斤土壤施加燃煤煙氣脫硫固體廢料8g)和只使用腐植酸的玄武巖紅壤(對照組3，每公斤土壤施加腐植酸0.24g)進行對比，分析本發(fā)明的土壤調理劑對甘蔗產量形狀的影響，結果見表5。其中p≤0.05，數(shù)字后不同字母表示經統(tǒng)計差異顯著性檢驗結果，為差異顯著。
表5 本發(fā)明酸性土壤調理劑對甘蔗產量性狀的影響

實施例12將實施例5～7的土壤調理劑施用于種植水稻的土壤(每公斤土壤施加土壤調理劑分別為4.24、4.40、4.80g)，并用不使用任何土壤調節(jié)劑的土壤(對照組1)，只使用燃煤煙氣脫硫固體廢料的土壤(對照組2，每公斤土壤施加燃煤煙氣脫硫固體廢料4g)和只使用腐植酸的土壤(對照組3，每公斤土壤施加腐植酸0.24g)進行對比，分析本發(fā)明的土壤調理劑對水稻產量形狀的影響，結果見表6。其中p≤0.05，數(shù)字后不同字母表示經統(tǒng)計差異顯著性檢驗結果，為差異顯著。
表6 本發(fā)明酸性土壤調理劑對水稻產量性狀的影響

實施例13將實施例8～10的土壤調理劑施用于種植盆栽玉米的土壤(每盤施加土壤調理劑分別為41.2、42.1、44.4g)，并用不使用任何土壤調節(jié)劑的土壤(對照組1)，只使用燃煤煙氣脫硫固體廢料的土壤(對照組2，每盤施加燃煤煙氣脫硫固體廢料40g)和只使用腐植酸的土壤(對照組3，每盤施加腐植酸1.2g)進行對比，分析本發(fā)明土壤調理劑對盆栽玉米生長的促進作用，結果見表7。其中p≤0.05，處理間不同字母者表示差異顯著。
表7 本發(fā)明酸性土壤調理劑對盆栽玉米生長的影響

權利要求
1.一種酸性土壤調理劑，其特征是按質量分數(shù)計，由83％～97％的燃煤煙氣脫硫固體廢料和3％～17％的腐植酸組成，所述的燃煤煙氣脫硫固體廢料是煙氣脫硫過程中用石灰石懸浮液吸收燃煤SO2所產生的固體廢料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有燃煤煙氣脫硫固體廢料的酸性土壤調理劑，其特征是按質量分數(shù)計，由83％～97％的燃煤煙氣脫硫固體廢料和3％～17％的腐植酸組成，所述的燃煤煙氣脫硫固體廢料是燃煤煙氣脫硫過程中用石灰石懸浮液吸收燃煤SO
文檔編號C09K17/40GK1927999SQ20061012240
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權日2006年9月26日
發(fā)明者李淑儀, 藍佩玲, 廖新榮, 徐勝光, 王榮萍 申請人:廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所