一种酸性土壤调理剂的生产方法及连续蒸压装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于土壤调理修复技术领域，具体涉及一种酸性土壤调理剂的生产方法，还涉及上述的调理剂生产中所使用的连续蒸压装置。
【背景技术】
[0002]由于受成土母质、种植模式、施肥、气候等因素影响，目前我国分布着大约面积为2 亿公顷的酸性土壤。大部分酸性土壤的pH值小于5.5，有的甚至更低。山东省土壤总面积
为1211万公顷，而酸性棕壤面积达170.62万公顷，尤其在山东胶东地区，一些果园土壤的PH值甚至达到4.5，严重影响果树生长。保护地设施蔬菜生产中，由于多年连作，过量施用化肥，导致土壤酸化现象日趋严重，成为实现设施蔬菜产品安全生产和可持续发展的重大限制因素。此外，随着无机化学肥料的不合理大量施用，致酸气体排放所导致的酸沉降增加等原因，导致酸化土壤面积逐年增加，土壤酸化程度明显加速。
[0003]传统改良土壤酸化的方法是施石灰。虽然施用石灰在一定范围内缓解了土壤的酸化程度，但由于石灰在土壤中的移动性不高，长期、过量施用石灰会造成表层土壤的板结，有效养分过多的被钙化，无法被作物吸收，引起营养元素的失衡。除了利用石灰改良酸性土壤的方法外，人们还发现利用某些矿物和工业废弃物也能改良土壤酸度，如白云石、磷石膏、粉煤灰、磷矿粉和碱渣等矿物和工业废弃物。以上的改良剂虽然能在一定程度上中和土壤酸度，原料也比较充足，但也存在一些不足之处，如施用白云石需消耗宝贵的矿产资源，也会增加农业生产的成本；大多数工业废弃物含有一定量的有毒金属元素，如磷石膏、磷矿粉中含有少量的铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铬(Cr)，粉煤灰中也含有少量的铅(Pb)、镉(Cd)、砷(As)、铬(Cr)。虽然含量很少，但长期施用仍存在着污染环境的风险。
[0004]酸性土壤利用率低，而现有的酸性土壤调节剂的调节效果不甚理想。土壤酸化加剧土壤营养元素的淋溶和固定。由于酸性土壤中含有大量的铝离子和氢离子，而且，铝离子的吸附能力比盐基离子强得多。因此，由于土壤酸化在土壤中的盐基离子容易发生淋溶，PH值越低，这种影响越大。如果PH足够低，甚至土壤固相部分也可以被侵蚀。根据中国科学院南京土壤研究所进行的模拟酸雨对不同类型酸性土壤渗漏水中几种离子淋溶的试验测定，随着pH降低，土壤中的K、Na、Ca、Mg等离子的淋溶加剧。所以，酸性土壤中养分离子的淋溶是土壤肥力下降的重要原因之一。另外一方面，土壤酸化也可以促进另一些营养元素(例如磷)的固定。研究结果证明:当土壤PH值低于6时，红壤中磷的固定率随着pH的降低而直线上升。主要由两个原因造成:一是PH低时，红壤表面正电荷增多，使对磷的吸附能力增强；二是红壤中存在大量的游离的铁离子Fe3+，与P043-反应生成稳定FeP04而被土壤固定，由于磷的被固定，大大降低了磷的有效利用率，成为影响农业发展的严重问题之一。土壤酸化促进有毒元素的释放和活化。土壤酸化将促进某些有毒元素(如铝离子等)的释放、活化、溶出。研究资料还指出，铝离子对小麦幼苗生长有毒害作用；对大麦相对产量也有很大影响，当土壤交换性铝的含量在0.33 (l/3mmol/kg)之间时，随着交换性铝含量的增加，大麦的相对产量呈直线下降。土壤酸化会影响土壤微生物的生命活动。土壤酸化后，会使土壤有益微生物数量减少，抑制有益微生物的生长和活动，从而影响土壤有机质的分解和土壤中C、N、P、S的循环。而对于一些喜欢在酸性土壤里活动的有害微生物种群则生存有利，造成病菌滋生，根系病害增加。特别是有的研究成果表明，酸性土壤是植物线虫的天堂，土壤酸化将会加重农作物根线虫病的滋生与蔓延。土壤酸化会增加环境压力。由于酸化会促进有毒有害金属元素的活化和溶出，会加重铝离子及锰、铬、镉有毒金属离子的淋失和溶出，污染土壤和水环境。更严重的是还可能通过食物链危害人体和动物的健康。土壤酸化的根本原因在于土壤中氢离子的产生。土壤酸化就是指土壤中氢离子增加。土壤中氢离子的来源有很多方面:环境污染中造成的酸雨，酸雨中有大量的无机酸(主要呈硫酸和硝酸)；土壤有机质的分解可以产生有机酸和高分子量的腐植酸；土壤中的微生物及植物根系的代谢作用可产生碳酸；某些土壤类型中的硫化铁氧化可产生硫酸等。盐基性离子特别是钙离子的淋溶是导致土壤酸化的第二位原因。不论是赤红壤还是红壤，模拟酸雨PH值越小，钙离子的淋溶状态便越加剧。从成土过程来看，酸性土壤由于在母质风化过程中钙的强淋溶，因而其钙的含量远低于母质中的含钙量。据有关报道，由于淋溶作用强烈，我国秦岭淮河以南红壤含钙量一般小于0.35%，华南大部分红壤含钙量仅0.02%。
[0005]酸性和生理酸性化肥的长期大量使用也会加重土壤的酸化程度。据报道，盆栽试验结果表明，在酸性红壤中施用硫酸钾、硫酸铵、尿素、硝酸钾、硝酸铵和氯化钾等化肥都会使红壤的酸度有不同程度的增大，主要是这些化肥中的阳离子可以交换出氢、铝离子，从而增大土壤酸度。单施氮钾化肥会加速土壤酸化，而配合施用磷、钙及有机肥料，则可改良酸性土壤。
[0006]另外，处理土壤调理剂现有的蒸压装置一般包括压力筒，以及位于压力筒两端的盖体，需要进料时，打开一端的盖体，将物料投入到压力筒中，然后蒸压，出料时，再对压力筒泄压，由于泄压时间较长，而且在泄压过程中不能连续生产，导致效率低下，尤其是对于反应时间长的物料，严重影响了其他工序的正常运行，明显降低生产效率，而且上述的间断式的蒸压装置由于其间断泄压、加压使得蒸压装置内的压力基本释放完毕，压力损耗巨大，能源利用效率低，成本居高不下。
[0007]因此，需要针对酸性土壤发明一种效果良好的，能够中和耕层土壤H+、Al' Fe3+等致酸离子，能有效改良酸性化土壤，改善土壤微生态环境，消灭土壤病害微生物的酸性土壤调理剂。也需针对现有的土壤调理剂的蒸压装置及方法进行改进，使生产过程更连续，提高生产效率。
【发明内容】
[0008]为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种能够有效改良酸性化土壤，改善土壤微生态环境，消灭土壤病害微生物的酸性土壤调理剂的生产方法。
[0009]本发明还提供了上述的酸性土壤调理剂生产中的连续蒸压装置。
[0010]本发明的酸性土壤调理剂的生产方法，包括下述的步骤:
(1)矿石的粉碎:将钾长石、生石灰、菱镁矿、硼镁矿块状矿石，经过粉碎机粉碎至粒径小于Icm的物料；
(2)将35~40份钟长石、25~30份生石灰、10~12份菱儀矿、5 ~8份棚儀矿、10~15份风化煤/褐煤或10~15份风化煤和褐煤的混合物、3~5份活化辅料，混合均匀后输送至球磨机，研磨至粉料粒径为40-200目；以上述的“份”均为重量份数；
(3)将步骤(2)中研磨后的物料进入搅拌机，加水搅拌均匀，使物料的含水率为20-30%，然后将物料送入压模机中压模，压成块状；
(4)将步骤(3)中压模成型的块状原料，输送至连续蒸压装置中反应，反应条件为:通入高温高压饱和水蒸汽，保持压力1-1.5MPa，温度180~200°C，蒸养反应10~24小时；
(5)将步骤(4)中经过蒸养反应物料取出，冷却，经粉碎研磨至物料粒径小于1_，即得酸性土壤调理剂。
[0011 ] 上述的活化辅料为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的至少一种。
[0012]上述的钾长石原料中:二氧化硅> 60% ;氧化铝> 15%，氧化钾> 8%，氧化铁2-5% ； 上述的风化煤或褐煤粉或风化煤与褐煤的混合物中，总腐植酸含量大于或等于45%。
[0013]上述的步骤(3)中，混合物料的压模大小为:240X 120X90mm，并且压模上有孔。
[0014]步骤(5)中所得的酸性土壤调理剂中，氧化钾:4-6% ;二氧化硅:25-35% ;氧化钙:20-25% ;氧化镁5-8%，腐植酸:5-8% ;微量元素:0.5_1%，微量元素包括锌、铁、锰、铜、硼、钼等元素。
[0015]作为本发明的一种改进，将步骤(4)中经过蒸养反应物料取出，冷却，经粉碎研磨至物料粒径小于1mm，并以50-80:0.5-3的重量比与复合微生物菌剂相混合，所述的复合微生物菌剂为为固氮巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、绿色木霉菌所组成的复合菌剂；所述的固氮巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、绿色木霉菌的重量比为I?4:1?2:1?3:1?2 ;
其中固氮巨大芽孢杆菌I?3X10scfu/g、蜡状芽孢杆菌0.5?2X10scfu/g、苏云金芽抱杆菌0.5?I X 108cfu/g、绿色木霉菌0.5?1.5 X 108cfu/g。
[0016]本发明酸性土壤调理剂的生产方法中，复合微生物菌剂的制备方法如下:
固氮巨大芽孢杆菌制备:将固氮巨大芽孢杆菌菌种接种到已灭菌发酵罐中，发酵培养基为:玉米粉0.2-0.8%，牛肉膏0.01-0.06 %，豆柏粉0.2-0.8 %，可溶性淀粉0.1-0.4 %，磷酸氢二钾 0.2-0.8%，氯化钙 0.1-0.5%，硫酸镁 0.05-0.15 %，硫酸锰 0.006-0.012%，pH6.8-7.2，发酵条件:通气比起始为0.9-1.1:0.5，培养温度35-40 °C，搅拌转数100-200rpm，溶氧不低于30%，pH值不低于6.5，搅拌培养6_8个小时，得到发酵液，加入磷酸氢二钠和氯化钙絮凝，絮凝完成后采用板框压滤方式获得菌泥，菌泥4