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國情等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
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)而對人體和動物造成危害。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，對空氣、水體和土壤等造成污染，而且對人類的居住環(huán)境也有很大的影響。
[0003] 燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰越來越多，有關(guān)資料顯示，我國每年消耗煤炭約11.06億t， 到2020年，我國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)同時最大化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境效益的關(guān) 鍵之一。如何解決硅鈣渣堆積帶來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，又能提高土壤的營養(yǎng)水平，促使植物常量和微量營 養(yǎng)元素均衡;對于環(huán)境保護(hù)和建設(shè)資源節(jié)約型社會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)酵包括兩個連續(xù)的發(fā)酵過程，第一個發(fā)酵過程為：混合均 勻的原料靜置自然發(fā)酵7-10天;第二個發(fā)酵過程為:每隔24小時左右翻堆一次，連續(xù)翻堆3- 5次，直到發(fā)酵完成(溫度相對不再變化）。
[0021] 本發(fā)明所述制備方法，發(fā)酵過程中高溫發(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)無害化過程。
[0022] 所述步驟2)所述膠質(zhì)芽孢桿菌菌劑為對數(shù)生長期的膠質(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)，在菌種對數(shù)生長期時投加使用。
[0024] 本發(fā)明在發(fā)酵完成后翻堆時添加膠質(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。
[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、脫硫石膏均來自大唐國際托克托發(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提供所需營養(yǎng) 元素和必需微量元素，同時可改善土壤結(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養(yǎng)水平，促使植物常量和微量營養(yǎng)元素均衡。牛糞含有豐 富的有機(jī)質(zhì)、N、P、K等營養(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)體系重要的一個環(huán) 節(jié)，對于環(huán)境保護(hù)和建設(shè)資源節(jié)約型社會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)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(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，均為可通過正規(guī)渠道商購買得到的常規(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)至菌種對數(shù)生 長期。在步驟1)發(fā)酵完全最后一次翻堆時加入膠質(zhì)芽孢桿菌發(fā)酵液(對數(shù)生長期）；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ν寥栏牧夹Ч?及對紫花苜蓿增產(chǎn)效果。
[0053]檢測實(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《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 同荒漠化土壤對照增產(chǎn)80 %以上。
[0060]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。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)酵包括兩個連續(xù)的發(fā)酵 過程，第一個發(fā)酵過程為:混合均勻的原料靜置自然發(fā)酵7-10天;第二個發(fā)酵過程為:每隔 24小時左右翻堆一次，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 為對數(shù)生長期的膠質(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】C05G3/04GK105837375SQ201610252367
【公開日】2016年8月10日
【申請日】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
【申請人】內(nèi)蒙古大學(xué)