本发明提供的气化炉渣腐植酸改性生产土壤调理剂及其土壤改良修复应用，涉及无机固废资源化处理，尤其涉及煤炭气化炉渣的无害化和资源化处理。
2.
背景技术：
例如神华宁煤集团，年消耗煤炭约3700万吨，副产气化炉渣和灰渣约480万吨(干渣)，但因宁夏区域经济欠发达、基本建设规模小等原因，地区建材用量少，长距离运输不划算，大量堆存的气化炉渣不得不进行付费填埋处理。一方面环保效益差，需要支付约2.3亿元的巨额填埋费，企业负担沉重；另一方面因雨水淋滤(淋溶和渗透)，炉渣中的有害元素溶出，渗入土壤，被植物吸收，可能会造成地表及地下水污染和影响人体健康。因此，亟需开展气化炉渣和灰渣综合利用技术研究，解决气化炉渣和灰渣的大规模资源化利用难题，成为神华宁煤集团实现环保效益和经济效益兼得的关键所在，对占固体废物重要比例煤的气化灰渣进行综合利用是整个煤化工项目实现循环经济的重要因素。
目前，国内外除将粉煤灰用于建材、筑路、筑坝、工程回填外，对粉煤灰在农业上的利用也多有研究，尽管施用粉煤灰改良土壤的历史比较悠久且已取得不少成果，但因其可能存在理、化、生性质不平衡等因素，容易造成不同类型不同程度的负面影响。在宁夏及其周边地区，存在大量的盐碱地、沙化土地和中低产田，需要巨量的质优价廉、绿色环保的土壤修复调理剂。气化炉渣和灰渣具有低容重、高比表面积和质轻等特点，能够改变土壤的结构、容重、保水能力和颗粒组成等物理性质，提供植物生长必需的大量营养元素和丰富的微量元素，如k、ca、p、s、mg、mn、mo、b、na、zn等，能很好地改善土壤营养状况，是潜在的质优价廉土壤调理剂。但由于气化炉渣和灰渣还含有as、cd、cr、ni、pb、ba、hg、co、se、ag、be等微量有害元素，在施用(长期、高量)的同时，逐渐累积的污染元素可能造成土壤、水体与生物的污染，形成对生物链的潜在危害，从而制约了气化炉渣和灰渣在农业土壤修复与调理改良中的应用。
腐植酸作为腐殖质的主要组成部分，化学结构复杂，是一个复杂的含有羧基、酚基、酮基、酚羟基等活性官能团的混合物，是土壤有机质的最重要组分，是土壤团粒结构最重要的胶结剂。分子量较低的黄腐酸具有增容、解吸的作用，有利于重金属的活化，提高富集植物对各种重金属的吸收；大分子量的棕腐酸和黑腐酸具有离子交换、螯合、吸附的作用，有利于重金属吸附、还原、钝化和固定，降低重金属的迁移性。多年研究和实践证明，腐植酸具有改良土壤、增效肥料、刺激作物和微生物生长、提高作物抗逆性、提高作物产量和品质等作用，是来源广泛、价格低廉、生态环境相容性好的土壤改良修复绿色新材料和增效肥料节水保水新材料，用于生态修复治理不会造成肥力退化、破坏土壤结构和带来二次污染，成为近年来环境修复材料研究的热点。
3.
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有气化炉渣资源化处理技术的不足而发明的一种气化炉渣腐植酸改性生产土壤调理剂及其土壤改良修复应用，利用腐植酸钝化吸附、还原、螯合钝化和固定气化炉渣和灰渣中的cr、as、cd、ni、pb、ba、hg、co、se、ag、be等有害重金属元素，实现气化炉渣和/或灰渣的脱毒；利用脱毒气化炉渣和灰渣负载有机菌肥，形成炉渣菌肥，改性脱毒气化炉渣和灰渣，持续生产活性腐植酸，实现造血型土壤改良与修复；将腐植酸和炉渣菌肥配合使用，实现输血型和造血型相结合的永久可持续绿色原位土壤改良与修复。
本发明的技术方案：
气化炉渣腐植酸改性生产土壤调理剂及其土壤改良修复应用，第一步，在气化炉渣和/或灰渣粉碎时加入腐植酸物质与重金属的混合比例3-40:1的腐植酸物质进行原位还原、钝化和固化，陈化24小时以上得到脱毒气化炉渣和/或灰渣；第二步，脱毒气化炉渣和/或灰渣负载1％-20％的生物菌肥，得到炉渣菌肥；第三步，在进行退化土壤改良修复时，将腐植酸和炉渣菌肥分别均匀抛洒在土地表面，通过旋耕机混合均匀即可。
其中，腐植酸物质为腐植酸、腐植酸钾、腐植酸钠或生物质热解油等中的一种或多种，其中生物质热解油为农林废弃物快速热解液体产品或气化过程生成的生物油；
粉碎机为球磨机、圆锥破碎机、齿辊式破碎机、反击式破碎机，冲击式破碎机、锤式破碎机、旋回式破碎机、复合式破碎机、液压破碎机、深腔破碎机、辊式破碎机、西蒙斯圆锥破碎机、液压圆锥破碎机、颚式破碎机等中的一种；
微生物菌肥为芽孢杆菌、酿酒酵母、米曲霉菌、根瘤菌、自生固氮菌、磷细菌、及活性酶、蛋白酶、植物激酶等中的一种或多种。
退化土壤为盐碱地、沙化土地、重金属污染土地、中低产田中的一种。
退化土壤改良修复时，将10-350公斤的腐植酸和20-300公斤的炉渣菌肥分别均匀抛洒在土地表面，通过旋耕机在100-300mm地表粉碎混合形成大量大于0.25mm水稳性团粒结构体，达到持续修复改良的目的。
按照上述方案进行实施、试验，证明本发明气化炉渣和/或灰渣改性生产土壤调理剂方法合理、操作简便安全，生产成本低，质量好，效率高，实现原位还原、络合固定和永久包裹阻断，杜绝二次污染和治理反弹，改善自然环境，修复快，效果好，修复后的退化土壤能够正常种树养花、种植各种农作物，透气性、保墒保肥性能良好，治理费用低，适用范围广泛，提高了经济社会效益，很好地达到了预定目的。
本发明将结合实施例来详细叙述本发明的特点。
4.具体实施方式
实施例，第一步，在气化炉渣加入圆锥破碎机的粉碎同时，加入腐植酸物质与重金属的混合比例20:1的腐植酸钠进行原位还原、钝化和固化，在气化炉渣粉碎的同时强化与腐植酸钠混合；由于粉碎产生的新鲜界面上重金属与腐植酸钠充分接触，强化原位还原和络合固定反应；陈化24小时后，腐植酸促使气化炉渣细粉团粒化包裹阻断颗粒内重金属离子的渗出与迁移，得到脱毒气化炉渣。
第二步，脱毒气化炉渣负载5％的以芽孢杆菌为主的生物菌肥，得到炉渣菌肥。
第三步，在进行盐碱地土壤改良修复时，将150公斤的腐植酸和50公斤的炉渣菌肥分别均匀抛洒在土地表面，通过旋耕机在150mm地表粉碎混合形成大量大于0.25mm水稳性团粒结构体，当年种植水稻，亩产650公斤，增产90％以上，同时又确保了治理不反弹，达到盐碱地持续立体修复改良的目的。
将生物质快速热解液化系列产品与气化炉渣和灰渣耦合，优势互补生产土壤修复调理剂，热解得到的棕黑腐酸能够将气化炉渣中的cr、as、cd、ni、pb、ba、hg、co、se、ag、be等有害重金属元素吸附、还原、螯合钝化和固定，长期降低重金属的迁移性和环境危害性；另外改良后的耕层土壤大量繁殖的微生物菌持续产生自生腐植酸，进一步降低重金属的迁移性，形成可持续的腐植酸脱毒效果。气化炉渣和灰渣呈多孔型蜂窝状结构，孔隙率高达50％-80％，具有较高的比表面积和吸附活性，是生物腐植酸良好的施用载体，可以大幅度提高腐植酸的有效利用率、降低其使用量；同时多孔的气化炉渣和灰渣又是微生物有益菌高速繁殖的“碉堡和增殖器”，提高耕层土壤微生物有益菌的生态竞争力；另外腐植酸和炉渣中细粉结合，又能增加土壤粘粒含量，大幅度提高土壤大于0.25mm以上的水稳性团粒化结构含量，提高土壤保水保肥和透气性以及有机质含量，从而使水、肥、气、热趋向协调，为作物生长创造良好的土壤生态环境，恢复土壤的自我修复能力，解决气化炉渣等固废堆放污染环境与土壤绿色改良修复难题，实现气化炉渣的高附加值资源化综合利用。