一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺的制作方法

1.本发明涉及污染土地修复之土壤调理剂技术领域，特别是涉及一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺。


背景技术：

2.由于人口急剧增长，工业迅猛发展，固体废物不断向土壤表面堆放和倾倒，有害废水不断向土壤中渗透，大气中的有害气体及飘尘也不断随雨水降落在土壤中，并在土壤中积累，继而导致了土壤污染。再者随着我国农业的快速发展，化肥的过量使用及耕种年限增加，土壤质量退化问题日益严重，土壤修复调理剂代替传统肥料的使用成为热点。土壤修复调理剂作为一种新型功能性修复材料，具有吸附钝化污染物、环境友好、“保水、增肥、透气”和无公害无污染的特点。
3.现有的土壤修复调理剂一般以天然矿物质(白云石、石灰石、含钾页岩)或其他有机物为主要原料，通过团粒过程中加入大量水湿润材料，继而制粒形成产品。由于材料中普遍大量含有生石灰，遇水放热完成土壤修复调理剂的成型。但水分过高，放热时可高达到700℃，容易损害材料的结构，且持续时间短，固化成型不彻底。对于不包含生石灰等自身放热材料的土壤修复调理剂，通常采取团粒设备来成型，工艺流程复杂且耗费成本高。
4.秸秆为常见的农业废弃物，一般直接在田地里燃烧，引起空气污染或者堆砌于原地占用耕作面积；但其同时含有丰富的水分，具有减少土壤水分蒸发并保持耕层蓄水量等作用。因此结合土壤修复调理和秸秆还田，以废治废，对农业发展有着重大意义。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明提供了一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺，以废弃秸秆代替传统水提供制粒时需要的水分，具有以废治废、工艺流程简单、环保经济、普适度高、成本低廉和制粒效果好的优点。
6.本发明的技术方案是：
7.一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺，包括以下步骤：
8.s1、将主料与辅料搅拌混合，得到混合粉料；
9.s2、粉碎秸秆，将步骤s1得到的混合粉料与粉碎后的秸秆置于粉碎制粒机中制粒，得到颗粒状土壤修复调理剂。
10.上述技术方案的工作原理如下：
11.污染土壤修复调理剂一般以天然矿物质(白云石、石灰石、含钾页岩)或其他有机物为主要原料，高温煅烧而成的粉状物质。生石灰主要成分为cao，遇水可大量放热，生成ca(oh)2，反应过程中的温度可以达到土壤修复调理剂制备过程中的煅烧温度，因此本发明利用生石灰自身放热性质，简化工艺技术。
12.秸秆为常见的农业废弃物，含有丰富的水分，湿度可高达80％，与含有生石灰的混合物接触，可大量放热，产生的温度使土壤修复调理剂烧结成型同时促使秸秆碳化、腐熟，
使秸秆还田，不产生二次污染。秸秆碳化后的粉末吸收水分后，具有粘合性能，制粒过程中有利于调理剂的固化成型。
13.在进一步的技术方案中，步骤s1中的主料为羟基磷灰石、沸石、硅藻土、活性炭和纳米铁粉按照预设定质量比混合形成的原料混合物；所述辅料为生石灰。
14.采用以上原料制出的土壤修复调理剂，离子可交换性能力强，吸附性能高，并且生石灰可提高土壤的ph，使土壤中重金属价态发生改变，与重金属离子形成络合物而失去生物活性，可有效的改良土壤。
15.在进一步的技术方案中，步骤s2中粉碎的秸秆为麦秸、水稻秸秆、油菜秸秆或玉米秸秆。
16.我国种植物以小麦、水稻、玉米和油菜为主，生产面积大，收割后产生大量的富余秸秆，实行秸秆还田后作物增产10％以上，且能增加农民的经济效益。
17.在进一步的技术方案中，步骤s2中，待粉碎秸秆的平均湿度值为50％
‑
85％。
18.通过发明人的实地测试，使用水分测试仪对收割后30天内的作物测试含水量，其中油菜秸秆湿度相比于最低，平均湿度值在于63.96％。其中水稻秸秆湿度最高，平均湿度值高达80.74％。本实验也适用于其他作物秸秆，因此湿度值在50％
‑
85％，制粒对象更广。
19.在进一步的技术方案中，当待粉碎秸秆的平均湿度值低于50％时，将混合粉料和粉碎后的秸秆置于粉碎制粒机中的同时，加入占混合粉料质量的2％
‑
10％的水。
20.对于长时间废弃的秸秆，经过阳光照射，湿度过低，提供水分不足，可以加入适当的水，使废弃秸秆完全碳化。对于此种情况，也可以使秸秆还田且使用的水量远远低于现有技术，成本更低，当然，湿度越低加入的水更高，控制水量占混合粉料质量的2％
‑
10％可进一步解决秸秆回收困难的技术问题。
21.在进一步的技术方案中，所述混合粉料与秸秆的质量比为1:2
‑
10。
22.秸秆类型和耕地类型等因素会导致湿度高低不一致，对于湿度高的秸秆，质量比为1:2即可达到土壤修复调理剂固化成型的放热温度，对于湿度过低的秸秆，可以适当增大质量比，保证制粒过程中充足的水分，增大土壤修复调理剂颗粒的成型数量。因此控制在1:2
‑
10是合适的技术参数。
23.在进一步的技术方案中，步骤s2中制出的颗粒状土壤修复调理剂为湿润型土壤修复调理剂或凝固型土壤修复调理剂。
24.湿度不同，因此含水量有差别。优选地，一些反应过程中土壤修复调理剂刚好凝固成型，可直接制粒。对于另外的实施例，加水量不易控制，制备的土壤修复调理剂为湿润型的颗粒状态。
25.在前述“步骤s2中制出的颗粒状土壤修复调理剂为湿润型土壤修复调理剂或凝固型土壤修复调理剂”的技术方案中，当制出的颗粒状土壤修复调理剂为湿润型土壤修复调理剂时，将所述湿润型土壤修复调理剂进行烘干呈凝固状后，冷却和装袋。当制出的颗粒状土壤修复调理剂为凝固型土壤修复调理剂时，将所述凝固型土壤修复调理剂直接进行冷却和装袋。
26.对于湿润型土壤修复调理剂需要进行烘干处理，才可方便装袋保存。
27.在进一步的技术方案中，步骤s2制出的土壤修复调理剂的粒径为3mm
‑
10mm。
28.通常来说，颗粒状土壤修复调理剂易于分撒施用，小颗粒的土壤修复调理剂比表
面积大，易吸附土壤中的重金属离子，更易与土壤有机物结合，改善土壤板结情况，调理吸附时间加快。
29.本发明的有益效果是：
30.1、本发明制粒过程中，与粉碎后的秸秆协同制粒，以废治废，工艺技术简单，同时可以增加农民的经济收入，符合可持续发展的经济形势；
31.2、本发明秸秆可完全碳化、腐熟，使秸秆还田，不产生二次污染，成本低廉，普适度高，可进行大规模的推广；
32.3、本发明秸秆碳化后的粉末可吸收水分，具有粘合性能，有利于调理剂的混合成型，经济友好和制粒效果好；
33.4、本发明污染土壤修复调理剂中的羟基磷灰石和活性炭等，离子可交换性能力强；吸附性能高；生石灰可提高土壤的ph，使土壤中重金属价态发生改变，与重金属离子形成络合物而失去生物活性；可有效的改良土壤；
34.5、本发明只需用常规制粒机和装袋机，价格亲民，实验场地易选，制粒完成后就可直接就地播撒在土壤上，适用便捷。
附图说明
35.图1是本发明实施例1所述一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺的流程图。
具体实施方式
36.下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
37.实施例1：
38.如图1所示，一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺，包括以下步骤：
39.s1、将主料与辅料搅拌混合，得到混合粉料；
40.s2、粉碎秸秆，将步骤s1得到的混合粉料与粉碎后的秸秆置于粉碎制粒机中制粒，得到颗粒状土壤修复调理剂。
41.上述实施例1中，
42.污染土壤修复调理剂一般以天然矿物质(白云石、石灰石、含钾页岩)或其他有机物为主要原料，高温煅烧而成的粉状物质。生石灰主要成分为cao，遇水可大量放热，生成ca(oh)2，反应过程中的温度可以达到土壤修复调理剂制备过程中的煅烧温度，因此本发明利用生石灰自身放热性质，简化工艺技术。
43.秸秆为常见的农业废弃物，含有丰富的水分，湿度可高达80％，与含有生石灰的混合物接触，可大量放热，产生的温度使土壤修复调理剂烧结成型同时促使秸秆碳化、腐熟，使秸秆还田，不产生二次污染。秸秆碳化后的粉末吸收水分后，具有粘合性能，制粒过程中有利于调理剂的固化成型。
44.在实施例1基础上衍伸出的另外一个实施中，步骤s1中的主料为羟基磷灰石、沸石、硅藻土、活性炭和纳米铁粉按照预设定质量比混合形成的原料混合物；所述辅料为生石灰。
45.在实施例1基础上衍伸出的另外一个实施例中，步骤s2中粉碎的秸秆为水稻秸秆。水稻秸秆湿度高，是较好的制粒原料。
46.在实施例1基础上衍伸出的另外一个实施例中，步骤s2中，待粉碎水稻秸秆的平均湿度值为78.72％。使用科拓湿度测试仪测试，湿度为78.72％，适合制粒。
47.在实施例1基础上衍伸出的另外一个实施例中，所述混合粉料与水稻秸秆的质量比为1:2。水稻含有较高的湿度，质量比为1:2即可达到土壤修复调理剂固化成型的放热温度，保证制粒过程中充足的水分。
48.在实施例1基础上衍伸出的另外一个实施例中，步骤s2中制出的颗粒状土壤修复调理剂为凝固型土壤修复调理剂。反应过程中土壤修复调理剂刚好凝固成型，可直接制粒。
49.在实施例1基础上衍伸出的另外一个实施例中，将所述凝固型土壤修复调理剂直接进行冷却和装袋。冷却后确保装袋安全，制粒完成后即可直接使用。
50.在实施例1基础上衍伸出的另外一个实施例中，步骤s2制出的土壤修复调理剂的粒径为3mm。颗粒状土壤修复调理剂易于分撒施用，小颗粒的土壤修复调理剂比表面积大，易吸附土壤中的重金属离子，更易与土壤有机物结合，改善土壤板结情况，加快调理时间。
51.实施例2：
52.一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺，包括以下步骤：
53.预处理：将原材料按预设质量比加入到制粒机中，使用搅拌棒均匀混合，得到混合粉料，其中原材料包括羟基磷灰石、沸石、生石灰和纳米铁粉。
54.制粒：选自空旷耕地上收割后就地堆砌且测试湿度为60％的小麦秸秆，先将小麦秸秆粉碎至小段，粉碎方式可以人工和机器，因小麦秸秆易碎易断且收割后的小麦秸秆大部分被割断，优选的，使用人工粉碎较长的小麦秸秆。将粉碎后的小麦秸秆加入到制粒机中，启动制粒机，开始制粒，观察到凝固型颗粒状态时，关闭制粒机。设置混合物料与小麦秸秆的质量比为1:4。
55.装袋：通过延长成粒装袋的距离，使制备出的凝固型颗粒状的土壤修复调理剂降温到30℃以下，制备出的土壤修复调理剂控制粒径为3mm，使用装袋机装袋，得到土壤修复调理剂成品。
56.实施例3：
57.一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺，包括以下步骤：
58.预处理：将原材料按预设质量比加入到制粒机中，使用搅拌棒均匀混合，得到混合粉料，其中原材料包括羟基磷灰石、生物炭、生石灰和纳米铁粉。
59.制粒：选自空旷耕地上收割后就地堆砌且测试湿度为65％的油菜秸秆，先将油菜秸秆粉碎至小段。将粉碎后的油菜秸秆加入到制粒机中，启动制粒机，开始制粒，观察到凝固型颗粒状态时，关闭制粒机。设置混合物料与油菜秸秆的质量比为1:6。
60.装袋：通过延长成粒装袋的距离，使制备出的凝固型颗粒状的土壤修复调理剂降温到30℃以下，制备出的土壤修复调理剂控制粒径为5mm，使用装袋机装袋，得到土壤修复调理剂成品。
61.实施例4：
62.一种污染土壤修复调理剂的制粒工艺，包括以下步骤：
63.预处理：将原材料按预设质量比加入到制粒机中，使用搅拌棒均匀混合，得到混合粉料，其中原材料包括羟基磷灰石、硅藻土、生石灰和纳米铁粉。
64.制粒：选自空旷田野上收割后就地堆砌且测试湿度为30％的水稻秸秆，水稻秸秆
选自3个月前收割后的农业废弃物，先将水稻秸秆粉碎至小段，将粉碎后的水稻秸秆加入到制粒机中，同时加入占混合粉料质量的5％的水，启动制粒机，开始制粒，观察到湿润型颗粒状态时，关闭制粒机。设置混合物料与小麦秸秆的质量比为1:10。
65.装袋：将得到的湿润型土壤修复调理剂于90℃烘干得到凝固型颗粒状，通过延长成粒装袋的距离，使凝固型颗粒状的土壤修复调理剂降温到30℃以下，制备出的土壤修复调理剂控制粒径为3mm，使用装袋机装袋，得到土壤修复调理剂成品。
66.以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。