一种再生地质肥料及其制备方法与应用
【专利摘要】本发明涉及一种再生地质肥料及其制备方法与应用，所述再生地质肥料包括以下重量份的组分：硅钙渣5?40份，粉煤灰4?20份，脱硫石膏2?20份，新鲜牛粪20?70份；所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于1.0×108CFU。本发明为煤基固废提出了一种新的综合应用途径，具有投入少、用量大、潜力大、以废治废和符合我国国情等优点。
【专利说明】
一种再生地质肥料及其制备方法与应用
技术领域
[0001] 本发明涉及再生地质肥料的制造方法，特别是涉及利用煤基固废和生物质为原料 制备的再生地质肥料，可应用于荒漠化治理。
【背景技术】
[0002] 煤基固废主要包括粉煤灰、硅钙渣、脱硫石膏等，占我国工业固体废弃物年排放总 量的50%以上。煤基固废的堆弃占用土地面积逐年增加，严重污染了大气、水体、土壤等周 围环境，进而对人体和动物造成危害。牛粪是一种农业与农村固废，产量巨大，大部分只能 随意堆放，对空气、水体和土壤等造成污染，而且对人类的居住环境也有很大的影响。
[0003] 燃煤电厂产生的粉煤灰越来越多，有关资料显示，我国每年消耗煤炭约11.06亿t， 到2020年，我国粉煤灰总的堆存量将达到30多亿t。硅钙渣是高铝粉煤灰提取氧化铝过程中 排放的固体废弃物，具有粒度细、比表面积大、活性高等特点，主要成分为2Ca0 · Si02(C2S)。 由于现有工艺的制约，每处理It高铝粉煤灰约产出0.4t的氧化铝粉和It硅钙渣。因此，硅钙 渣的资源化利用是高铝粉煤灰提取氧化铝技术同时最大化实现经济、社会与环境效益的关 键之一。如何解决硅钙渣堆积带来的二次污染和充分再利用硅钙资源成为粉煤灰提取氧化 铝生产企业今后亟需解决的两大课题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种再生地质肥料及其制备方法与应用，既为 煤基固废提出一种新的综合应用途径，又能提高土壤的营养水平，促使植物常量和微量营 养元素均衡;对于环境保护和建设资源节约型社会具有十分重要的意义。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种再生地质肥料，包括以下重量份的组分:硅钙渣5-40份，粉煤灰4-20份，脱硫 石膏2-20份，新鲜牛粪20-70份;所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢杆菌菌剂，使每克所 述再生地质肥料中有效活菌数不低于1.0 X l〇8CFU。
[0007] 优选地，所述再生地质肥料，包括以下重量份的组分:硅钙渣8-35份，粉煤灰5-15 份，脱硫石膏3-12份，新鲜牛粪20-60份;所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢杆菌菌剂，使 每克所述再生地质肥料中有效活菌数为2.0 X 1〇8-2.0 X 109CFU。
[0008] 进一步优选地，所述再生地质肥料，包括以下重量份的组分:硅钙渣15-30份，粉煤 灰6-15份，脱硫石膏5-10份，新鲜牛粪24-55份;所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢杆菌 菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数为3.5 X 108-8.0 X 108CFU。
[0009] 本发明所述再生地质肥料，优选地，其原料硅钙渣、粉煤、脱硫石膏的粒径控制在 0.5-2mm。研究发现，在此粒径范围内更有利于发酵和后续肥效的发挥。
[0010] 本发明所述再生地质肥料，一种较佳的实施方式是硅钙渣、粉煤灰、脱硫石膏和新 鲜牛粪按照15:6:5:24的重量比例配比。
[0011] 本发明所述重量份可以是yg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍 数，如1/10、1/100、10 倍、100 倍等。
[0012] 本发明所述再生地质肥料，优选地其pH值控制在7.5-8.5。
[0013] 本发明所述再生地质肥料，优选地其总氮为:9.35-14.85g/Kg，氨氮为：106.35- 188 · 21mg/Kg，硝氮为：32 · 35-41 · 15mg/Kg，速效磷为：37 · 62-65 · 34mg/Kg，速效钾为： 113 · 19-153 · 87mg/Kg，有机质为：29 · 65-61 · 55g/Kg。
[0014] 本发明所述再生地质肥料，优选地其含水量为40 %-45 %。
[0015] 本发明还提供上述再生地质肥料的制备方法，
[0016] 包括如下步骤：
[0017] 1)按比例称取硅钙渣、粉煤、脱硫石膏、新鲜牛粪，混合均匀;连续发酵10-25天；
[0018] 2)按比例加入胶质芽孢杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于 1.0X108CFU〇
[0019] 上述制备方法，其中，
[0020] 优选地，步骤1)所述发酵包括两个连续的发酵过程，第一个发酵过程为：混合均 匀的原料静置自然发酵7-10天;第二个发酵过程为:每隔24小时左右翻堆一次，连续翻堆3- 5次，直到发酵完成(温度相对不再变化）。
[0021] 本发明所述制备方法，发酵过程中高温发酵阶段能够对煤基固废进行调和、杀灭 病原菌、寄生虫卵等，从而实现无害化过程。
[0022] 所述步骤2)所述胶质芽孢杆菌菌剂为对数生长期的胶质芽孢杆菌发酵液。
[0023]即在所述胶质芽孢杆菌菌剂临用前先将保藏菌种复壮，在新鲜LB培养液扩大培 养，在菌种对数生长期时投加使用。
[0024] 本发明在发酵完成后翻堆时添加胶质芽孢杆菌菌剂，所添加的微生物菌剂具有解 磷释钾细菌的功能，能够将再生地质肥料和土壤中不能被植物直接利用的磷和钾转化为可 利用态，从而促进植物的生长。
[0025] 本发所述硅钙渣、粉煤、脱硫石膏均为本领域技术人员所理解的，能够市售得到的 材料。在本发明【具体实施方式】中，所述硅钙渣、粉煤、脱硫石膏均来自大唐国际托克托发电 有限责任公司。
[0026] 一般地，原料硅钙渣pH值为13左右;原料粉煤灰pH值为12左右;原料脱硫石膏pH值 为5.5左右、原料新鲜牛粪pH值为6.0左右，以上原料混合后pH值为10.5左右。
[0027] 本发明所述胶质芽孢杆菌为本领域技术人员所理解的能够实现本发明的菌株。可 从供应商获得商品化胶质芽孢杆菌菌剂，或由胶质芽孢杆菌保藏菌种经复壮、扩大培养而 获得。在本发明【具体实施方式】中，所述胶质芽孢杆菌来自自制干粉菌剂。
[0028] 本发明还包括所述再生地质肥料在荒漠化土壤改良中的应用，及在苜蓿、油葵、能 源草、玉米等作物种植中的应用。本发明所述再生地质肥料可为植物的生长提供所需营养 元素和必需微量元素，同时可改善土壤结构，增加土壤含氧量和持水量。
[0029] 研究发现，本发明所述再生地质肥料尤其适用于在苜蓿种植中的应用，一般苜蓿 生物量可提高50 % -200 %。
[0030] 将本发明所述再生地质肥料应用于荒漠化治理，优选地所述再生地质肥料与荒漠 化土壤质量比例为1-5:5-20,较佳地为1:5。一般地，将二者混匀后即可种植作物。
[0031] 本发明为煤基固废提出了一种新的综合应用途径，避免了大量的硅钙资源浪费和 二次污染，而且完善和延伸了煤矸石、粉煤灰的综合利用产业链。煤基固废中大量和微量元 素，施用于土壤可以提高土壤的营养水平，促使植物常量和微量营养元素均衡。牛粪含有丰 富的有机质、N、P、K等营养元素，是一种丰富的可开发利用资源。利用煤基固废与其生物质 牛粪研发再生地质肥料，用于荒漠化治理，不仅是建设煤工业循环经济体系重要的一个环 节，对于环境保护和建设资源节约型社会具有十分重要的意义。
[0032]本发明所所述再生地质肥料，既能增加作物产量，又能改善荒漠化土壤环境，施用 方便，肥料利用率高，产量增加效果明显，有利于在所述再生地质肥料推广使用。
【具体实施方式】
[0033]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体 技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用 试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
[0034] 实施例1
[0035] 一种再生地质肥料，包括硅钙渣1.5t、粉煤灰0.6t、脱硫石膏0.5t和新鲜牛粪2.4t (其中各组分质量均为绝干质量，牛粪为新鲜牛粪），所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢 杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于5.0 X 108CFU。
[0036] 本实施例还提供上述再生地质肥料的制备方法，包括如下步骤：
[0037] 1)按比例称取各原料，将娃|丐渣、粉煤、脱硫石膏，粉碎至粒径0.5mm-2mm，与新鲜 牛粪混合均匀;静置自然发酵7-10天(盖膜处理）；然后每隔24小时左右翻堆一次，连续翻堆 3-5次，直到发酵完成(温度相对不再变化）。
[0038] 2)将胶质芽孢杆菌保藏菌种复壮，在新鲜LB培养液扩大培养，培养至菌种对数生 长期。在步骤1)发酵完全最后一次翻堆时加入胶质芽孢杆菌发酵液(对数生长期）；使每克 所述再生地质肥料中达到所需有效活菌数。
[0039] 实施例2
[0040] 一种再生地质肥料，包括硅钙渣2.5t、粉煤灰1.5t、脱硫石膏0.5t和新鲜牛粪5.5t (其中各组分质量均为绝干质量，牛粪为新鲜牛粪），所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢 杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于4X108CFU。
[0041 ]本实施例再生地质肥料的制备方法与实施例1相同。
[0042] 实施例3
[0043] 一种再生地质肥料，包括硅钙渣25份、粉煤灰15份、脱硫石膏8份和新鲜牛粪52份 (其中各组分质量均为绝干质量，牛粪为新鲜牛粪），所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢 杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于3.0 X 108CFU。
[0044] 本实施例再生地质肥料的制备方法与实施例1相同。
[0045] 实施例4
[0046] 一种再生地质肥料，包括硅钙渣25份、粉煤灰10份、脱硫石膏10份和新鲜牛粪55份 (其中各组分质量均为绝干质量，牛粪为新鲜牛粪），所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢 杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于5.0 X 108CFU。
[0047] 本实施例再生地质肥料的制备方法与实施例1相同。
[0048] 实施例5
[0049] -种再生地质肥料，包括硅钙渣24份、粉煤灰10份、脱硫石膏10份和新鲜牛粪52份 (其中各组分质量均为绝干质量，牛粪为新鲜牛粪），所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢 杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于4.0 X 108CFU。
[0050] 本实施例再生地质肥料的制备方法与实施例1相同。
[0051 ] 实验例1
[0052]将实施例1制得的再生地质肥料于内蒙古鄂尔多斯库不齐沙地荒漠化土壤按质量 比例为1:5混匀，播种紫花苜蓿（由水利部牧区水利科学研究所提供）。考察对土壤改良效果 及对紫花苜蓿增产效果。
[0053]检测实施1制得的再生地质肥料和播种前后模造土壤中N、P、K以及有机质、pH、含 水量等，结果如下表1:
[0054] 表1:再生地质肥料和播种前后土壤中N、P、K以及有机质、pH、含水量
[0055]
)
[0056]检测播种后土壤和紫花苜蓿中重金属含量，其含量有了显著的变化，但是均符合 我国《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)，结果如下表2:
[0057]表2:播种后土壤和紫花苜蓿中可测金属离子的含量 [0058]
[0059]结果紫花苜蓿生物量：1639.59Kg/亩，比未施用实施例1制得的再生地质肥料的相 同荒漠化土壤对照增产80 %以上。
[0060]虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种再生地质肥料，其特征在于，包括以下重量份的组分:硅钙渣5-40份，粉煤灰4-20份，脱硫石膏2-20份，新鲜牛粪20-70份;所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢杆菌菌剂， 使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于1. 〇 X l〇8CFU。2. 根据权利要求1所述的再生地质肥料，其特征在于，包括以下重量份的组分:硅钙渣 8-35份，粉煤灰5-15份，脱硫石膏3-12份，新鲜牛粪20-60份;所述再生地质肥料中还含有胶 质芽孢杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数为2.0 X 108-2.0 X 109CFU; 优选地，所述的再生地质肥料，包括以下重量份的组分：硅钙渣15-30份，粉煤灰6-15 份，脱硫石膏5-10份，新鲜牛粪24-55份;所述再生地质肥料中还含有胶质芽孢杆菌菌剂，使 每克所述再生地质肥料中有效活菌数为3.5 X 108-8.0 X 108CFU。3. 根据权利要求1或2所述的再生地质肥料，其特征在于，所述硅钙渣、粉煤、脱硫石膏 的粒径为〇.5-2mm。4. 根据权利要求1或2所述的再生地质肥料，其特征在于，其pH值控制在7.5-8.5。5. 根据权利要求1或2所述的再生地质肥料，其特征在于，其含水量为40 %-45 %。6. 根据权利要求1或2所述的再生地质肥料，其特征在于，其总氮为:9.35-14.85g/Kg， 氨氮为：106 · 35-188 · 21mg/Kg，硝氮为：32 · 35-41 · 15mg/Kg，速效磷为：37 · 62-65 · 34mg/Kg， 速效钾为：113 · 19-153 · 87mg/Kg，有机质为:29 · 65-61 · 55g/Kg。7. 权利要求1-6任一项所述再生地质肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 按比例称取硅钙渣、粉煤、脱硫石膏、新鲜牛粪，混合均匀;连续发酵10-25天； 2) 按比例加入胶质芽孢杆菌菌剂，使每克所述再生地质肥料中有效活菌数不低于1.0 X108CFU〇8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述发酵包括两个连续的发酵 过程，第一个发酵过程为:混合均匀的原料静置自然发酵7-10天;第二个发酵过程为:每隔 24小时左右翻堆一次，连续翻堆3-5次，直到发酵完成;所述步骤2)所述胶质芽孢杆菌菌剂 为对数生长期的胶质芽孢杆菌发酵液。9. 权利要求1-6任一项所述再生地质肥料在荒漠化土壤改良中的应用，或在作物种植 中的应用;所述作物优选为苜蓿、油葵、能源草、玉米。10. 根据权利要求9所述的应用，其中所述再生地质肥料与荒漠化土壤质量比例为1-5: 5-20,优选为1:5。
【文档编号】C05G3/04GK105837375SQ201610252367
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】赵吉, 许继飞, 康振中, 杨志杰, 孙俊明, 李静泉, 郭伟, 王川
【申请人】内蒙古大学