CN110790614A - 一种磷化渣碱性土壤改良剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了磷化渣碱性土壤改良剂及其制备方法和应用，属于土壤改良技术领域。所述方法是将农作物秸秆和畜禽粪便经过高温高压液化处理后，得到的废弃物固体残渣与磷化渣混合，制备得到高磷碱性土壤改良剂。所述制备方法简单，可在较短时间内处理大量工农业废弃物，实现了废弃物资源的高效回收利用，主要解决了磷化渣、农业废弃物秸秆和畜禽粪便污染问题，促进了农业良性发展，提高了经济效益。同时本发明的高磷碱性土壤改良剂含磷量高，能降低碱性土壤pH值，提高了土壤有机质及营养元素的含量，促进土壤保水保墒，增加土壤稳定性。

Description

一种磷化渣碱性土壤改良剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于土壤改良技术领域，具体涉及一种磷化渣碱性土壤改良剂及其制备方法和应用。

背景技术

在我国经济快速发展的时代，钢铁业及机械制造业也日新月异，金属表面处理技术日益完善，为了保护金属不被腐蚀，目前普遍采用技术成熟的磷化工艺，磷化中产生的磷化渣，浪费药品还加大清渣工作量，还可能影响磷化质量，因此需要及时将磷化渣排出。通常工业废渣的利用主要是用做水泥原料，用于生产铸石、矿渣棉、砖瓦，用作公路路基，制造硅钙肥等。还有从废渣中提取出有用的金属物质，剩余残渣作为生产玻璃的原材料。此外还有相关专利文献报道采用复配磷化液法、制备颜料法、制备混凝剂法等处理法。但复配磷化液法，磷化渣在磷酸中的溶解度不大，配制后的新磷化液防锈效果一般，适用范围小，且外观欠佳。制备颜料法存在工艺流程操作复杂，生产周期较长，获得的颜料使用价值不高等问题。制备混凝剂法在实际中并未得到应用，技术还不成熟。除此之外，大多数企业采用简单的填埋、堆放和倒掉等方式处理磷化渣，对环境造成了污染，破坏了生态平衡。

盐碱土是一系列受土体中盐碱成分影响的各类土壤统称，包括盐土，碱土以及其它各种不同程度的盐化土和碱化土，土壤理化性质较差，抑制大多数植物的生长，甚至会使植物死亡。随着农业的快速发展，土壤资源过度使用，土壤盐碱化程度加深，化肥农药的大量使用，造成土壤板结，透气透水性降低，有机质含量下降，土壤中氮、磷、钾主要元素及其他微量元素缺乏，从而导致耕地质量下降。而农村有大量农业废弃物，如农作物秸秆、畜禽粪便等，这些废弃物的不适当处理，造成农村环境卫生问题，对新农村建设起阻碍作用。

土壤改良剂，能改善土壤结构和理化指标，增加土壤营养成分、提高土壤通透性和保持土壤水分等功效，在治理土壤退化等方面的应用越来越广泛。因此，采用土壤改良剂改善土壤理化性质，恢复耕地肥力，对农村农业发展具有重大的意义。

磷不仅是植物体内核酸、核蛋白、磷脂等化合物的组分，还参与植物体内各项新陈代谢过程。作物缺磷时，会抑制作物代谢作用，以致植株矮小，生长迟缓，延迟成熟。磷能提高植物抗逆性和适应外界环境条件的能力，在植物生长发育、产量品质等方面都有着十分重要的作用。目前，制备磷化渣碱性土壤改良剂通常以磷石膏为主要原料制备改良剂，提高土壤肥力，改良土壤的营养元素构成。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种磷化渣碱性土壤改良剂及其制备方法和应用，所述磷化渣碱性土壤改良剂不仅解决原料环境污染问题，实现废物再利用，而且所述土壤改良剂改善了土壤质量，降低了盐碱地土壤pH值，提高了有机质含量。

本发明提供了一种磷化渣碱性土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

将农作物秸秆和畜禽粪便在水的条件下进行高温高压液化，得到的农业废弃物固体残渣和磷化渣混合得到磷化渣碱性土壤改良剂；

所述高温高压液化的条件如下：温度为200～250℃，压力为2～10MPa。

优选的，所述农作物秸秆、畜禽粪便和水的质量比为1～10：1～5：2～10。

优选的，所述磷化渣和农作物秸秆的质量比为1～5：1～10。

优选的，所述高温高压液化的时间为0.5～16h。

优选的，所述磷化渣是汽车磷化工艺产生的工业废弃物。

优选的，所述混合后，还包括将所得混合物进行造粒、筛分和包装。

本发明提供了所述的制备方法制备得到的磷化渣碱性土壤改良剂，所述磷化渣碱性土壤改良剂中磷的浓度为15～90g/kg。

优选的，所述磷化渣碱性土壤改良剂的pH值为5.5～6.5。

优选的，所述磷化渣碱性土壤改良剂的粒径为0.3～5mm，湿度≤30％。

本发明提供了所述磷化渣碱性土壤改良剂在碱性土壤改良中的应用。

本发明提供了一种磷化渣碱性土壤改良剂的制备方法，采用高温高压液化农业废弃物(农作物秸秆和畜禽粪便)，产生的固体残渣含有大量有机质和氮、磷、钾以及其他微量元素，显酸性，具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，可以降低碱性土壤pH值、改良土壤结构、吸附土壤中的重金属及有机污染物，还对碳氮具有较好的固定作用，增加肥力。本发明中利用农业废弃物液化残渣与磷化渣相结合，增加了有机物与无机物的种类，尤其是提高了磷元素含量，增加了磷酸盐含量，从而减少磷肥的使用，促进植物生长，提高产量品质。

同时本发明提供的制备方法还有具有以下效果：

1)本发明中原材料来源广泛、丰富，且廉价易得，生产成本低；

2)本发明中原材料通过加热液化、混合等加工工艺，产品制备方法简单，并且有效地处理了工业废弃物磷化渣；

3)本发明中采用高温高压处理，利用高温杀灭畜禽粪便中的有害病菌，处理量大，所用时间短，高效及时地解决了秸秆和畜禽粪便污染问题，促进了农业废弃物资源循环再利用。

本发明制备的土壤改良剂，提高了土壤有机质含量，丰富了土壤营养成分，降低了土壤容重，提高了土壤通透性，促进水气循环。同时本发明制备的土壤改良剂呈酸性，能有效降低盐碱地盐分，降低土壤pH值，改善土壤理化性质，改善土壤结构；增加了有机物与无机物的种类，尤其是提高了磷元素含量，增加了磷酸盐含量，从而减少磷肥的使用，促进植物生长，提高产量品质。实验证明，将本发明制备的土壤改良剂按900kg/公顷施用于土壤中，较空白对照组相比，全氮含量提高111.11％；有效磷含量提高218.75％；速效钾提高81.82％；有机质提高67.52％；土壤pH值降低0.3；全盐量降低29.41％。同时与现有技术的土壤改良剂相比，施用更少的改良剂，有效降低了土壤pH和盐度。

具体实施方式

本发明提供了一种磷化渣碱性土壤改良剂的制备方法，包括以下步骤：

将农作物秸秆和畜禽粪便在水的条件下进行高温高压液化，得到的农业废弃物固体残渣和磷化渣混合得到磷化渣碱性土壤改良剂；

所述高温高压液化的条件如下：温度为200～250℃，压力为2～10MPa。

在本发明中，所述农作物秸秆、畜禽粪便和水的质量比优选为1～10：1～5：2～10，更优选为2～5：2～4：3～8，最优选为2：1：3。所述高温高压液化的条件优选如下：温度为200～230℃，压力为2.7～7.5MPa。所述高温高温液化优选在加热釜中进行。所述高温高压液化的时间优选为0.5～16h，更优选为1～2h。本发明采用高温高压液化农业废弃物产生的固体残渣，含有大量有机质和氮、磷、钾以及其他微量元素，显酸性，具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，可以降低碱性土壤pH值、改良土壤结构、吸附土壤中的重金属及有机污染物，还对碳氮具有较好的固定作用，增加肥力。本发明对所述农作物秸秆、畜禽粪便的种类没有特殊限制，采用本领域所孰知的农作物秸秆和畜禽粪便即可，例如农作物秸秆包括玉米秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆等，畜禽粪便包括猪牛羊粪、鸡鸭粪等。

在本发明中，所述磷化渣和农作物秸秆的质量比优选为1～5：1～10，更优选为1：2～5。所述磷化渣优选是汽车磷化工艺产生的工业废弃物。本发明对所述磷化渣的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的磷化渣的来源即可。本发明对所述混合的方法没有特殊限制，采用本领域所熟知的混合方案即可。

在本发明中，所述混合后，优选还包括将所得混合物进行造粒、筛分和包装。本发明对所述造粒、筛分和包装的方法没有特殊限制，采用本领域所熟知的造粒、筛分和包装的方案即可。

本发明提供了所述的制备方法制备得到的磷化渣碱性土壤改良剂，所述磷化渣碱性土壤改良剂中磷的浓度为15～90g/kg。所述磷化渣碱性土壤改良剂的pH值优选为5.5～6.5。所述磷化渣碱性土壤改良剂的粒径优选为0.3～5mm，湿度≤30％。

本发明提供了所述磷化渣碱性土壤改良剂在碱性土壤改良中的应用。

在本发明中，所述磷化渣碱性土壤改良剂施用量优选为300～900kg/公顷。施用方法为在农作物耕种前，施以所述土壤改良剂，经翻耕进入土壤中。施用所述磷化渣碱性土壤改良剂后，土壤中氮磷钾和有机质的含量显著提高，同时有效降低土壤的pH值。

下面结合实施例对本发明提供的一种磷化渣碱性土壤改良剂及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种以磷化渣制备高磷碱性土壤改良剂的方法，步骤如下：

1)将高粱秸秆100kg和猪粪100kg及400kg水加入加热釜，加热至200℃，压力为2.7MPa；

2)待自然冷却后于加热釜出料口将物料排出，用离心机分离，得到高温高压液化农业废弃物固体残渣；

3)将20kg磷化渣和步骤2)高温高压液化农业废弃物固体残渣混合均匀，经造粒、筛分、包装，得到高磷碱性土壤改良剂。

在耕种前，施以300kg/公顷用量的土壤改良剂，经翻耕进入土壤。另设置一组除不施加任何土壤改良剂外，其他条件与实施例相同的对照方案，在收获期统计数据与对照方案相比：

全氮含量为0.1％，较对照方案(0.09％)提高11.11％；

有效磷含量为2.91mg/kg，较对照方案(1.92mg/kg)提高51.56％；

速效钾含量为106mg/kg，较对照方案(85.8mg/kg)提高23.54％；

有机质含量为16.2g/kg，较对照方案(11.7g/kg)提高38.46％；

pH值为8.2，较对照方案(pH值8.4)降低0.2；

全盐量含量为1.2g/kg，较对照方案(1.7g/kg)降低29.41％。

实施例2

一种以磷化渣制备高磷碱性土壤改良剂的方法，步骤如下：

1)将高粱秸秆150kg和鸡粪100kg及500kg水加入加热釜，加热至220℃，压力为4.4MPa；

2)待自然冷却后于加热釜出料口将物料排出，用离心机分离，得到高温高压液化农业废弃物固体残渣；

3)将50kg磷化渣和步骤2)高温高压液化农业废弃物固体残渣混合均匀，经造粒、筛分、包装得到高磷碱性土壤改良剂。

在耕种前，施以450kg/公顷用量的土壤改良剂，经翻耕进入土壤。另设置一组除不施加任何土壤改良剂外，其他条件与实施例相同的对照方案，在收获期统计数据与对照方案相比：

全氮含量为0.11％，较对照方案(0.09％)提高22.22％；

有效磷含量为3.21mg/kg，较对照方案(1.92mg/kg)提高67.19％；

速效钾含量为135mg/kg，较对照方案(85.8mg/kg)提高57.34％；

有机质含量为16.7g/kg，较对照方案(11.7g/kg)提高42.74％；

pH值为8.2，较对照方案(pH值8.4)降低0.2；

全盐量含量为1.5g/kg，较对照方案(1.7g/kg)降低11.76％。

实施例3

一种以磷化渣制备高磷碱性土壤改良剂的方法，步骤如下：

1)将玉米秸秆200kg和牛粪100kg及600kg水加入加热釜，加热至230℃，压力为5.3MPa；

2)待自然冷却后于加热釜出料口将物料排出，用离心机分离，得到高温高压液化农业废弃物固体残渣；

3)将100kg磷化渣和步骤2)高温高压液化农业废弃物固体残渣混合均匀，经造粒、筛分、包装得到高磷碱性土壤改良剂。

在耕种前，施以600kg/公顷用量的土壤改良剂，经翻耕进入土壤。另设置一组除不施加任何土壤改良剂外，其他条件与实施例相同的对照方案，在收获期统计数据与对照方案相比：

全氮含量为0.13％，较对照方案(0.09％)提高44.44％；

有效磷含量为3.87mg/kg，较对照方案(1.92mg/kg)提高101.56％；

速效钾含量为127mg/kg，较对照方案(85.8mg/kg)提高48.02％；

有机质含量为17.4g/kg，较对照方案(11.7g/kg)提高48.72％；

pH值为8.1，较对照方案(pH值8.4)降低0.3；

全盐量含量为1.4g/kg，较对照方案(1.7g/kg)降低17.65％。

实施例4

一种以磷化渣制备高磷碱性土壤改良剂的方法，步骤如下：

1)将玉米秸秆200kg和羊粪150kg及700kg水加入加热釜，加热至250℃，压力为6.9MPa；

2)待自然冷却后于加热釜出料口将物料排出，用离心机分离，得到高温高压液化农业废弃物固体残渣；

3)将140kg磷化渣和步骤2)高温高压液化农业废弃物固体残渣混合均匀，经造粒、筛分、包装得到高磷碱性土壤改良剂。

在耕种前，施以750kg/公顷用量的土壤改良剂，经翻耕进入土壤。另设置一组除不施加任何土壤改良剂外，其他条件与实施例相同的对照方案，在收获期统计数据与对照方案相比：

全氮含量为0.16％，较对照方案(0.09％)提高77.78％；

有效磷含量为4.59mg/kg，较对照方案(1.92mg/kg)提高139.06％；

速效钾含量为142mg/kg，较对照方案(85.8mg/kg)提高65.50％；

有机质含量为18.7g/kg，较对照方案(11.7g/kg)提高59.83％；

pH值为8.0，较对照方案(pH值8.4)降低0.4；

全盐量含量为1.3g/kg，较对照方案(1.7g/kg)降低23.53％。

实施例5

一种以磷化渣制备高磷碱性土壤改良剂的方法，步骤如下：

1)将高粱秸秆250kg和猪粪200kg及800kg水加入加热釜，加热至250℃，压力为7.6MPa；

2)待自然冷却后于加热釜出料口将物料排出，用离心机分离，得到高温高压液化农业废弃物固体残渣；

3)将180kg磷化渣和步骤2)高温高压液化农业废弃物固体残渣混合均匀，经造粒、筛分、包装得到高磷碱性土壤改良剂。

在耕种前，施以900kg/公顷用量的土壤改良剂，经翻耕进入土壤。另设置一组除不施加该土壤改良剂外，其他条件与实施例相同的对照方案，在收获期统计数据与对照方案相比：

全氮含量为0.19％，较对照方案(0.09％)提高111.11％；

有效磷含量为6.12mg/kg，较对照方案(1.92mg/kg)提高218.75％；

速效钾含量为156mg/kg，较对照方案(85.8mg/kg)提高81.82％；

有机质含量为19.6g/kg，较对照方案(11.7g/kg)提高67.52％；

pH值为8.1，较对照方案(pH值8.4)降低0.3；

全盐量含量为1.2g/kg，较对照方案(1.7g/kg)降低29.41％。

综上所述，本发明的实施例1～5分别以300kg/公顷、450kg/公顷、600kg/公顷、750kg/公顷、900kg/公顷的施用量施用土壤改良剂，一年以后，盐度分别下降0.5g/kg、0.2g/kg、0.3g/kg、0.4g/kg、0.5g/kg，最少降低0.2g/kg，最高可降低0.5g/kg。而以专利“一种用于盐碱地的土壤改良肥料”(专利公布号CN 107324931 A)为参考对比，该专利实施例1-2，分别以180kg/亩、200kg/亩的施用量，一年以后盐度下降0.18g/kg和0.2g/kg。可见，本发明提供的土壤改良剂用量更少，却取得更好的效果。

本发明的实施例1～5分别以300kg/公顷、450kg/公顷、600kg/公顷、750kg/公顷、900kg/公顷的施用量施用后，pH值分别下降0.2、0.2、0.3、0.4、0.3。以专利“一种土壤改良剂、其制备方法及应用”(专利公布号CN 107916108 A)为参考对比，该专利实施例1～4分别以500kg/亩、1000kg/亩、1500kg/亩、2000kg/亩的施用量施于碱性土壤中，其pH分别降低0.4、0.5、0.6、0.6。与该现有技术相比，本发明提供的土壤改良剂施用量更少(约减少了10倍用量)，达到相似的降土壤pH值的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种磷化渣碱性土壤改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将农作物秸秆和畜禽粪便在水的条件下进行高温高压液化，得到的农业废弃物固体残渣和磷化渣混合得到磷化渣碱性土壤改良剂；

所述高温高压液化的条件如下：温度为200～250℃，压力为2～10MPa。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述农作物秸秆、畜禽粪便和水的质量比为1～10：1～5：2～10。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷化渣和农作物秸秆的质量比为1～5：1～10。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温高压液化的时间为0.5～16h。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述磷化渣是汽车磷化工艺产生的工业废弃物。

6.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合后，还包括将所得混合物进行造粒、筛分和包装。

7.权利要求1～6任意一项所述的制备方法制备得到的磷化渣碱性土壤改良剂，其特征在于，所述磷化渣碱性土壤改良剂中磷的浓度为15～90g/kg。

8.根据权利要求7所述磷化渣碱性土壤改良剂，其特征在于，所述磷化渣碱性土壤改良剂的pH值为5.5～6.5。

9.根据权利要求7所述磷化渣碱性土壤改良剂，其特征在于，所述磷化渣碱性土壤改良剂的粒径为0.3～5mm，湿度≤30％。

10.权利要求7～9任意一项所述磷化渣碱性土壤改良剂在碱性土壤改良中的应用。