专利名称：：一种混配型土壤改良剂及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及土壤调理剂，具体地说是一种混配型土壤改良剂及其制备方法。
背景技术：
：近年来，我国畜禽养殖业迅猛发展，畜禽业的发展导致了养殖污染的加剧。根据污染调查估算的结果，1988年全国畜禽污染物COD(水污染物化学需氧量)、氮、磷的流失量分别为455.1万吨、249.4万吨和23.7万吨，2001年分别为689.6万吨、369.3万吨和29.7万吨。1999年,我国畜禽粪便产生总量约为19亿吨，而同期全国各工业行业工业固体废弃物为7.8亿吨，畜禽粪便产生量是工业固体废弃物的2.4倍，部分地区如河南、湖南、江西这一比例甚至超过4倍，除北京、天津、上海等少数工业发达的城巿地区外，大多数地区的值都超过了一倍以上。畜禽粪便的流失已经对部分区域的环境质量造成了严重的影响。根据南京巿环保部门对太湖流域的研究，畜禽粪便流入水体的COD、氮和磷分别占总污染负荷的7.13%、16.67%和10.1%。畜禽粪便同时是农业生产中的宝贵资源，如果大量流失或弃之不用，不仅造成严重的环境污染，而且也是资源的巨大浪费。畜禽粪便无害化处理和资源化利用，不仅可以遏制畜禽粪便的随意排放产生的环境污染，改善农村生态环境，同时可改良土壤，提高土地生产力，促进社会主义新农村建设与和谐社会构建。磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣。年产30万呻磷铵需150万吨五氧化二磷，而每生产1吨五氧化二磷就会产生5吨磷石膏。全世界磷石膏的年排放量接近2亿吨，我国磷石膏的年排放量超过2000万吨。这不仅占用大量土地，处理不当还将对地表和地下水造成污染，对生态环境造成严重危害。由于湿法磷酸生产流程的不同会含有二水石膏(CaSCV2H20)和半水石膏[CaSCV(l/2)H20],以二水石膏为主要成份。此外还含有少量未分解的磷矿粉、游离磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质。如一种磷石膏的基本化学成份如下硫酸钙82.0%、三氧化二铝0.48%、三氧化二铁0.46%、氧化镁0.12%、氧化硅4.58%、氟0.57%、五氧化二磷3.52%、有机物1.57°/。、结晶水6.35%、烧失量29.0%。从可持续发展的观念出发，磷石膏又是可利用的资源。在农业利用方面磷石膏能改良盐碱地，也是酸性心土层的改良剂；施用磷石膏可提高土壤的渗水率，通过减少地面径流达到减少土壤流失的目的；将磷石膏加入尿素或碳酸铵制成长效氮肥，可减少氨的挥发，提高氮肥利用率，磷石膏还含有磷、努、硅等营养元素，对农业效果明显。磷石膏的pH—般在1-4之间，可以和碱性土壤中的可溶性盐反应生成不溶性盐和中性盐，降低土壤碱度Na2C03+CaS04=CaC03+Na2S04钙离子可代换土壤胶体中结合的钠离子，使钠粘土变成钙粘土(土壤胶体)2Na++CaS04■(土壤胶体)Ca2++Na2SO4天然沸石是一种含水的钙、钠以及钡、钾的铝硅酸盐矿物。但是，沸石中的钙、钠、钡、钾等阳离子与结晶格架的结合并不很紧密，具有在水溶液中与其他阳离子进行交换的性质(这种阳离子交换多具可适性)。交换后的沸石晶体结构并未被破坏，只是通过离子交换使得晶体结构内部的电场、比表面积等发生某种变化。构成天然沸石晶体的大量孔穴和通道，使沸石具有很大比表面积，加之特殊的分子结构而形成的较大静电引力，使沸石有着相当大的应力场。当沸石内部的孔穴和通道一旦有"空缺"时，沸石就会表现出对极强的吸附能力，可有效吸附铵离子、硝酸根等。我国沸石资源丰富，在农业利用方面，天然沸石是一种优良的土壤改良剂。如辽宁省法库县包家屯多水泉村沸石粉。沸石粒度为150目，主要矿物成分经x射线衍射测试以斜发沸石为主，其次为蒙脱石、丝光沸石、钠长石等。矿石中沸石平均含量为65%。沸石的化学成份中，氧化硅69.82%、三氧化二铝10.7%、三氧化二铁6.6%、氧化钙2.9%、氧化镁0.73%、氧化钾1.64%、五氧化二磷0.09%,阳离子交换量1631厘摩尔/千克、pH8.1。
发明内容本发明的目的在于提供一种工艺简单、原料充足、成本低廉，利用磷石膏和畜禽粪便为主要原料生产出的用于盐碱土改良以及镁矿粉尘污染土壤修复的一种混配型土壤改良剂及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下改良剂按干重的重量百分比计，畜禽粪便50-65%,磷石膏25-45%和沸石粉5-10%。所述的畜禽粪便为新鲜或风干的猪粪、鸡粪、鸭粪、鹅粪、牛粪中的一种或其组合。所述磷石膏为湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣，碟石膏物理化学指标达到以下标准硫酸锦80-85%、氧化硅4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、烧失量15-30%,余量为杂质。所述沸石粉为天然沸石经粉碎后过100-300目筛，沸石粉的物理化学指标达到以下标准钙交换能力90-95%、pH值7.5-9.0、烧失量15-25%，余量为杂质。改良剂的制备方法按上述比例将畜禽粪便、磷石膏、沸石粉混合后，平铺于地面阴干，然后自然风干，即得土壤改良剂。上述自然风干的土壤改良剂可在120-150。C下烘干，而后搅拌均勻、过40-80目筛，即得土壤改良剂。所述的畜禽粪便为新鲜或风干的猪粪、鸡粪、鸭粪、鹅粪、牛粪中的一种或其组合。所述磷石膏为湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣，磷石膏物理化学指标达到以下标准硫酸钙80-85%、氧化硅4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、烧失量15-30%，余量为杂质。所述沸石粉为天然沸石经粉碎后过100-300目筛，沸石粉的物理化学指标达到以下标准钙交换能力90-95%、pH值7.5-9.0、烧失量15-25%,余量为杂质。本发明具有如下优点1、本发明工艺简单，容易实施，不仅适合工厂化生产，也适合个体畜禽养殖业主处理畜禽粪便。2、本发明原料充足，价格低廉，并且可将畜禽粪便进行无害化处理和资源化利用，同时将磷石膏等工业废弃物资源化利用，从而保护生态环境。在主要原料中，畜禽粪便是一种极易获得的养殖业废弃物，磷石膏是一种工业废弃物，质量较好的磷石膏每吨巿场价格仅为20元。3、本发明中的原料配方合理，每种原料均有特有的功效畜禽粪便本身是一种全元营养的有机肥料，富含有机质、氮、磷、钾等大量元素、钩、硫等中量元素以及铁、锰、铜、锌、钼、硼等微量元素，可以为植物生长提供有机养分，提高土壤有机质含量，并能有效降低土壤容重，提高土壤的通气性、透水性和保水性；磷石膏可有效抑制畜禽粪便中的氨挥发，其含有的磷素可供植物吸收利用，其中的钙素可以调节盐碱土中的钙、镁、钠、钾离子的平衡状况，有效降低土壤中钠离子饱和度，也可调节菱镁矿粉尘污染土壤中的钙镁平衡；天然沸石具有很强的离子交换和离子吸附能力，同时也是一种优质的天然除臭剂，一方面可有效吸附畜禽粪便中的铵离子，大力降低畜禽粪便中氮素损失，有效去除臭味，另一方面可有效吸附盐碱土中的钠离子，降低盐碱土中的钠离子损失，促进植物生长发育。4、本发明中有机物与无机废弃物混合，可起到营养元素速缓结合，提高植物对营养元素的利用效率。5、本发明为一种酸性的土壤改良剂，可有效交换盐碱土中的盐离子，中和菱镁矿粉尘污染土壤的碱离子，并可直接改善土壤理化性状，提高土地生产力。具体实施方式实施例1改良剂，按干重的重量百分比计，鸡粪65%、磷石膏30%、沸石粉5%。在原料配比之前，按多点取样法分别将釆集畜禽粪便及磷石膏样品各5份，每份称取5-10克于铝盒中，放入干燥箱中于105。C-11(TC条件下烘干6-8小时，计算样品的重量含水量。样品干重的计算公式如下样品重量含水量(%),品^,-gf干重xiao样品千重样品重量含水量取5次重复测定结果的平均值。实际称取的样品重量为应为扣除含水量后的重量，如一种新鲜鸡粪的重量含水量为60%,若要称取折合65千克烘干重的鸡粪，则需要该种新鲜鸡粪的重量为65(1+60%)=104千克。改良剂制备方法按干重的重量百分比，将鸡粪65%、磷石膏30%、沸石粉5%混合，平铺于地面，阴干3-5天，然后自然风干，自然风干后亦可放在水泥地面晾晒，即制成土壤改良剂成品。所述磷石膏为湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣，其中磷石贵技术指标见席美云磷石膏的综合利用.环境科学与技术，2001年第3期，10-13页；磷石膏物理化学指标达到以下标准硫酸钩80-85%、氧化硅4.5-5.5°/。、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、烧失量15-30%,余量为杂质。所述沸石粉为天然沸石经粉碎后过100-300目筛，沸石粉的物理化学指标达到以下标准钙交换能力90-95%、pH值7.5—9.0、烧失量15-25%，余量为杂质。实施例2与实施例1不同之处在于本实施例可用于工厂化生产。将实施例1中鸡粪、磷石膏、沸石粉按比例混合后平铺于地面阴干3-5天，然后置入烘干设备中在120-15(TC左右条件下烘干，放入混拌器中搅拌均匀，过40-80目筛，装袋后得到成品。实施例3与实施例1不同之处在于三种原》陴的干重的重量百分比有所差别。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>应用例1选择辽宁省康平县胜利乡一块盐碱地水稻田(土壤类型为轻度碱化草甸土，试验前土壤基本理化性质如下有机质含量1.19%、全氮含量0.07%、全磷含量0.03%、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为65、6.2和86.7毫克/千克、碱化度5.67、土壤pH8.65),设5米x6米小区共4块，播种前底施实施例1制备的土壤改良剂0、50、100、150千克/亩，其他肥料按试验地当地的施肥习惯施用相同剂量的肥料，移栽水稻辽盐16后，按常规要求进行田间管理。与对照相比，底施实施例1制备的土壤改良剂50、100和150千克/亩处理在水稻收获后的土壤pH分别降低0.12、0.15和0.2个单位；水稻籽实产量分别较对照高5.7%、7.0%和7.9%。应用例2选择辽宁省海城巿某菱镁矿附近粉尘污染相对较轻的玉米地一块(土壤基本理化性质如下棕壤、有机质含量1.4%、含氮量0.09%、含磷量％、含钾量％、pH9.2),设10米"0米小区共4块，播种前底施实施例l制备的土壤改良剂0、50、100、150千克/亩，其他肥料按试验地当地的施肥习惯施用相同剂量的肥料，种植玉米施后，按常规要求进行水肥和农药的管理。与对照相比，底施实施例1制备的土壤改良剂50、100和150千克/亩处理在玉米收获后的土壤pH分别降低0.15、0.3和0.4个单位；玉米产量分别较对照高8.7%、10.3%和13.2%。权利要求1.一种混配型土壤改良剂，其特征在于按干重的重量百分比计，畜禽粪便50-65％，磷石膏25-45％和沸石粉5-10％。2.根据权利要求l所述混配型土壤改良剂，其特征在于所述的畜禽粪便为新鲜或风干的猪粪、鸡粪、鸭粪、鹅粪、牛粪中的一种或其组合。3.根据权利要求1所述混配型土壤改良剂，其特征在于所述磷石膏为湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣，磷石膏物理化学指标达到以下标准硫酸钙80-85%、氧化硅4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、烧失量15-30%，余量为杂质。4.根据权利要求1所述混配型土壤改良剂，其特征在于所述沸石粉为天然沸石经粉碎后过100-300目筛，沸石粉的物理化学指标达到以下标准钙交换能力90-95%、pH值7.5-9.0、烧失量15-25%，余量为杂质。5.—种根据权利要求1所述混配型土壤改良剂的制备方法，其特征在于按上述比例将畜禽粪便、磷石膏、沸石粉混合后，平铺于地面阴干，然后自然风干，即得土壤改良剂。6.根据权利要求5所述混配型土壤改良剂的制备方法，其特征在于上述自然风干的土壤改良剂可在120-15(TC下烘干，而后搅拌均匀、过40-80目筛，即得土壤改良剂。7.根据权利要求5所述混配型土壤改良剂制备方法，其特征在于所述的畜禽粪便为新鲜或风干的猪粪、鸡粪、鸭粪、鹅粪、牛粪中的一种或其组合。8.根据权利要求5所述混配型土壤改良剂的制备方法，其特征在于所述磷石膏为湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣，磷石膏物理化学指标达到以下标准硫酸钙80-85%、氧化珪4.5-5.5%、五氧化二磷3-5%、pH值1.0-3.0、烧失量15-30%,余量为杂质。9.根据权利要求5所述混配型土壤改良剂的制备方法，其特征在于所述沸石粉为天然沸石经粉碎后过100-300目筛，沸石粉的物理化学指标达到以下标准钙交换能力90-95%、pH值7.5-9.0、烧失量15-25%,余量为杂质。全文摘要本发明涉及一种土壤改良剂，具体为一种利用畜禽粪便和磷石膏为主要原料生产的混配型土壤改良剂及其制备方法。土壤改良剂按干重的重量百分比计，畜禽粪便50-65％，磷石膏25-45％，沸石粉5-10％。将上述原料按比例混合后平铺于地面阴干，然后自然风干，制成成品；工厂化生产时将风干后的混合物烘干、搅拌均匀、过筛、装袋后得到成品。本发明制备方法简单，成品价格低廉，适用于盐碱土改良以及菱镁矿粉尘污染土壤的改良与修复。文档编号C09K17/40GK101240172SQ20071001031公开日2008年8月13日申请日期2007年2月7日优先权日2007年2月7日发明者勇姜,张玉革,琪李,梁文举申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所