一种低pH值土壤调理剂的制备方法
【专利摘要】一种低pH值土壤调理剂的制备方法，该低pH值土壤调理剂是硝酸是磷肥生产过程中中间产品的再应用，该土壤调理剂pH适中，调酸温和；使用对人体安全，不会危害皮肤；水份含量适宜，不结块，田间施用时无扬尘；该产品不仅能调酸，还能提供作物生长所必需的多种营养元素。
【专利说明】一种低pH值土壤调理剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低pH值土壤调理剂的制备方法，具体地说是一种硝酸磷肥生产过程中的中间产品的再应用。
【背景技术】
[0002]土壤酸碱性是土壤在形成过程中受气候、生物、母质以及人为因素等综合作用所产生的属性，自然条件下土壤的酸碱性主要受土壤盐基状况所支配，根据土壤中H+的存在形态可以将土壤的酸度划分为两大类型:一是活性酸，活性酸是土壤中H+浓度的直接反映，其强度常用PH表示。二是潜性酸，潜在酸是由呈交换态的H+、Al3+等离子决定。生产中常用的指标是PH值，pH值是酸碱度的衡量标准，范围为0-14，0为强酸性，14为强碱性。多数作物的最佳生长环境为PH值6-8的中性土壤，因为在此范围内重要养分的获得是最佳的。
[0003]但是由于化肥尤其是氮肥的长期大量施用以及酸雨等的影响，我国长江以南部分地区的土壤PH值已经下降到了 3或4，已无法种植玉米、烟草和茶叶；此外，我国北方土壤也有部分土壤酸度较低，对作物生长造成了不良影响。目前，我国酸性土壤(pH <6.5)的分布遍及14个省区，总面积达2.03X 108hm2，约占全国耕地面积的21% ;其中pH < 5.0的酸性土壤常会导致较低的土壤阳离子交换量(CEC)和盐基饱和度(BS)，强化了对P的固定，降低土壤养分有效性。
[0004]施用石灰是一项很古老的酸性土壤改良措施，常用的石灰种类有生石灰(CaO)、熟石灰(Ca(OH)2)、石灰石(CaCO3)和方解石粉(CaCO3)等；大约在2000多年前，古罗马人为了提高粮食作物产量，就已经在农业上施用石灰了 ；在19世纪末，石灰曾被用来提高森林产量，但到了 20世纪50年代因效果不佳而一度被停用，80年代以后又认识到施用石灰是一种抵抗森林土壤酸化的有效措施；现在南方大部分省市普遍用石灰作为酸性土壤调理剂，并由政府对其进行招标，甚至启动了“一斤石灰一斤粮”的增产行动，以解决土壤酸化的问题。
[0005]如附图1、2所示:现有石灰调理酸性土壤给农民带来施肥难，生石灰调理剂撒施过程中容易粘到皮肤上，灼伤皮肤，引起不适；扬尘也有可能进入呼吸道，影响健康，而且生石灰调节酸性土壤PH值变化剧烈且范围大，容易引起局部土壤NH3的挥发及作物毒害等问题。
【发明内容】
[0006]为了解决现有石灰调理酸性土壤给农民带来施肥难，生石灰调节酸性土壤pH值变化范围大等难题，提供一种低pH值土壤调理剂，该低pH值土壤调理剂是硝酸磷肥生产过程中中间产品的再应用。
[0007]本发明土壤调理剂的制备方法，该低pH值土壤调理剂是硝酸是磷肥生产过程中中间产品的再应用，具体步骤如下:
[0008]步骤(1):将硝酸磷肥生产过程中产生的硝酸钙粗结晶体(Ca(NO3)2.4H20滤饼)与水混合，混合的质量比例为1: 1.5-2.0，搅拌均匀，制得硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)；
[0009]步骤⑵:将Ca(OH)2与CaCl2及KNO3混合，混合质量比例为
2.0-2.5:1:0.3-0.5 制得沉淀剂；
[0010]步骤(3):在步骤⑴制得的硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)中，硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4Η20溶液)与步骤⑵制得的沉淀剂按照质量比为1000-2000: I的比例，加入沉淀剂，快速搅拌，并添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使溶液pH值保持在8.0-8.5，使溶液中的PO43'F_和铅、镉分别形成Ca3 (PO4) 2、CaF2'K2SiF6和Pb (OH) 2、Cd (OH) 2沉淀，过滤，制得清洁硝酸钙滤液；
[0011]步骤(4):在步骤(3)制得的清洁硝酸钙滤液中通入NH3(与硝酸钙的摩尔比为
2-3: I)和CO2 (与硝酸钙的摩尔比为4-6: I)充分搅拌，并添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使溶液PH值控制在7.0左右，过滤；
[0012]步骤(5) :步骤⑷中过滤后的滤液再次返回硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)中进行再生产；
[0013]步骤(6):步骤(4)过滤后的沉淀物主要成份是碳酸钙；
[0014]步骤(7):将步骤(4)过滤后的沉淀物在在70_80°C条件下，烘干进行干燥处理；
[0015]步骤(8):将步骤(7)中干燥处理后的沉淀物加入营养添加剂，搅拌均匀，制得土
壤调理剂。
[0016]其中营养添加剂为氯化钾时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与氯化钾的质量比为 10-15: I ；
[0017]营养添加剂为碳酸镁时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与碳酸镁的质量比为5-8: I ；
[0018]营养添加剂为Na2SiO3时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与Na2SiO3的质量比为
3-5: I ；
[0019]营养添加剂为硼砂、硫酸铜、钥酸铵、硫酸锰、硫酸锌或硫酸亚铁时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与营养添加剂的质量比为20-25: I ；
[0020]上述营养添加剂可以只选择其中一种，也可以根据需要选择其中的两种或两种以上。
[0021]如附图3、4所示，采用该方法制成的土壤调理剂pH适中，调酸温和；使用对人体安全，不会危害皮肤；水份含量适宜，不结块，田间施用时无扬尘；该产品不仅能调酸，还能提供作物生长所必需的多种营养元素。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1石灰调理剂施撒过程中现场作业图1
[0023]图2石灰调理剂施撒过程中现场作业图2
[0024]图3本申请低pH值土壤调理剂施撒过程中现场作业图1
[0025]图4本申请低pH值土壤调理剂施撒过程中现场作业图2
[0026]图5本申请低pH值土壤调理剂的产品调酸机理
[0027]图6本申请低pH值土壤调理剂生产工艺流程图
[0028]图7本申请具体实施例制成低pH值土壤调理剂的含量百分比[0029]图8该土壤调理剂在田间试验地点示意图(陈巷镇雪美村(A)和坂里乡坂新村(B))
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明:
[0031]1.如附图5所示:本发明土壤调理剂的产品机理是:
[0032]将土壤调理剂施入土壤中与CO2作用，减小土壤中CO2浓度，或者与土壤溶液中的H+作用，同时该上壤调理剂中的Ca2+被释放出来，释放出来的Ca2+与土壤胶体作用，胶体上的H+、A13+被Ca2+交换下来，反应中交换下来的H+离子与土壤溶液中的0H_生成H2O,交换下来的Al3+与土壤溶液中的0H_生成Al (OH) 3沉淀，使二者减小对作物根系的伤害。
[0033]2、如附图6所示:该土壤调理剂的制备方法是:
[0034]步骤(1):将硝酸磷肥生产过程中产生的硝酸钙粗结晶体(Ca(NO3)2.4H20滤饼)与水混合，混合的质量比例为1: 1.5-2.0，搅拌均匀，制得硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)；
[0035]步骤⑵:将Ca(OH)2与CaCl2及KNO3混合，混合质量比例为
2.0-2.5:1:0.3-0.5 制得沉淀剂；
[0036]步骤(3):在步骤⑴制得的硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)中，硝酸钙溶液(Ca(n03)2.4H20溶液)与步骤⑵制得的沉淀剂按照质量比为1000-2000: I的比例，加入沉淀剂，快速搅拌，并添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使溶液pH值保持在8.0-8.5，使溶液中的PO43'F_和铅、·镉分别形成Ca3 (PO4) 2、CaF2'K2SiF6和Pb (OH) 2、Cd (OH) 2沉淀，过滤，制得清洁硝酸钙滤液；
[0037]步骤⑷:在步骤⑶制得的清洁硝酸钙滤液中通入NH3(与硝酸钙的摩尔比为
2-3: I)和CO2 (与硝酸钙的摩尔比为4-6: I)充分搅拌，并添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使溶液PH值控制在7.0左右，过滤；
[0038]步骤(5):步骤⑷中过滤后的滤液再次返回硝酸钙溶液(Ca (NO3) 2.4H20溶液)中进行再生产；
[0039]步骤(6):步骤(4)过滤后的沉淀物主要成份是碳酸钙；
[0040]步骤(7):将步骤(4)过滤后的沉淀物在在70_80°C条件下，烘干进行干燥处理；
[0041]步骤(8):将步骤(7)中干燥处理后的沉淀物加入营养添加剂，搅拌均匀，制得土
壤调理剂。
[0042]其中营养添加剂为氯化钾时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与氯化钾的质量比为 10-15: I ；
[0043]营养添加剂为碳酸镁时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与碳酸镁的质量比为5-8: I ；
[0044]营养添加剂为Na2SiO3时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与Na2SiO3的质量比为
3-5: I ；
[0045]营养添加剂为硼砂、硫酸铜、钥酸铵、硫酸锰、硫酸锌或硫酸亚铁时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与营养添加剂的质量比为20-25: I ；
[0046]上述营养添加剂可以只选择其中一种，也可以根据需要选择其中的两种或两种以上。
[0047]实例1:
[0048]1、称取硝酸磷肥生产过程中产生的硝酸钙粗结晶体(Ca(NO3)2.4H20滤饼)100kg，与150kg水混合，搅拌均匀，制得硝酸钙溶液(Ca (NO3) 2.4H20溶液);
[0049]2、分别称取Ca (OH) 22.0kg、CaCl2L 0kg、KNO30.3kg，充分搅拌混合，制得沉淀剂；
[0050]3、在250kg步骤(1)制得的硝酸钙溶液(Ca (NO3) 2.4H20溶液)中加入步骤(2)制得的沉淀剂2.5kg，快速搅拌，通过添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使反应液pH值保持在8.0-8.5。然后过滤，制得清洁硝酸钙滤液；
[0051]4、在步骤⑶制得的清洁硝酸钙滤液中通入NH320.4kg(1200mol)和C02105.6kg(2400mol)充分搅拌，通过添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使反应液pH值控制在7.0左右。然后过滤；
[0052]5、将步骤(4)过滤后的沉淀物在在70-80°C条件下，烘干；
[0053]6、称取步骤(5)中干燥处理后的沉淀物50kg，加入5kg KC1，搅拌均匀，制得本土壤调理剂，成分见图7。
[0054]实例2:
[0055]1、称取硝酸磷肥生产过程中产生的硝酸钙粗结晶体(Ca(NO3)2.4H20滤饼)100kg,与180kg水混合，搅拌均匀，制得硝酸钙溶液(Ca (NO3) 2.4H20溶液);
[0056]2、分别称取Ca (OH) 22.5kg、CaCl2L 0kg、KNO30.5kg，充分搅拌混合，制得沉淀剂；
[0057]3、在约280kg步骤(1)制得的硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)中加入步骤(2)制得的沉淀剂0.140kg,快速搅拌，通过添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使反应液pH值保持在8.0-8.5。然后过滤，制得清洁硝酸钙滤液；
[0058]4、在步骤⑶制得的清洁硝酸钙滤液中通入NH330.6kg(1800mol)和C02132.0kg(3000mol)充分搅拌，通过添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使反应液pH值控制在7.0左右。然后过滤；
[0059]5、将步骤(4)过滤后的沉淀物在在70-80°C条件下，烘干；
[0060]6、称取步骤(5)中干燥处理后的沉淀物50kg,加入4.5kgKCl,搅拌均匀，制得本土壤调理剂，成分见图7。
[0061]3、该土壤调理剂的在南方酸性土壤蔬菜上的应用效果报告:
[0062]3.1试验时间及试验地概况
[0063]试验分别于2013年5月-2013年8月在福建省漳州市长泰县陈巷镇雪美村㈧和坂里乡坂新村(B)两个地点进行，两地相距20km，试验点土壤理化性状见表1，试验点空间位置示意图见图8。
[0064]表1供试土壤基本理化性状
【权利要求】
1.一种土壤调理剂的制备方法，该土壤调理剂是硝酸磷肥生产过程中中间产品的再应用，具体步骤如下:步骤(1):将硝酸磷肥生产过程中产生的硝酸钙粗结晶体(Ca(NO3)2.4H20滤饼)与水混合，混合的质量比例为1: 1.5-2.0，搅拌均匀，制得硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)；步骤⑵:将Ca (OH)2与CaCl2、KNCV混合，混合质量比例为2-2.5: I: 0.3-0.5制得沉淀剂；步骤⑶:在步骤⑴制得的硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)中，硝酸钙溶液(Ca(NO3)2.4H20溶液)与步骤⑵制得的沉淀剂按照质量比为1000-2000: I的比例，加入沉淀剂，快速搅拌，并添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使溶液pH值保持在8.0-8.5，使溶液中的P043_、F-和铅、镉分别形成Ca3 (PO4) 2、CaF2、K2SiF6和Pb (OH) 2、Cd (OH) 2沉淀，过滤，制得清洁硝酸钙滤液；步骤⑷:在步骤⑶制得的清洁硝酸钙滤液中通入NH3(与硝酸钙的摩尔比为2-3: I)和CO2 (与硝酸钙的摩尔比为4-6: I)充分搅拌，并添加0.01mol/L的HCl或NaOH溶液，使溶液PH值控制在7.0左右，过滤；步骤(5):步骤(4)中过滤后的滤液再次返回硝酸钙溶液(Ca (NO3) 2.4H20溶液)中进行再生产；步骤(6):步骤(4)过滤后的沉淀物主要成份是碳酸钙；步骤(7):将步骤(4)过滤后的沉淀物在在70-80°C条件下，烘干进行干燥处理；步骤(8):将步骤(7)中干燥·处理后的沉淀物加入营养添加剂，搅拌均匀，制得土壤调理剂。
2.根据权利要求1所述的土壤调理剂的制备方法，其中营养添加剂为氯化钾、碳酸镁、Na2Si O3、硼砂、硫酸铜、钥酸铵、硫酸猛、硫酸锌或硫酸亚铁中的一种或一种以上。
3.根据权利要求2所述的土壤调理剂的制备方法，其中的营养添加剂为氯化钾时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与氯化钾的质量比为10-15: I。
4.根据权利要求2所述的土壤调理剂的制备方法，其中的营养添加剂为碳酸镁时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与碳酸镁的质量比为5-8: I。
5.根据权利要求2所述的土壤调理剂的制备方法，其中的营养添加剂为Na2SiO3时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物的质量比为3-5: I。
6.根据权利要求2所述的土壤调理剂的制备方法，其中的营养添加剂为硼砂、硫酸铜、钥酸铵、硫酸锰、硫酸锌或硫酸亚铁时，步骤(7)中干燥处理后的沉淀物与营养添加剂的质量比为20-25: I。
【文档编号】C09K109/00GK103589434SQ201310552802
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】李兆君, 张挺国, 李育鹏, 张维理, 梁永超, 畅学华, 史庆林 申请人:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 天脊煤化工集团股份有限公司