專利名稱：：一種混配型土壤改良劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及土壤調(diào)理劑，具體地說是一種混配型土壤改良劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，畜禽業(yè)的發(fā)展導(dǎo)致了養(yǎng)殖污染的加劇。根據(jù)污染調(diào)查估算的結(jié)果，1988年全國畜禽污染物COD(水污染物化學(xué)需氧量)、氮、磷的流失量分別為455.1萬噸、249.4萬噸和23.7萬噸，2001年分別為689.6萬噸、369.3萬噸和29.7萬噸。1999年,我國畜禽糞便產(chǎn)生總量約為19億噸，而同期全國各工業(yè)行業(yè)工業(yè)固體廢棄物為7.8億噸，畜禽糞便產(chǎn)生量是工業(yè)固體廢棄物的2.4倍，部分地區(qū)如河南、湖南、江西這一比例甚至超過4倍，除北京、天津、上海等少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)的城巿地區(qū)外，大多數(shù)地區(qū)的值都超過了一倍以上。畜禽糞便的流失已經(jīng)對(duì)部分區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量造成了嚴(yán)重的影響。根據(jù)南京巿環(huán)保部門對(duì)太湖流域的研究，畜禽糞便流入水體的COD、氮和磷分別占總污染負(fù)荷的7.13%、16.67%和10.1%。畜禽糞便同時(shí)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的寶貴資源，如果大量流失或棄之不用，不僅造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且也是資源的巨大浪費(fèi)。畜禽糞便無害化處理和資源化利用，不僅可以遏制畜禽糞便的隨意排放產(chǎn)生的環(huán)境污染，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，同時(shí)可改良土壤，提高土地生產(chǎn)力，促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)與和諧社會(huì)構(gòu)建。磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中排放的工業(yè)廢渣。年產(chǎn)30萬呻磷銨需150萬噸五氧化二磷，而每生產(chǎn)1噸五氧化二磷就會(huì)產(chǎn)生5噸磷石膏。全世界磷石膏的年排放量接近2億噸，我國磷石膏的年排放量超過2000萬噸。這不僅占用大量土地，處理不當(dāng)還將對(duì)地表和地下水造成污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。由于濕法磷酸生產(chǎn)流程的不同會(huì)含有二水石膏(CaSCV2H20)和半水石膏[CaSCV(l/2)H20],以二水石膏為主要成份。此外還含有少量未分解的磷礦粉、游離磷酸、磷酸鐵、磷酸鋁和氟硅酸鹽等雜質(zhì)。如一種磷石膏的基本化學(xué)成份如下硫酸鈣82.0%、三氧化二鋁0.48%、三氧化二鐵0.46%、氧化鎂0.12%、氧化硅4.58%、氟0.57%、五氧化二磷3.52%、有機(jī)物1.57°/。、結(jié)晶水6.35%、燒失量29.0%。從可持續(xù)發(fā)展的觀念出發(fā)，磷石膏又是可利用的資源。在農(nóng)業(yè)利用方面磷石膏能改良鹽堿地，也是酸性心土層的改良劑；施用磷石膏可提高土壤的滲水率，通過減少地面徑流達(dá)到減少土壤流失的目的；將磷石膏加入尿素或碳酸銨制成長效氮肥，可減少氨的揮發(fā)，提高氮肥利用率，磷石膏還含有磷、努、硅等營養(yǎng)元素，對(duì)農(nóng)業(yè)效果明顯。磷石膏的pH—般在1-4之間，可以和堿性土壤中的可溶性鹽反應(yīng)生成不溶性鹽和中性鹽，降低土壤堿度Na2C03+CaS04=CaC03+Na2S04鈣離子可代換土壤膠體中結(jié)合的鈉離子，使鈉粘土變成鈣粘土(土壤膠體)2Na++CaS04■(土壤膠體)Ca2++Na2SO4天然沸石是一種含水的鈣、鈉以及鋇、鉀的鋁硅酸鹽礦物。但是，沸石中的鈣、鈉、鋇、鉀等陽離子與結(jié)晶格架的結(jié)合并不很緊密，具有在水溶液中與其他陽離子進(jìn)行交換的性質(zhì)(這種陽離子交換多具可適性)。交換后的沸石晶體結(jié)構(gòu)并未被破壞，只是通過離子交換使得晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的電場、比表面積等發(fā)生某種變化。構(gòu)成天然沸石晶體的大量孔穴和通道，使沸石具有很大比表面積，加之特殊的分子結(jié)構(gòu)而形成的較大靜電引力，使沸石有著相當(dāng)大的應(yīng)力場。當(dāng)沸石內(nèi)部的孔穴和通道一旦有"空缺"時(shí)，沸石就會(huì)表現(xiàn)出對(duì)極強(qiáng)的吸附能力，可有效吸附銨離子、硝酸根等。我國沸石資源豐富，在農(nóng)業(yè)利用方面，天然沸石是一種優(yōu)良的土壤改良劑。如遼寧省法庫縣包家屯多水泉村沸石粉。沸石粒度為150目，主要礦物成分經(jīng)x射線衍射測(cè)試以斜發(fā)沸石為主，其次為蒙脫石、絲光沸石、鈉長石等。礦石中沸石平均含量為65%。沸石的化學(xué)成份中，氧化硅69.82%、三氧化二鋁10.7%、三氧化二鐵6.6%、氧化鈣2.9%、氧化鎂0.73%、氧化鉀1.64%、五氧化二磷0.09%,陽離子交換量1631厘摩爾/千克、pH8.1。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、原料充足、成本低廉，利用磷石膏和畜禽糞便為主要原料生產(chǎn)出的用于鹽堿土改良以及鎂礦粉塵污染土壤修復(fù)的一種混配型土壤改良劑及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下改良劑按干重的重量百分比計(jì)，畜禽糞便50-65%,磷石膏25-45%和沸石粉5-10%。所述的畜禽糞便為新鮮或風(fēng)干的豬糞、雞糞、鴨糞、鵝糞、牛糞中的一種或其組合。所述磷石膏為濕法磷酸生產(chǎn)過程中排放的工業(yè)廢渣，碟石膏物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)硫酸錦80-85%、氧化硅4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、燒失量15-30%,余量為雜質(zhì)。所述沸石粉為天然沸石經(jīng)粉碎后過100-300目篩，沸石粉的物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)鈣交換能力90-95%、pH值7.5-9.0、燒失量15-25%，余量為雜質(zhì)。改良劑的制備方法按上述比例將畜禽糞便、磷石膏、沸石粉混合后，平鋪于地面陰干，然后自然風(fēng)干，即得土壤改良劑。上述自然風(fēng)干的土壤改良劑可在120-150。C下烘干，而后攪拌均勻、過40-80目篩，即得土壤改良劑。所述的畜禽糞便為新鮮或風(fēng)干的豬糞、雞糞、鴨糞、鵝糞、牛糞中的一種或其組合。所述磷石膏為濕法磷酸生產(chǎn)過程中排放的工業(yè)廢渣，磷石膏物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)硫酸鈣80-85%、氧化硅4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、燒失量15-30%，余量為雜質(zhì)。所述沸石粉為天然沸石經(jīng)粉碎后過100-300目篩，沸石粉的物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)鈣交換能力90-95%、pH值7.5-9.0、燒失量15-25%,余量為雜質(zhì)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明工藝簡單，容易實(shí)施，不僅適合工廠化生產(chǎn)，也適合個(gè)體畜禽養(yǎng)殖業(yè)主處理畜禽糞便。2、本發(fā)明原料充足，價(jià)格低廉，并且可將畜禽糞便進(jìn)行無害化處理和資源化利用，同時(shí)將磷石膏等工業(yè)廢棄物資源化利用，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境。在主要原料中，畜禽糞便是一種極易獲得的養(yǎng)殖業(yè)廢棄物，磷石膏是一種工業(yè)廢棄物，質(zhì)量較好的磷石膏每噸巿場價(jià)格僅為20元。3、本發(fā)明中的原料配方合理，每種原料均有特有的功效畜禽糞便本身是一種全元營養(yǎng)的有機(jī)肥料，富含有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等大量元素、鉤、硫等中量元素以及鐵、錳、銅、鋅、鉬、硼等微量元素，可以為植物生長提供有機(jī)養(yǎng)分，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，并能有效降低土壤容重，提高土壤的通氣性、透水性和保水性；磷石膏可有效抑制畜禽糞便中的氨揮發(fā)，其含有的磷素可供植物吸收利用，其中的鈣素可以調(diào)節(jié)鹽堿土中的鈣、鎂、鈉、鉀離子的平衡狀況，有效降低土壤中鈉離子飽和度，也可調(diào)節(jié)菱鎂礦粉塵污染土壤中的鈣鎂平衡；天然沸石具有很強(qiáng)的離子交換和離子吸附能力，同時(shí)也是一種優(yōu)質(zhì)的天然除臭劑，一方面可有效吸附畜禽糞便中的銨離子，大力降低畜禽糞便中氮素?fù)p失，有效去除臭味，另一方面可有效吸附鹽堿土中的鈉離子，降低鹽堿土中的鈉離子損失，促進(jìn)植物生長發(fā)育。4、本發(fā)明中有機(jī)物與無機(jī)廢棄物混合，可起到營養(yǎng)元素速緩結(jié)合，提高植物對(duì)營養(yǎng)元素的利用效率。5、本發(fā)明為一種酸性的土壤改良劑，可有效交換鹽堿土中的鹽離子，中和菱鎂礦粉塵污染土壤的堿離子，并可直接改善土壤理化性狀，提高土地生產(chǎn)力。具體實(shí)施方式實(shí)施例1改良劑，按干重的重量百分比計(jì)，雞糞65%、磷石膏30%、沸石粉5%。在原料配比之前，按多點(diǎn)取樣法分別將釆集畜禽糞便及磷石膏樣品各5份，每份稱取5-10克于鋁盒中，放入干燥箱中于105。C-11(TC條件下烘干6-8小時(shí)，計(jì)算樣品的重量含水量。樣品干重的計(jì)算公式如下樣品重量含水量(%),品^,-gf干重xiao樣品千重樣品重量含水量取5次重復(fù)測(cè)定結(jié)果的平均值。實(shí)際稱取的樣品重量為應(yīng)為扣除含水量后的重量，如一種新鮮雞糞的重量含水量為60%,若要稱取折合65千克烘干重的雞糞，則需要該種新鮮雞糞的重量為65(1+60%)=104千克。改良劑制備方法按干重的重量百分比，將雞糞65%、磷石膏30%、沸石粉5%混合，平鋪于地面，陰干3-5天，然后自然風(fēng)干，自然風(fēng)干后亦可放在水泥地面晾曬，即制成土壤改良劑成品。所述磷石膏為濕法磷酸生產(chǎn)過程中排放的工業(yè)廢渣，其中磷石貴技術(shù)指標(biāo)見席美云磷石膏的綜合利用.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2001年第3期，10-13頁；磷石膏物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)硫酸鉤80-85%、氧化硅4.5-5.5°/。、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、燒失量15-30%,余量為雜質(zhì)。所述沸石粉為天然沸石經(jīng)粉碎后過100-300目篩，沸石粉的物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)鈣交換能力90-95%、pH值7.5—9.0、燒失量15-25%，余量為雜質(zhì)。實(shí)施例2與實(shí)施例1不同之處在于本實(shí)施例可用于工廠化生產(chǎn)。將實(shí)施例1中雞糞、磷石膏、沸石粉按比例混合后平鋪于地面陰干3-5天，然后置入烘干設(shè)備中在120-15(TC左右條件下烘干，放入混拌器中攪拌均勻，過40-80目篩，裝袋后得到成品。實(shí)施例3與實(shí)施例1不同之處在于三種原》陴的干重的重量百分比有所差別。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>應(yīng)用例1選擇遼寧省康平縣勝利鄉(xiāng)一塊鹽堿地水稻田(土壤類型為輕度堿化草甸土，試驗(yàn)前土壤基本理化性質(zhì)如下有機(jī)質(zhì)含量1.19%、全氮含量0.07%、全磷含量0.03%、堿解氮、速效磷和速效鉀含量分別為65、6.2和86.7毫克/千克、堿化度5.67、土壤pH8.65),設(shè)5米x6米小區(qū)共4塊，播種前底施實(shí)施例1制備的土壤改良劑0、50、100、150千克/畝，其他肥料按試驗(yàn)地當(dāng)?shù)氐氖┓柿?xí)慣施用相同劑量的肥料，移栽水稻遼鹽16后，按常規(guī)要求進(jìn)行田間管理。與對(duì)照相比，底施實(shí)施例1制備的土壤改良劑50、100和150千克/畝處理在水稻收獲后的土壤pH分別降低0.12、0.15和0.2個(gè)單位；水稻籽實(shí)產(chǎn)量分別較對(duì)照高5.7%、7.0%和7.9%。應(yīng)用例2選擇遼寧省海城巿某菱鎂礦附近粉塵污染相對(duì)較輕的玉米地一塊(土壤基本理化性質(zhì)如下棕壤、有機(jī)質(zhì)含量1.4%、含氮量0.09%、含磷量％、含鉀量％、pH9.2),設(shè)10米"0米小區(qū)共4塊，播種前底施實(shí)施例l制備的土壤改良劑0、50、100、150千克/畝，其他肥料按試驗(yàn)地當(dāng)?shù)氐氖┓柿?xí)慣施用相同劑量的肥料，種植玉米施后，按常規(guī)要求進(jìn)行水肥和農(nóng)藥的管理。與對(duì)照相比，底施實(shí)施例1制備的土壤改良劑50、100和150千克/畝處理在玉米收獲后的土壤pH分別降低0.15、0.3和0.4個(gè)單位；玉米產(chǎn)量分別較對(duì)照高8.7%、10.3%和13.2%。權(quán)利要求1.一種混配型土壤改良劑，其特征在于按干重的重量百分比計(jì)，畜禽糞便50-65％，磷石膏25-45％和沸石粉5-10％。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述混配型土壤改良劑，其特征在于所述的畜禽糞便為新鮮或風(fēng)干的豬糞、雞糞、鴨糞、鵝糞、牛糞中的一種或其組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述混配型土壤改良劑，其特征在于所述磷石膏為濕法磷酸生產(chǎn)過程中排放的工業(yè)廢渣，磷石膏物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)硫酸鈣80-85%、氧化硅4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、燒失量15-30%，余量為雜質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述混配型土壤改良劑，其特征在于所述沸石粉為天然沸石經(jīng)粉碎后過100-300目篩，沸石粉的物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)鈣交換能力90-95%、pH值7.5-9.0、燒失量15-25%，余量為雜質(zhì)。5.—種根據(jù)權(quán)利要求1所述混配型土壤改良劑的制備方法，其特征在于按上述比例將畜禽糞便、磷石膏、沸石粉混合后，平鋪于地面陰干，然后自然風(fēng)干，即得土壤改良劑。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述混配型土壤改良劑的制備方法，其特征在于上述自然風(fēng)干的土壤改良劑可在120-15(TC下烘干，而后攪拌均勻、過40-80目篩，即得土壤改良劑。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述混配型土壤改良劑制備方法，其特征在于所述的畜禽糞便為新鮮或風(fēng)干的豬糞、雞糞、鴨糞、鵝糞、牛糞中的一種或其組合。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述混配型土壤改良劑的制備方法，其特征在于所述磷石膏為濕法磷酸生產(chǎn)過程中排放的工業(yè)廢渣，磷石膏物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)硫酸鈣80-85%、氧化珪4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、燒失量15-30%,余量為雜質(zhì)。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述混配型土壤改良劑的制備方法，其特征在于所述沸石粉為天然沸石經(jīng)粉碎后過100-300目篩，沸石粉的物理化學(xué)指標(biāo)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)鈣交換能力90-95%、pH值7.5-9.0、燒失量15-25%,余量為雜質(zhì)。全文摘要本發(fā)明涉及一種土壤改良劑，具體為一種利用畜禽糞便和磷石膏為主要原料生產(chǎn)的混配型土壤改良劑及其制備方法。土壤改良劑按干重的重量百分比計(jì)，畜禽糞便50-65％，磷石膏25-45％，沸石粉5-10％。將上述原料按比例混合后平鋪于地面陰干，然后自然風(fēng)干，制成成品；工廠化生產(chǎn)時(shí)將風(fēng)干后的混合物烘干、攪拌均勻、過篩、裝袋后得到成品。本發(fā)明制備方法簡單，成品價(jià)格低廉，適用于鹽堿土改良以及菱鎂礦粉塵污染土壤的改良與修復(fù)。文檔編號(hào)C09K17/40GK101240172SQ20071001031公開日2008年8月13日申請(qǐng)日期2007年2月7日優(yōu)先權(quán)日2007年2月7日發(fā)明者勇姜,張玉革,琪李,梁文舉申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所