本发明属于土壤改良
技术领域：
，具体涉及一种利用赤泥制备土壤改良剂的方法。
背景技术：
：植物正常生长发育有赖于良好的土壤环境，但在自然界中，植物生长的土壤往往存在着各种各样的障碍因素，限制了植物的生长。例如，世界陆地表面大面积盐碱土中有高浓度的盐分；酸性土壤中有高浓度的h+，al3+，mn2+和fe2+等；淹水土壤中有过量的还原性物质和fe2+等；石灰性土壤中缺乏足够的有效磷、铁和锌等。这些具有植物生长障碍因素的土壤称为逆境土壤。逆境土壤分布的面积广泛，而且改良难度大，因此，已成为农业生产发展的限制因素。酸性土壤是低ph值土壤的总称，包括红壤、黄壤、砖红壤、赤红壤和灰化土等，酸性土壤地区降水充沛，淋溶作用强烈，盐基保护度低，酸度较高，为此，本领域技术人员已经开发了多种土壤改良剂，致力于土壤的改良研究。矿物材料在重金属污染治理和环境修复领域有着独特的作用，通过机械破碎可以减小矿物的粒径，以达到较高的比表面积，从而利用表面吸附作用去除土壤和水体中的有害物质；目前，对矿物材料的改性主要包括：1)矿物材料的表面积改性；2)孔道结构改性；3)表面活性改性。赤泥作为我国排放量最大的矿物废弃物，赤泥颗粒对水体中金属离子和非金属成分具有良好的吸附性。因此，将具有净化能力的赤泥进行改性利用于土壤修复中，不仅降低了生产成本，提高资源利用率，同时，能够解决土壤复合污染的问题，达到一定的社会和环境效益。如申请号为“cn201711443585.4”的中国专利公开了一种赤泥土壤改良剂的制备方法及应用，使得在使用该土壤改良剂对重金属污染土壤进行吸附时，能够显著降低重金属含量，提高土壤肥力，提高资源利用率，解决赤泥大量堆存占用土地、污染环境等技术问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种利用赤泥制备土壤改良剂的方法，通过本发明制备得到的土壤改良剂能够更好的克服降水充沛区酸性土壤的淋溶作用，提高对酸性土壤的改良效果，使其能够快速恢复土壤中营养元素的含量，达到好的改良效果，为土壤改良剂的研发提供新的思路。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种利用赤泥制备土壤改良剂的方法，包括以下步骤：(1)向赤泥中加入废硫酸，搅拌混合，静置30～60min后过滤，将滤出物烘干，研磨细化得到粒度为90～100目的赤泥粉料，备用；(2)向赤泥粉料中加入煤粉，混合均匀后进行高温焙烧，得到活化赤泥粉；(3)向活化赤泥粉中加入氨水，搅拌混合后静置，滤去沉淀，对滤液进行浓缩，低温喷雾干燥，得到的脱铝赤泥粉；(4)将脱铝赤泥粉、磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂和胶结料混合均匀，自然风干，得到所述的土壤改良剂。在进一步的技术方案中，步骤(1)中，所述废硫酸的加入量以搅拌混合静置后上层废液ph值为6.0～7.0为准。在进一步的技术方案中，步骤(2)中，所述的赤泥粉料与煤粉的重量比为1：(0.3～0.5)；所述高温焙烧的条件包括，焙烧温度为450～600℃，焙烧炉中压力为-150～0mpa。在进一步的技术方案中，步骤(3)中，所述氨水的加入量为使得静置后的沉淀量不再增加为止。在进一步的技术方案中，步骤(3)中，所述低温喷雾干燥的条件包括，进风温度为110～130℃、出风温度为40～60℃。在进一步的技术方案中，步骤(4)中，所述的胶结料为羟甲基淀粉。在进一步的技术方案中，步骤(4)中，所述土壤改良剂的粒径为0.2～1mm。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：1、本发明提供的利用赤泥制备土壤改良剂的方法，不仅缓解了传统的废物赤泥和磷石膏的大量累积造成的占用土地资源，污染环境的问题，还实现了赤泥的资源化利用，变废为宝，一举两得；2、本发明提供的土壤改良剂，对酸性土质进行针对性的改良，特别是能够根治酸性土壤中因淋溶作用而无法实现营养元素固留的弊端，有效固定酸性土壤中的铝元素，避免铝毒对土壤的影响；同时对土壤中的极度缺乏的钾、镁、钙进行补充，对氢、铝进行吸附固化，有效降低土壤的酸性程度，重建土壤微循环，确保农作物的增产增收。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。具体实施方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。本发明中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。本发明提供了一种利用赤泥制备土壤改良剂的方法，包括以下步骤：(1)向赤泥中加入废硫酸，搅拌混合，静置30～60min后过滤，将滤出物烘干，研磨细化得到粒度为90～100目的赤泥粉料，备用；(2)向赤泥粉料中加入煤粉，混合均匀后进行高温焙烧，得到活化赤泥粉；(3)向活化赤泥粉中加入氨水，搅拌混合后静置，滤去沉淀，对滤液进行浓缩，低温喷雾干燥，得到的脱铝赤泥粉；(4)将脱铝赤泥粉、磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂和胶结料混合均匀，自然风干，得到所述的土壤改良剂。本发明中所述的赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带会产生1～2吨赤泥，因此赤泥的产生量很大。但是现有技术中赤泥的综合利用率低，为此，本发明提供了一种利用赤泥制备土壤改良剂的方法。所述的废硫酸是工业生产中产生的，如树脂行业所产生的废硫酸，该废硫酸的浓度在70％左右，由于其含有多种杂质，很难被其他行业再利用，并且由于其本身酸性较高，又是危险品，一直以来处理较为麻烦。本发明中，将废硫酸加入到赤泥中，不仅能够中和赤泥中的高碱性物质，还可以作为氧化性介质，该氧化性介质在赤泥粉料中生成大量的含氧基团，该含氧基团在赤泥粉料的焙烧过程中以不同的形式脱出，进一步的丰富了赤泥的孔隙结构；进一步的，废硫酸能够与赤泥中残留的氧化铝反应，得到铝盐。本发明中，通过向活化后的赤泥粉中加入氨水，氨水能够将赤泥粉料中的铝盐沉淀，从而脱除赤泥粉中含有的铝，进一步的，通过低温喷雾干燥，得到脱铝赤泥粉。在进一步的制备方法中，将脱铝赤泥粉与磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂混合，并以胶结料作为连接材料形成以脱铝赤泥粉为芯材，磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂为壁材的包覆型颗粒物，该包覆型颗粒物掺放在土壤中，不仅能够及时的补充酸性土壤中极度缺乏的钾离子、镁离子、钙离子，还可以对酸性土壤中富含的氢离子、铝离子进行吸附固化，降低土壤的酸性程度，并通过复合微生物菌剂进一步改良土壤的微生态环境，确保酸性土壤得到高效率的改良，使其更快的适合植物的生长。根据本发明，本发明中，步骤(1)中，所述废硫酸的加入量以搅拌混合静置后上层废液ph值为6.0～7.0为准。根据本发明，本发明中，步骤(2)中，所述的赤泥粉料与煤粉的重量比为1：(0.3～0.5)；通过向赤泥粉料中掺入煤粉，提高赤泥粉料的焙烧效率，降低赤泥粉料中有害物质的含量，煤粉的用量不宜过少，过少时容易导致赤泥粉料焙烧不充分；而煤粉的用量也不宜过多，否则性价比较低。所述高温焙烧的条件包括，焙烧温度为450～600℃，焙烧炉中压力为-150～0mpa。根据本发明，本发明中，步骤(3)中，所述氨水的加入量为使得静置后的沉淀量不再增加为止。本发明中，步骤(3)中，所述低温喷雾干燥的条件包括，进风温度为110～130℃、出风温度为40～60℃。根据本发明，所述的步骤(4)中，所述的胶结料为羟甲基淀粉。根据本发明，所述的步骤(4)中，所述土壤改良剂的粒径为0.2～1mm。本发明中，所述的磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其主要成分为硫酸钙，现有技术中，磷石膏也是一种排量较大的固体废弃物，占用了大量的土地，形成渣山，严重的污染了环境。本发明将磷石膏作为土壤改良剂的制备原料，不仅物尽其用，成本低，还减少了环境污染，一举两得。本发明中，复合微生物菌剂对土壤环境的适应能力强，通过该复合微生物菌剂能够提高土壤中本身微生物活性，全面改良土壤。本发明对所述微生物菌剂的种类不做特殊限定，可以为所属领域技术人员所常知，例如，所述的微生物菌剂为硫酸还原菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酵母菌、沙雷氏菌中的若干种按任意比例的混合；本发明中制备得到的土壤改良剂，以80～120kg/亩的使用量施入到酸性土壤中，利用旋耕机进行混合翻松，使得土壤改良剂与土壤混合土层的厚度为20～30cm。本发明中，所述脱铝赤泥粉、磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂和胶结料的用量可以在较宽的范围内选择，为了确保混合制备得到的土壤改良剂具有较好的改良的效果，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉50～75份、磷石膏15～30份、草木灰5～10份、钙镁磷肥5～10份、复合微生物菌剂0.5～1份、胶结料10～25份。进一步优选的，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉60～70份、磷石膏20～25份、草木灰7～9份、钙镁磷肥7～9份、复合微生物菌剂0.6～0.8份、胶结料15～20份。更为优选的，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉65份、磷石膏22份、草木灰8份、钙镁磷肥8份、复合微生物菌剂0.7份、胶结料18份。以下通过具体的实施例对本发明提供的利用赤泥制备土壤改良剂的方法做出进一步的说明。实施例1一种利用赤泥制备土壤改良剂的方法，包括以下步骤：(1)向赤泥中加入废硫酸，搅拌混合，静置40min后过滤，将滤出物烘干，研磨细化得到粒度为90目的赤泥粉料，备用；其中，所述废硫酸的加入量以搅拌混合静置后上层废液ph值为6.0为准；(2)向赤泥粉料中加入煤粉，混合均匀后在温度为500℃，焙烧炉中压力为-100mpa的条件下进行高温焙烧，得到活化赤泥粉；所述赤泥粉料与煤粉的重量比为1：0.4；(3)向活化赤泥粉中加入氨水，搅拌混合后静置，滤去沉淀；所述氨水的加入量为使得静置后的沉淀量不再增加为止；对滤液进行浓缩至其体积的一半，低温喷雾干燥，控制低温喷雾干燥的条件为，进风温度为120℃、出风温度为50℃，得到的脱铝赤泥粉；(4)将脱铝赤泥粉、磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂和羟甲基淀粉混合均匀，自然风干，得到所述的土壤改良剂；搅拌混合使得所述土壤改良剂的粒径为0.5mm。所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉65份、磷石膏22份、草木灰8份、钙镁磷肥8份、硫酸还原菌0.2份、枯草芽孢杆菌0.1份、巨大芽孢杆菌0.1份、地衣芽孢杆菌0.1份、酵母菌0.2份、羟甲基淀粉18份。实施例2如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，步骤(4)中，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉60份、磷石膏20份、草木灰7份、钙镁磷肥7份、硫酸还原菌0.2份、枯草芽孢杆菌0.1份、巨大芽孢杆菌0.1份、地衣芽孢杆菌0.1份、酵母菌0.1份、羟甲基淀粉15份。其余不变，制备得到所述的土壤改良剂。实施例3如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，步骤(4)中，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉70份、磷石膏25份、草木灰9份、钙镁磷肥9份、硫酸还原菌0.2份、枯草芽孢杆菌0.2份、巨大芽孢杆菌0.1份、地衣芽孢杆菌0.1份、酵母菌0.2份、羟甲基淀粉20份。其余不变，制备得到所述的土壤改良剂。实施例4如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，步骤(4)中，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉50份、磷石膏15份、草木灰5份、钙镁磷肥5份、硫酸还原菌0.1份、枯草芽孢杆菌0.1份、巨大芽孢杆菌0.1份、地衣芽孢杆菌0.1份、酵母菌0.1份、羟甲基淀粉10份。其余不变，制备得到所述的土壤改良剂。实施例5如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，步骤(4)中，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉75份、磷石膏30份、草木灰10份、钙镁磷肥10份、硫酸还原菌0.2份、枯草芽孢杆菌0.2份、巨大芽孢杆菌0.2份、地衣芽孢杆菌0.2份、酵母菌0.2份、羟甲基淀粉25份。其余不变，制备得到所述的土壤改良剂。对比例1如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，步骤(2)中，对赤泥粉料直接进行高温焙烧处理，焙烧处理的温度、时间条件均匀实施例1中相同；接着按照实施例1的制备步骤进行，得到所述的土壤改良剂。对比例2如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，步骤(2)中，所述赤泥粉料与煤粉的质量比为1：0.2；其余不变，制备得到所述的土壤改良剂。对比例3如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，步骤(4)中，所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：脱铝赤泥粉40份、磷石膏22份、草木灰8份、钙镁磷肥8份、硫酸还原菌0.2份、枯草芽孢杆菌0.1份、巨大芽孢杆菌0.1份、地衣芽孢杆菌0.1份、酵母菌0.2份、羟甲基淀粉18份。其余不变，制备得到所述的土壤改良剂。对比例4如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，不对赤泥粉进行上述活化、脱铝处理，而是直接将其与用于制备所述土壤改良剂的原料组分进行混合，即：将赤泥粉、磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂和羟甲基淀粉混合均匀，自然风干，得到所述的土壤改良剂；搅拌混合使得所述土壤改良剂的粒径为0.5mm。所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：赤泥粉65份、磷石膏22份、草木灰8份、钙镁磷肥8份、硫酸还原菌0.2份、枯草芽孢杆菌0.1份、巨大芽孢杆菌0.1份、地衣芽孢杆菌0.1份、酵母菌0.2份、羟甲基淀粉18份。对比例5如实施例1提供的土壤改良剂的制备方法，不同的是，省去步骤(3)，直接将步骤(2)中高温焙烧后得到的活化赤泥粉与用于制备所述土壤改良剂的原料组分进行混合，即：将活化赤泥粉、磷石膏、草木灰、钙镁磷肥、复合微生物菌剂和羟甲基淀粉混合均匀，自然风干，得到所述的土壤改良剂；搅拌混合使得所述土壤改良剂的粒径为0.5mm。所述土壤改良剂包括以下重量份的原料制备而成：活化赤泥粉65份、磷石膏22份、草木灰8份、钙镁磷肥8份、硫酸还原菌0.2份、枯草芽孢杆菌0.1份、巨大芽孢杆菌0.1份、地衣芽孢杆菌0.1份、酵母菌0.2份、羟甲基淀粉18份。以下为进行田间试验的相关数据：选取一块酸性土质的田地，测试相应的土壤参数如下：土壤ph值4.79，土壤容重1.48g/cm3，土壤孔隙度52％，土壤有机质含量22.52g/kg，微生物量碳2.18g/kg，全氮1.08g/kg，全磷0.49g/kg，全钾10.32g/kg，总养分(n+p2o5+k2o)12.05g/kg；对上述田地进行划区，随机挑选区块并利用上述实施例1-5、对比例1-5提供的土壤改良剂进行改良作业，具体的改良方式是以100kg/亩的使用量施入到土壤中，使用旋耕机进行混合翻松，使得土壤改良剂与土壤混合涂层的厚度为20～30cm。改良过后同时种植木薯，并以未使用任何土壤改良剂的区块作为空白组。对各区块木薯产量以及土壤ph值进行统计，如表1所示。表1：木薯产量(kg/亩)木薯增产量增产(％)土壤ph值空白组1628//4.78实施例1235172330.755.36实施例2234872030.665.32实施例3233871030.375.33实施例4234171330.465.35实施例5234571730.585.37对比例117621347.604.96对比例2182419610.755.04对比例3201338519.135.11对比例41694663.904.82对比例5210447622.625.15结合上述统计数据可以看出，本发明提供的土壤改良剂能够有效的提高土壤的ph值，改善土壤的微循环，提高作物产量。对上述区块中空白组、实施例1、对比例3的土壤性状进行分析，如表2所示。表2：结合上述实验数据可以看出，基于本发明提供的土壤改良剂，经过一年的改良，土壤的ph值大幅上升，土壤容重显著降低，土壤孔隙度上升，土壤中有机质含量，微生物碳量，以及氮、磷、钾等均匀不同程度提高。综上可见，本发明提供的利用赤泥制备得到的土壤改良剂具有优异的土壤改良效果和增产效果。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12