一种硼镁钙土壤调理剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及利用生产硼砂后产生的大量硼泥的有效性技术，具体地说是一种硼镁钙土壤调理剂及其制备方法。
2.背景资料
3.硼泥和硼镁尾矿是我国硼工业的尾矿，堆积如山，仅辽宁宽甸地区硼泥就有3000万吨以上的存量，通常每产1吨硼砂，大约排除4
‑
5吨硼泥，一个年产1万吨的硼砂厂，年平均排除硼泥5万吨。硼泥呈碱性，ph值9
‑
10，所堆放之处寸草不生，占用大量耕地，这不仅占用了宝贵的耕地也严重地破坏了生态环境，如何有效利用这一废弃资源是摆在科技工作者面前的重要课题，目前最经济最有前景的技术手段是把硼泥或硼镁尾矿低成本加工成硼镁肥料，硼泥中富含镁、硼、铁、钙、硅、锰、钼等多种农作物所必需的中微量元素，而有害重金属含量极低(在肥料标准控制范围以内)。
4.酸性土壤广泛分布于中国南部，酸性土壤ph值通常会低于5。除了种植一些耐酸的经济作物(豆类、烟草、茉莉等)外，普通作物一般无法正常生长。而在我国北方地区是碱性土壤的主要分布地区，如天津、德州、连云港等地区居多。碱性土壤ph值高于8，对作物生长也有一定的影响。硼泥的化学成分会因为其生产工艺的差异，而有所不同，但大多数硼泥主要由镁、硅和硼组成，并且还包含少量作物生产必不可少的营养元素，如铁、钙。所以，把硼泥经过处理后制成硼镁肥后将其应用在作物生产中，不仅实现资源的再利用，减轻了环境压力，而且满足了不同营养元素为植物生长提供所需的充足养分。但是，目前硼砂的提取工艺还相对简陋，尽管有多种硼泥利用技术，但硼泥的消耗量还很小，目前在农业上也只有部分企业只把硼泥经过简单的酸碱反应后造粒制成硼镁肥，其经济价值没有充分体现出来，因此有必要研究和开发完善硼泥资源化利用技术。


技术实现要素：

5.针对上述不足，本发明的目的在于提供一种硼镁钙土壤调理剂及其制备方法。
6.为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
7.一种硼镁钙土壤调理剂，按质量百分比计，处理后硼泥60
‑
80％，黄腐酸10
‑
20％，螯合锌1
‑
8％,螯合锰1
‑
5％,填充料10
‑
20％；其中填充料可为膨润土、沸石粉和/或粉煤灰。
8.优选为：按质量百分比计，处理后硼泥60
‑
70％，黄腐酸10
‑
15％，螯合锌6
‑
8％,螯合锰4
‑
5％,填充料10
‑
15％；其中，填充料为膨润土。
9.所述处理后硼泥为硼镁矿石经碳碱法生产硼砂所产生的硼泥，将硼泥经浓度为40～75％的酸处理5～8min，而后调节体系ph值为6.0
‑
10.0，待用；其中，硼泥、酸和水质量比1:1.5
‑
1.8:3
‑
5，所述酸为硫酸或硝酸。
10.所述螯合锌或螯合锰为将有机酸分别与硫酸锌、硫酸锰混合，混合后分别经水充分混匀，混合均匀后反复螯合，直至螯合完全冷却至常温，粉碎，待用；所述反复螯合时每次于105
‑
115℃的下螯合反应6
‑
8小时。
11.上述螯合反应是否完全，用磷酸一铵溶液检测有无沉淀产生，无沉淀产生说明已
螯合完全，若有沉淀产生，说明螯合不完全，用水再次润湿，重复上述步骤进行螯合反应。
12.所述有机酸分别与硫酸锌、硫酸锰螯合时，有机酸与硫酸锌或有机酸与硫酸锰的质量比均为1.5
‑
2.0:1；所述水的用量占总(有机酸与硫酸锌或有机酸与硫酸锰总质量)质量的70
‑
80％。
13.所述有机酸为edta、氨基酸或腐殖酸。
14.在上述的硼镁钙土壤调理剂中，所述硼泥80％的颗粒可以通过200目筛；所述的硼泥包括以下主要化学组分：b2o
3 2.0
‑
8.0％、mgo 18.0
‑
25.0％、cao 3.0
‑
9.0％。具体来说，硼泥是以硼镁矿石
‑
碳碱法生产硼砂产生的泥渣(硼泥)，或以低品位硼镁尾矿为基本原料经化学法直接制成粒状，灰白、苍黄，约80％的颗粒可以通过200目筛，且具有弱碱性。
15.在上述硼镁钙土壤调理剂中，所述制备获得的螯合锌中的锌含量为25％；螯合锰中锰含量为20％。
16.一种硼镁钙土壤调理剂的制备方法,将调理剂中各组分分别处理后，按上述比例混合，粉碎到100目、造粒风干。
17.一种硼镁钙土壤调理剂的使用方法，所述硼镁钙土壤调理剂施用于农田中，在农作物种植前5
‑
8天施入，用量为按每亩地用量100
‑
150千克施入土壤。
18.将所述硼镁钙土壤调理剂均匀撒到土壤表面，通过翻耕使土壤调理剂与0
‑
15cm的表土充分混匀，浇水，使土壤含水量达到20％
‑
35％，养护5
‑
8天后进行农作物种植。
19.本发明所具有的优点：
20.本发明调节剂将硼泥、黄腐酸和制备获得的螯合剂结合，能使硼泥中的养分进一步被螯合，再与腐殖质的黄腐酸混合，使其与螯合的物质混合，所得土壤调理剂既兼具物质本身的养分特征，同时能提高养分的利用效率；具体为：
21.1.本发明调节剂利用硼泥中的微量元素使其与添加的黄腐酸、螯合锌、螯合锰混合，螯合剂能再次螯合硼泥中的微量元素，螯合锌、螯合锰都是与有机酸螯合，可以调节ph，避免被土壤固定，可以提高其中养分的利用率，将其施入至土壤中提高土壤有机质含量，改变土壤胶体吸附性离子组成，改善土壤结构，使土壤通透性增加，3从而达到改良土壤的目的。
22.2.本发明调节剂不但改良土壤，同时消除土壤因中微量元素的缺乏而引起的作物的缺素症，从而降低作物病虫害的发生。同时酸化硼泥有更强的热稳定性，能更好的利用硼泥或硼镁尾矿的弱碱性中和土壤中过量的酸使之ph值升高，尤其对南方已酸化板结严重的土壤不仅能降低酸度，还可以为作物补充中微量元素，修复土壤结构。
23.3.节能减排，保护环境,减少硼泥或硼镁尾矿对环境的危害。本发明应用生产硼砂产生的硼泥，变废为宝，另外添加有黄腐酸和螯合剂，均属对环境无污染，而且可节省硅、硼、镁、钾资源的开发，减少对环境的破坏。
具体实施方案
24.以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
25.实施例1
26.硼镁钙土壤调理剂：按重量百分比计，处理后硼泥60％，黄腐酸15％，螯合锌6％,
螯合锰4％,填充料15％。
27.其中：
28.处理后硼泥为以硼镁矿石经碳碱法生产硼砂所产生的泥渣(硼泥)，过200目筛与75％的浓硫酸在搅拌机中混合，酸处理5min反应完全后，而后调节体系ph值为10，过滤，自然风干，待用。
29.上述，硼泥、酸和水的用量为1:1.8:5。
30.所述硼泥主要化学组分：b2o
3 7.6％、mgo 22.0％、cao 6.5％。
31.所述螯合锌或螯合锰为将有机酸分别与硫酸锌、硫酸锰混合，混合后分别经水充分混匀，于105℃的下螯合反应6小时，用磷酸一铵溶液检测有无沉淀产生，无沉淀产生说明已螯合完全，若有沉淀产生，说明螯合不完全，用水再次润湿，再于105℃的下螯合，重复上述步骤进行螯合反应，直至螯合完全，冷却至常温，粉碎，待用。
32.所述腐殖酸与硫酸锌或腐殖酸与硫酸锰的质量比均为1.5:1；所述水的用量占总(有机酸与硫酸锌或有机酸与硫酸锰总质量)质量的70％。
33.硼镁钙土壤调理剂的制备方法,将调理剂中各组分分别处理后，按上述比例混合，粉碎、造粒风干。
34.实施例2
35.试验材料：硼镁钙土壤调理，主要组分为酸性硼泥65％，黄腐酸15％，螯合锌5％，螯合锰5％，填充料10％。
36.其中：
37.处理后硼泥为以硼镁矿石经碳碱法生产硼砂所产生的泥渣(硼泥)，过200目筛与65％的浓硫酸在搅拌机中混合，酸处理6min反应完全后，而后调节体系ph值为9，过滤，自然风干，待用。
38.上述，硼泥、酸和水的用量为1:1.7:4。
39.所述硼泥主要化学组分：b2o
3 7.0％、mgo 23.0％、cao 7％。
40.所述螯合锌或螯合锰为将有机酸分别与硫酸锌、硫酸锰混合，混合后分别经水充分混匀，于110℃的下螯合反应6小时，用磷酸一铵溶液检测有无沉淀产生，无沉淀产生说明已螯合完全，若有沉淀产生，说明螯合不完全，用水再次润湿，再于110℃的下螯合，重复上述步骤进行螯合反应，直至螯合完全，冷却至常温，粉碎，待用。
41.所述腐殖酸与硫酸锌或腐殖酸与硫酸锰的质量比均为1.6:1；所述水的用量占总(有机酸与硫酸锌或有机酸与硫酸锰总质量)质量的70％。
42.硼镁钙土壤调理剂的制备方法:将调理剂中各组分分别处理后，按上述比例混合，粉碎、造粒风干。
43.实施例3
44.试验材料：硼镁钙土壤调理，主要组分为酸性硼泥65％，黄腐酸10％，螯合锌7％，螯合锰3％，填充料15％。
45.其中：
46.处理后硼泥为以硼镁矿石经碳碱法生产硼砂所产生的泥渣(硼泥)，过200目筛与55％的浓硫酸在搅拌机中混合，酸处理7min反应完全后，而后调节体系ph值为8，过滤，自然风干，待用。
47.上述，硼泥、酸和水的用量为1:1.6:4。
48.所述硼泥主要化学组分：b2o
3 6.5％、mgo 21.0％、cao 6.1％。
49.所述螯合锌或螯合锰为将有机酸分别与硫酸锌、硫酸锰混合，混合后分别经水充分混匀，于110℃的下螯合反应7小时，用磷酸一铵溶液检测有无沉淀产生，无沉淀产生说明已螯合完全，若有沉淀产生，说明螯合不完全，用水再次润湿，再于110℃的下螯合，重复上述步骤进行螯合反应，直至螯合完全，冷却至常温，粉碎，待用。
50.所述腐殖酸与硫酸锌或腐殖酸与硫酸锰的质量比均为1.8:1；所述水的用量占总(有机酸与硫酸锌或有机酸与硫酸锰总质量)质量的75％。
51.硼镁钙土壤调理剂的制备方法,将调理剂中各组分分别处理后，按上述比例混合，粉碎、造粒风干。
52.实施例4
53.试验材料：硼镁钙土壤调理，主要组分为酸性硼泥70％，黄腐酸10％，螯合锌6％，螯合锰4％，填充料10％。
54.其中：
55.处理后硼泥为以硼镁矿石经碳碱法生产硼砂所产生的泥渣(硼泥)，过200目筛与40％的浓硫酸在搅拌机中混合，酸处理8min反应完全后，而后调节体系ph值为7，过滤，自然风干，待用。
56.上述，硼泥、酸和水的用量为1:1.5:3。
57.所述硼泥主要化学组分：b2o
3 7.3％、mgo 20.0％、cao 6.0％。
58.所述螯合锌或螯合锰为将有机酸分别与硫酸锌、硫酸锰混合，混合后分别经水充分混匀，于115℃的下螯合反应8小时，用磷酸一铵溶液检测有无沉淀产生，无沉淀产生说明已螯合完全，若有沉淀产生，说明螯合不完全，用水再次润湿，再于115℃的下螯合，重复上述步骤进行螯合反应，直至螯合完全，冷却至常温，粉碎，待用。
59.所述腐殖酸与硫酸锌或腐殖酸与硫酸锰的质量比均为2.0:1；所述水的用量占总(有机酸与硫酸锌或有机酸与硫酸锰总质量)质量的80％。
60.硼镁钙土壤调理剂的制备方法,将调理剂中各组分分别处理后，按上述比例混合，粉碎、造粒风干。
61.应用例：
62.试验时间：2018年3月
‑
2019年6月
63.试验地点：辽中县养士堡乡养前村
64.供试植物：番茄，品种为粉琳达。
65.试验土壤：壤质草甸土，试验前土壤ph 5.5，有机质21.6g/kg,碱解氮125mg/kg,速效钾326mg/kg,cec值18.83cmol/kg。
66.试验设计：该试验设4个处理，
67.处理1按照常规方式适时施入常规施肥；处理2于土壤的表面施细土，而后按照常规方式适时施入常规施肥；处理3于土壤的表面施细土，再添加实施市面现有硼泥土壤调理剂(以硼泥、枯草芽孢杆菌、胶冻样类芽孢杆、氢氧化钙为主要原料的硼泥土壤调理剂)，处理4于土壤的表面施细土，再添加实施与市面现有硼泥土壤调理剂等量的例1硼镁钙土壤调理剂，而后按照常规方式适时施入常规施肥。
68.上述细土施入厚度为0.3cm，每个实验组小区面积20m2,每亩保苗大约3300株。三个处理，三次重复，随机排列。同时，硼镁钙土壤调理剂的添加量是100kg/667m2，将所述硼镁钙土壤调理剂均匀撒到土壤表面，通过翻耕使土壤调理剂与0
‑
15cm的表土充分混匀，浇水，使土壤含水量达到20％
‑
35％，养护5
‑
8天后进行农作物种植。
69.其它病虫害防治及田间管理同当地常规。
70.该试验地常规施肥：底肥:芭田复合肥(15
‑
15
‑
15)亩施肥量50公斤，复合肥(20
‑
20
‑
20)30公斤，平均分四次施用，每次间隔7天；而后对处理土壤的ph、土壤cec值、番茄生育性状、以及番茄蛋产量的检测(参见表1
‑
4)。
71.试验结果:
72.表1不同试验处理对土壤ph的影响
[0073][0074][0075]
通过连续两年试验结果表明，2018年施用硼镁钙土壤调理剂比实施市面现有硼泥土壤调理剂ph增加0.43，比常规施肥土壤ph增加0.53，比施入细土增加0.53；2019年施用硼镁钙土壤调理剂比实施市面现有硼泥土壤调理剂ph增加0.21，比常规施肥土壤ph增加0.57，比施入细土增加0.54。施用硼镁钙土壤调理剂2019年较2018年土壤ph增加0.3，因此，可以证明施用硼镁钙土壤调理剂具有明显的改良土壤ph的作用。
[0076]
表2不同试验处理对土壤cec值的影响
[0077][0078]
通过连续两年试验结果表明，2018年施用硼镁钙土壤调理剂比实施市面现有硼泥土壤调理剂cec值增加0.13，比常规施肥土壤cec值增加0.3，比施入细土增加0.2；2019年施用硼镁钙土壤调理剂比实施市面现有硼泥土壤调理剂cec值增加0.1，比常规施肥土壤cec值增加0.32，比施入细土增加0.21。因此，可以证明施用硼镁钙土壤调理剂具有明显的改良土壤cec值的作用。
[0079]
表3不同试验处理对番茄生育性状的影响
[0080][0081][0082]
通过连续两年试验结果表明，2018年施用硼镁钙土壤调理剂比实施市面现有硼泥土壤调理剂处理，叶色农绿、株高提高1cm、径粗增加0.02cm、单果重增加3.4g、单果数增加0.4个；比常规施肥处理，叶色农绿、株高提高3cm、径粗增加0.03cm、单果重增加4.1g、单果数增加0.7个；施用硼镁钙土壤调理剂比细土处理，株高提高2cm、径粗增加0.02cm、单果重增加2.9g、单果数增加0.6个；2019年施用硼镁钙土壤调理剂比实施市面现有硼泥土壤调理剂处理，叶色农绿、株高提高1cm、径粗增加0.01cm、单果重增加2.8g、单果数增加0.2个；比常规施肥处理，叶色农绿、株高提高7cm、径粗增加0.05cm、单果重增加6.6g、单果数增加0.4个；施用硼镁钙土壤调理剂比细土处理，株高提高5cm、径粗增加0.04cm、单果重增加5.1g、单果数增加0.3个；因此，说明施用硼镁钙土壤调理剂能促进番茄生长发育，改善果实品质。
[0083]
表4不同试验处理对番茄产量的影响
[0084][0085]
通过连续两年试验结果表明，2018年施用硼镁钙土壤调理剂比实施市面现有硼泥土壤调理剂处理，常规施肥处理番茄产量增加534kg，比施入细土增加423kg,增产率分别为6.58％、5.14％、4.51％；2019年施用硼镁钙土壤调理剂比常规施肥处理番茄产量增加544kg，比施入细土增加421kg,增产率分别为6.79％、5.18％、2.6％，因此可以证明施用硼镁钙土壤调理剂具有明显增产作用。
[0086]
试验结论：土壤理化性状是土壤健康程度的直接评价指标，直接影响番茄的生长发育和产量高低。本试验的结果表明：施用硼镁钙土壤调理剂具有明显的改变土壤ph值和cec值的作用，施用硼镁钙土壤调理剂，可增加番茄的株高、茎粗、单果重、单株果数，显著提高番茄产量。说明施用硼镁钙土壤调理剂通过对土壤理化性质的改善，以及提供必要的微量元素，提高番茄的农艺性状，进而使番茄明显增产。
[0087]
以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。