专利名称：：一种利用菱镁尾矿的设施菜田土壤改良剂及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及土壤改良剂，具体为一种利用菱镁尾矿的设施菜田土壤改良剂及其制备方法。
背景技术：
：菱镁矿的主要成分是碳酸镁(MgC03)。天然菱镁矿同时含有钙、铁、锰、硅等混入物。中国菱镁矿储量中，含Mg0>43%的一、二级品占总储量的53%，其中一级品以上菱镁矿储量11.7亿吨，占总保有储量的37.58%，二级品储量4.8亿吨，占总保有储量的15.42%。在菱镁矿开采的过程中，首先是筛选特级或一级富矿，三级菱镁尾矿大多作为废弃物扔掉。在采矿作业中，约有30%的菱镁矿石粉、粒等被废弃掉(目前国内生产轻烧氧化镁大多将菱镁矿放入轻烧反射窑中烧结，原料必须是粒度^200mm的块料)，造成资源的极大浪费，并对矿区生态环境造成严重危害。例如，在辽宁海城和大石桥地区，矿山企业采取采富弃贫，低品位菱镁矿被丢弃，直接堆在山沟，或占地堆放(仅海城镁矿一家就堆放废石几百万吨)。造成资源极大浪费，而且形成白色污染，严重影响当地环境。到处堆放白色废弃的菱镁矿，春天大风一起整个天空白雾一片，且这种局面越来越严重。在废弃的菱镁尾矿中，MgC03的含量一般在55-84X之间，随意堆放和粉尘污染较为严重，导致矿区土壤pH值显著升高，使土壤一般呈碱性甚至是强碱性，土壤有效态氮、磷、钾含量大幅度降低，土壤容重显著增加，表层土体严重板结，土壤中水分通透性降低、植物生长发育受到严重影响，土地生产力急剧下降。因此，有效利用菱镁尾矿资源是削减环境污染、保护生态的有力措施。中国蔬菜种植面积为1970万公顷，其中设施蔬菜栽培面积达250万公顷，占世界设施蔬菜总面积的80%以上。与露地菜田相比，设施菜田具有以下特点一是利用强度高，利用频度高，复种指数高，种植密度大。设施菜田循环利用，基本没有休闲期；二是肥料用量大，无论是化肥还是有机肥都远远超过作物需要量，氮肥过量施用现象十分普遍。如辽宁地区设施菜田每年每公顷施腐熟有机肥高达80吨、化肥高达4000千克；三是高温、高湿、封闭或半封闭环境导致的土壤次生盐渍化、土壤酸化、土传病害严重等。随着设施菜田使用年限的增加，土壤交换性钠离子和钾离子浓度以及氢离子增高，而交换性钙离子和镁离子含量降低，土壤溶液中硝酸根离子含量显著增加，由于交换性离子浓度失调，对蔬菜作物养分吸收等造成不良影响。我国菜田高强度利用、高量施肥的直接后果是菜田可持续利用能力下降、蔬菜产量和质量下降，土壤酸化和盐渍化是影响设施菜田可持续利用的主要限制性因子之一。目前，我国菱镁尾矿的利用尚处于起步阶段，大量的尾矿成为重要的污染源，各级政府及矿区急需相关生态处理技术。中国发明专利公告号CN100368295C发明了一种利用菱镁尾矿生产轻质碳酸镁的方法，中国发明专利公开号CN1884170A公开了利用菱镁矿石粉、粒在隧道窑中烧结氧化镁的方法，这些方法主要是利用品位相对较低的菱镁矿石或废弃物，但能耗和成本均较高，推广应用难度相对较大，对菱镁尾矿经过物理粉碎后直接利用的技术和途径相对缺乏，直接作为肥料或特殊土壤的改良剂的应用技术更少。本发明通过对菱镁尾矿进行物理粉碎后，作为主要成份制作设施菜田土壤改良剂，为菱镁尾矿的资源化利用开辟一条新途径。
发明内容本发明的目的在于提供一种利用菱镁尾矿的设施菜田土壤改良剂及其制备方法，它是一种工艺简单、原料充足、成本低廉、改良效果明显的利用菱镁尾矿粉、石灰氮和沸石粉为主要原料制作设施菜田土壤改良剂的方法，用于防控设施菜田土壤酸化和和盐渍化，解决设施菜田因土壤质量下降而影响其可持续利用的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下—种利用菱镁尾矿的设施菜田土壤改良剂，主要原料按重量百分比计，菱镁矿粉90-95%、石灰氮2-5%、沸石粉2-5%。上述设施菜田土壤改良剂的制备方法，先将菱镁尾矿粉碎制成过40目筛的菱镁矿粉，再与粉状或颗粒状石灰氮、过60目筛的沸石粉混合，充分搅拌，混合均匀后，制成土壤改良剂。上述菱镁矿粉的制备方法过40目筛的菱镁尾矿矿石粉可直接应用，体积较大的尾矿矿石用机械破碎成粒度为1-30厘米小块，与矿粒一起放入球磨机磨碎，过40目筛，备用。本发明利用菱镁尾矿中所含碳酸镁、碳酸钙中和设施菜田中酸性离子，调节盐基离子中钙、镁、钾离子与钠离子的比例，降低土壤酸度和盐渍化过程；利用石灰氮抑制土壤中硝酸根离子的淋失、利用沸石的吸附作用和离子交换达到保肥效果。本发明具有如下优点1.本发明工艺简单，无污染，容易实施，不仅适合工厂化生产，也适合个体业户生产。2.本发明原料充足，所用主要原料价格低廉，菱镁尾矿为工矿业废弃物，石灰氮的市场价格为每吨2500-3000元，肥料添加剂用天然沸石市场价格为每吨300-500元。3.本发明中菱镁尾矿是一种工矿业废弃物，制成土壤改良剂可有效利用废弃资源、减少环境污染、服务农业生产。4.本发明中原料配方合理，每种原料均有特有的功效(l)菱镁尾矿具有较强的碱性，在酸性土壤条件下水解后可中和土壤中氢离子，从而改善土壤酸碱度条件；菱镁尾矿中所含的镁、钙、铁、锰等元素均是作物生物必需的营养元素，可改善设施菜田因高产造成的中微量元素失衡的状况；(2)石灰氮是一种氮素肥料(含氮20%左右)，也是一种硝化抑制剂，可有效防止土壤中硝酸盐淋溶迁移，污染地下水，同时具有防治土传病害的功效；(3)天然沸石具有很强的离子交换和离子吸附能力，可有效吸附铵离子、硝酸根以及其他阳离子，有效提高化学肥料和有机肥料的利用率，提高土壤盐基交换量10-15%，中和设施菜田土壤中的酸度，使土壤中大于0.25毫米团聚体含量明显增加。5.本发明能显著改善设施菜田土壤的酸碱度条件和盐基离子组成，降低设施菜田长期种植造成的土壤酸化和盐渍化，可直接改善土壤理化性状，提高土地生产力。具体实施例方式本发明中，菱镁矿粉为粉碎过40目筛的菱镁尾矿矿粉。菱镁尾矿是指开采过程中产生的低品位废弃物或选矿、运输过程中产生的废弃的菱镁矿石粉、粒等。本发明选用辽宁海城矿物产生的尾矿，主要成份重量比如下氧化镁35-43%、氧化硅2.5-3.2%、氧化铝0.4-0.6%、氧化|丐1.8-2.4%、氧化铁2.5_3.6%、烧失量51-53%，余量为杂质。本发明中，石灰氮(学名为氰胺化钙)为市售粉状或颗粒状产品，黑灰色油性颗粒，按重量百分比计，产品达到以下标准石灰氮含氮17-23%，含氧化钙40-50%，其余为杂质，pH为11.0-12.5。宁夏大荣化工冶金有限公司等10多家厂家生产该产品。本发明中，沸石粉为天然沸石经粉碎后过60-100目筛的市售产品，天然沸石粉的主要化学成分按重量百分比计二氧化硅64-69%、二氧化钛0.08-0.13%、三氧化二铝12-13%、三氧化二铁0.8-1.5%、氧化镁0.1-1.2%、氧化牵丐1.7-3.6%、氧化钠0.3-2.6%、氧化钾1.1-3.0%，余量为杂质。物理化学指标达到以下标准铵交换能力1000-2000毫摩尔/千克、pH值7.2-9.0。由于石灰氮为粉状或颗粒状，其粉尘对人体有害，因此具体操作时应注意以下事项制作时操作人员必须戴好护眼罩、口罩、橡胶手套，身穿长裤长袖作业衣、无破损长靴，以免石灰氮与人体皮肤直接接触。石灰氮一旦接触皮肤，要立即用肥皂、清水冲洗；如误入眼睛，要及时用清水冲洗。严重时要到及时送医院实施救治。操作人员在操作前后20小时内不得饮用任何含有酒精的饮料。实施例1将菱镁矿粉92千克、石灰氮4千克、沸石粉4千克混合，充分搅拌，混合均匀后，制成土壤改良剂。实施例2-7与实施例1不同之处在于原料配比有所差别(见表1)，制备方法同实施例1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>应用例1选择辽宁省沈阳市郊区使用年限为8年、12年、15年的设施蔬菜大棚3座(种植作物为黄瓜)，试验设置3个处理，其中2个为施入实施例1中的改良剂，1个为对照。小区面积IOO平方米，两次重复，I月中旬黄瓜称栽前施基肥时期，按照每667平方米均匀施入实施例1土壤改良剂30千克和60千克，对照处理不施改良剂，于施肥前、施肥后30天测定0-20厘米土层土壤pH值、土壤交换性盐基离子组成，计算土壤中交换性钠离子占交换性盐基总量的离子摩尔比(交换性钠离子饱和度)，相关试验结果见表2。表2试验处理及土壤性质变化<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>试验结果表明，施用本发明实施例1土壤改良剂，与对照相比，设施菜田酸化土壤的pH值可以上升0.6-1个单位，土壤交换性钠离子饱和度可下降7.14-14.90%。权利要求一种利用菱镁尾矿的设施菜田土壤改良剂，其特征在于按重量百分比计，该土壤改良剂主要原料菱镁矿粉90-95％、石灰氮2-5％、沸石粉2-5％。2.根据权利要求1所述的利用菱镁尾矿的设施菜田土壤改良剂的制备方法，其特征在于先将菱镁尾矿粉碎制成菱镁矿粉，再与石灰氮、沸石粉混合，充分搅拌，混合均匀后，制成土壤改良剂。3.根据权利要求2所述的设施菜田土壤改良剂的制备方法，其特征在于过40目筛的菱镁尾矿矿石粉可直接应用，体积较大的尾矿矿石用机械破碎成粒度为1-30厘米小块，与矿粒一起放入球磨机磨碎，过40目筛。4.根据权利要求2所述的设施菜田土壤改良剂的制备方法，其特征在于所述石灰氮为粉状或颗粒状。5.根据权利要求2所述的设施菜田土壤改良剂的制备方法，其特征在于所述沸石粉为过60目筛的沸石粉。全文摘要本发明涉及土壤改良剂，具体为一种利用菱镁尾矿的设施菜田土壤改良剂及其制备方法，解决设施菜田土壤酸化和和盐渍化等问题。土壤改良剂按重量百分比计，菱镁矿粉90-95％、石灰氮2-5％、沸石粉2-5％。土壤改良剂的制备方法先将菱镁尾矿粉碎制成过40目筛的菱镁矿粉，再与粉状或颗粒状石灰氮、过60目筛的沸石簀混合，充分搅拌，混合均匀后，制成土壤改良剂。本发明制备方法简单，无污染，能显著改善设施菜田土壤酸碱度环境，降低土壤交换性钠饱和度，同时具有改善土壤物理性状的效果。文档编号C09K101/00GK101781564SQ20091030030公开日2010年7月21日申请日期2009年1月21日优先权日2009年1月21日发明者姜勇,张玉革,陈欣申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所