专利名称：燃煤烟气脱硫固体废物及其施用方法和在降低农作物重金属吸收中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于工业废物资源化利用、肥料安全使用技术领域，具体涉及一种燃煤烟气脱硫固体废物及其施用方法和在降低农作物重金属吸收中的应用。
背景技术：
环境和资源问题是当代人类面临的重大问题。目前重金属污染已成为我国农业生产面临的重大问题；而生产力高度发达的现代工业产生的数量巨大、种类繁多的固体废物所造成的环境污染以及由此产生的社会问题引起了人们的普遍关注。为了提高作物抑制重金属吸收，前人在应用技术方面开展了大量的研发，这些技术可以归纳为以下四种类型其一、通过常规的育种或通过转基因的分子育种途径培育抑制重金属吸收的作物新品种或种质。目前，常规育种(包括筛选与驯化结合、杂交与化学或辐射诱变相结合等)获 得了很多抑制重金属吸收的新品种。其二、通过叶面施肥等抑制作物吸收重金属。例如，李芳柏等研究了一种可抑制水稻吸收重金属的稀土复合硅溶胶，通过二氧化硅溶胶与钥元素复合，使其具有抑制蔬菜硝酸盐吸收积累的功能；通过进一步与稀土元素复合，提升了抑制蔬菜重金属和硝酸盐吸收的能力；通过叶面喷施，提高植物综合耐重金属能力(中国专利申请号99112463. 4)。其三、通过改良土壤减轻重金属危害。例如，周聪和赵敏等研制了一种减少蔬菜重金属镉含量的土壤改良营养液，是由腐植酸盐、尿素、磷酸二氢钾、强碱和水经溶解、过滤后配制而成，所述腐植酸盐是腐植酸钠或腐植酸钾中的一种或混合。所述强碱是氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或混合。在有效调控土壤pH值的同时，又提供作物生长所需的养分，可在作物种植前或作物生长过程中，随时对土壤进行浇灌，具有使用方便、安全等特点(专利号201010170926)。杨胜香等等研制了一种重金属污染土壤的改良方法，通过吸附、螯合、络合等反应抑制基质氧化，固定重金属离子并降低其生物学毒性，减少重金属离子向周围土壤或水体的扩散和渗漏(专利号200910194051. I)。其四、通过土壤调理剂与作物栽培措施提高作物抑制重金属吸收能力。很多研究表明，通过土壤调理剂与农艺措施耦合提高作物抑制重金属吸收是目前最为可行的途径。中国是以煤为主要能源的大国，而且在今后相当长的时期内不会改变。我国502排放约有90%来自消费，燃烧煤所造成的污染已成为制约我国国民经济和社会持续发展的一个重要影响因素。目前控制燃煤SO2污染技术可分为四类，即煤燃烧前脱硫、燃煤中脱硫、燃煤后烟气脱硫以及煤转化过程中脱硫。其中烟气脱硫仍被认为是控制SO2污染最行之有效的途径，是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫可分为湿法、半干法和干法三类工艺。按脱硫产物是否回收，烟气脱硫又可分为抛弃法和回收法。回收法是将烟气中SO2转化为硫酸、硫磺、液体SO2、化肥等有用物质回收，但投资大、经济效益低、甚至无利可图或亏损；抛弃法是将SO2转化为固体残渣抛弃掉，其投资和运行费用较低，较容易被接受而有利于减少SO2往大气的排放，但存在残渣污染和处理问题。如何处置这些固体废弃物以保护环境已成为全世界科学家的重要研究课题。据报道，德国对于燃煤固体废物(一般的粉煤灰)的利用率为65%，法国为75%，英国为46. 2%，日本为100%，美国还用它作为提取各种金属元素的原料，但国外燃煤固体废弃物利用主要在工业建材方面，农用量不大，农业利用占燃煤固体废物总利用率的2(Γ57%，利用途径包括填坑造地，贮灰场纯灰种植，用作土壤改良剂和复混肥等。但对燃煤烟气脱硫固体废物在农业上的利用方面还罕见报道。30多年来我国对粉煤灰的性质、成分和改土作用，增产机理等的研究均较充分，但农业用粉煤灰多是直接施用，由于施用量较大，较难推广，目前全国粉煤灰农用的面积仅约5万亩。由于采用烟气脱硫技术，其脱硫固体废物与传统的粉煤灰在理化性质上有一定差异，因此，有必要提高燃煤烟气脱硫固体废物在农业利用，为了克服这一难题，有必要创制新的施肥技术。
发明内容
·本发明的第一个目的是提供一种能降低农作物重金属吸收的燃煤烟气脱硫固体废物。本发明的燃煤烟气脱硫固体废物，其特征在于，所述的燃煤烟气脱硫固体废物，粒径为 O. 25-0. OOOlmm ;阳离子代换量为 6. 50-9. 20cmol/Kg ;密度 O. 90-1. 10g/cm3 ;最大含水量为170-240g/Kg ;具有极细的蜂窝状空心体；重金属含量为总Pb < 124. lmg/Kg ；Cd< I. 5lmg/Kg ；Cr < 170. Omg/Kg ；As < 62. Omg/Kg ；Hg < 0. 094mg/Kg。进一步优选，所述的阳离子代换量为8. 4-9. 20cmol/Kg ;密度O. 95-1. 10g/cm3 ;最大含水量为189-240g/Kg。所述的燃煤烟气脱硫固体废物可以应用常规方法对现有技术中的燃煤烟气脱硫固体废物中的上述成分及其含量进行调节，也可以对现有技术中的燃煤烟气脱硫固体废物进行筛选，符合该规格参数的即为符合要求的燃煤烟气脱硫固体废物。本发明的第二个目的是提供上述燃煤烟气脱硫固体废物的施用方法，其特征在于，是将燃煤烟气脱硫固体废物作为基肥撒施于农作物待种植的土壤中并进行深翻。所述的将燃煤烟气脱硫固体废物撒施于农作物待种植的土壤中，当农作物为大豆时，其施用量为O. 28^1. 11% ;当农作物为花生时，其施用量为O. 45^1. 5% ;当农作物为萝卜时，其施用量为O. 5^1. 5% ;当农作物为水稻时，其施用量为O. ri. 6% ;当农作物为玉米时，其施用量为O. 2 O. 4%。所述的施用量是这样理解的，如当农作物为大豆时，其施用量为O. 28^1. 11%指的是在Ikg 土壤中施用2. 8^11. Ig的燃煤烟气脱硫固体废物。进一步优选，将燃煤烟气脱硫固体废物与氮磷钾肥复合施用，可以将燃煤烟气脱硫固体废物与氮磷钾肥混合后一起撒施于农作物待种植的土壤中，或者先将燃煤烟气脱硫固体废物撒施入农作物待种植的土壤中，然后再施入氮磷钾肥。所述的将燃煤烟气脱硫固体废物或燃煤烟气脱硫固体废物与氮磷钾肥的混合物撒于农作物待种植的土壤中是撒于(T25cm深的土壤中，所述的深翻深度为2(T30cm，如可以是 20cm、25cm 或 30cm。
本发明的第三个目的是提供上述燃煤烟气脱硫固体废物在降低农作物重金属吸收中的应用。应用本发明的燃煤烟气脱硫固体废物施用于农作物的土壤中，不仅能抑制土壤中重金属活性，固定土壤中固有的重金属，而且能降低农作物对重金属的吸收，从而降低农作物中的重金属含量，提高农产品的品质。因此，本发明革新了燃煤烟气脱硫固体废物在农业上的利用途径，燃煤烟气脱硫固体废物作为一种工业废弃物能够有效降低农作物对重金属的吸收，提高农产品品质，不但解决了燃煤烟气脱硫固体废物对环境造成二次污染，降低其占有大量土地方面具有重要的意义，并且还能变废为宝，解决农业生产中抑制农作物吸收重金属的问题，具有重要的实际应用价值。本发明操作简便、易行，可广泛用于重金属污染土壤的农业生产。
具体实施例方式以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。 实施例I、施用燃煤烟气脱硫固体废物对水稻抑制重金属吸收的影响所用土壤为花岗岩冲积物红壤，经测定0_20cm 土壤重金属含量为Pb 40. Img/Kg ；CdO. IOmg/Kg ；Cr 51. Omg/Kg ；As 15. OOmg/kg ；Hg 0.075mg/Kg。试验作物为水稻。供试燃煤烟气脱硫固体废物，其粒径O. 25、· 0001mm,阳离子代换量9. 20cmol/Kg ;密度I. 10g/cm3 ;最大含水量为240g/Kg ;具有极细的蜂窝状空心体；重金属含量总Pb120mg/Kg> Cd I. 20mg/Kg> Cr 130mg/Kg> As 47mg/Kg> Hg 0.07mg/Kg。首先按I. 2%的量将上述燃煤烟气脱硫固体废物施入土壤。施用方式为均匀撒在地面上，然后深翻至20cm的土层，再按常规量施用氮磷钾肥，氮肥品种为尿素(含N46%)、磷肥品种为磷酸二铵(P2O5含量为44%)、钾肥为氯化钾(含K2060%)，再种植水稻，进行常规管理。以不施用燃煤烟气脱硫固体废物，其他按照同样处理的作为对照，收获的水稻中的重金属含量如表I所示。表I :燃煤烟气脱硫固体废物对水稻抑制重金属吸收的影响
权利要求
1.一种燃煤烟气脱硫固体废物，其特征在于，所述的燃煤烟气脱硫固体废物，粒径为O.25-0. OOOlmm ;阳离子代换量为 6. 50-9. 20cmol/Kg ;密度 O. 90-1. 10g/cm3 ;最大含水量为170-240g/Kg ;具有极细的蜂窝状空心体；重金属含量为总Pb < 124. lmg/Kg ；Cd < I. 51mg/Kg ；Cr < 170. Omg/Kg ；As < 62. Omg/Kg ；Hg < 0. 094mg/Kg。
2.根据权利要求I所述的燃煤烟气脱硫固体废物，其特征在于，所述的阳离子代换量为 8. 40-9. 20cmol/Kg ;密度 O. 95-1. 10g/cm3 ;最大含水量为 189_240g/Kg。
3.—种权利要求I或2所述的燃煤烟气脱硫固体废物的施用方法，其特征在于，是将权利要求I或2所述的燃煤烟气脱硫固体废物作为基肥撒施于农作物待种植的土壤中并进行深翻。
4.根据权利要求3所述的施用方法，其特征在于，所述的将燃煤烟气脱硫固体废物撒施于农作物待种植的土壤中，当农作物为大豆时，其施用量为O. 28 1. 11%;当农作物为花生时，其施用量为O. 45^1. 5% ;当农作物为萝卜时，其施用量为O. 5^1. 5% ;当农作物为水稻时，其施用量为O. ri. 6% ;当农作物为玉米时，其施用量为O. 2^0. 4%。
5.根据权利要求3所述的施用方法，其特征在于，所述的将燃煤烟气脱硫固体废物作为基肥撒施于农作物待种植的土壤中是将燃煤烟气脱硫固体废物与氮磷钾肥复合施用，将燃煤烟气脱硫固体废物与氮磷钾肥混合后一起撒施于农作物待种植的土壤中，或者先将燃煤烟气脱硫固体废物撒施入农作物待种植的土壤中，然后再施入氮磷钾肥。
6.根据权利要求5所述的施用方法，其特征在于，所述的将燃煤烟气脱硫固体废物或燃煤烟气脱硫固体废物与氮磷钾肥的混合物撒于农作物待种植的土壤中是撒于(T25cm深的土壤中，所述的深翻深度为2(T30cm。
7.权利要求I或2所述的燃煤烟气脱硫固体废物在降低农作物重金属吸收中的应用。
全文摘要
本发明公开了燃煤烟气脱硫固体废物及其施用方法和在降低农作物重金属吸收中的应用。它粒径为0.25-0.0001mm；阳离子代换量为6.50-9.20cmol/Kg；密度0.90-1.10g/cm3；最大含水量为170-240g/Kg；具有极细的蜂窝状空心体；重金属含量为总Pb＜124.1mg/Kg；Cd＜1.51mg/Kg；Cr＜170.0mg/Kg；As＜62.0mg/Kg；Hg＜0.094mg/Kg。本发明革新了燃煤烟气脱硫固体废物在农业上的利用途径，燃煤烟气脱硫固体废物作为一种工业废弃物能够有效降低农作物对重金属的吸收，提高农产品品质，不但解决了燃煤烟气脱硫固体废物对环境造成二次污染，降低其占有大量土地方面具有重要的意义，并且还能变废为宝，解决农业生产中抑制农作物吸收重金属的问题，具有重要的实际应用价值。本发明操作简便、易行，可广泛用于重金属污染土壤的农业生产。
文档编号B09C1/00GK102896141SQ20121038476
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月11日 优先权日2012年10月11日
发明者丁效东, 李淑仪, 廖新荣, 王荣萍 申请人:广东省生态环境与土壤研究所