一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂及其制备方法与应用

本发明涉及固废资源化利用及土壤改良，特别涉及一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、土壤盐碱化已经成为阻碍农业发展和土地利用率的重要因素之一。目前针对盐碱化土壤的改良技术主要有物理改良法、化学改良法和生物改良法。其中，物理改良法由于工程量大、费用高，制约了其推广应用。化学改良法效果显著，但存在用量大、易返碱的问题。生物改良法治理时间成本高，且易受周围环境变化的影响。因此，迫切需要寻求一种高效绿色环保的改良技术，一方面既能有效降低土壤的ph与盐碱度，改善土壤结构，同时又能快速培肥，杜绝土壤返碱问题。由此可见，含腐植酸的土壤改良剂为解决盐碱土壤问题提供了一个重要途径。但是目前改良剂常见于用商品腐植酸进行复配，原料成本高且合成时间周期长。

2、腐植酸是一种土壤有机质的重要组成部分，是土壤肥力的基础。研究表明，腐植酸类土壤改良剂能够从根本上克服或缓解盐碱地“盐”“碱”“瘦”“板”“凉”五大障碍，对减缓土壤盐碱化具有显著效果，且土壤反盐反碱程度明显得到减缓。腐植酸在自然界中是由煤或褐煤经过几十年甚至几百年的漫长时间形成，其原料是一种不可再生资源。由于原料匮乏、合成周期长、提取效率低等原因限制了腐植酸的工程化应用，因此统筹开发出一种更节约成本、可持续且省时便捷地制备含腐植酸的土壤改良剂技术，并将其运用于盐碱土壤治理，对于盐碱地的修复具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂的制备方法。本方法将生物质固废与盐碱土壤为原材料，加入含铁基的固废作为催化剂，配以适量的水混合均匀后烘干，转入焙烧装置进行焙烧，制备出一种酸性的腐植酸土壤改良剂，再将其运用于盐碱地进行土壤修复。该方法制得的土壤改良剂，既利用了大量的固废，又将产物运用盐碱地治理，实现了变废为宝，具有显著的经济效益和环境效益。

2、本发明的另一目的在于，提供上述方法制备得到的盐碱地改良剂。

3、本发明的再一目的在于，提供上述盐碱地改良剂的应用。

4、本发明的目的通过下述技术方案实现：

5、一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂的制备方法，包括如下步骤：

6、(1)将生物质干燥、粉碎、过筛后得到生物质粉，将盐碱土壤干燥、过筛得到盐碱土壤颗粒，将含铁固废干燥、粉碎、过筛后得到含铁固废粉末；

7、(2)将生物质粉、盐碱土壤颗粒和含铁固废粉末加水混合，干燥，煅烧，得到盐碱地改良剂。

8、步骤(1)所述的生物质为棉杆、玉米秸、麦秸和稻秸中的至少一种。

9、步骤(1)所述的含铁固废为钢渣、粉煤灰和煤矸石中的至少一种；优选为钢渣。

10、步骤(1)所述的生物质秸过筛的条件为过30～50目筛。

11、步骤(1)所述的盐碱土壤过筛的条件为过70～90目筛。

12、步骤(1)所述的含铁固废过筛的条件为过70～90目筛。

13、步骤(1)所述的干燥为50～70℃下干燥。

14、步骤(2)所述的生物质粉、盐碱土壤颗粒和含铁固废粉末的质量比为(1～15):(1～10):(0～5)；优选为(8～15):(5～8):(2～3)；进一步优选为12:7:2.5。

15、步骤(2)所述的干燥为100～110℃下干燥1～3h。

16、步骤(2)所述的煅烧的条件为以8～12℃/min的升温速率升温至150℃～300℃下煅烧0.5h～2h；优选为以10℃/min的升温速率升至300℃保持2h。

17、一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂，通过上述制备方法制备得到。

18、上述盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂在盐碱地改良中的应用。

19、所述的应用的具体步骤包括：

20、按照盐碱土壤的质量的0.5％～5％将盐碱地改良剂加入盐碱土壤，实现对盐碱地改良；优选为按盐碱土壤质量的2％加入。

21、与现有技术相比，本发明至少包括以下优点和有益效果：

22、(1)本发明利用盐碱土壤的碱为反应提供碱环境，一方面提高腐植酸产率，减少额外添加碱试剂带来的成本问题，另一方面产生的腐植酸中和了盐碱土壤的碱，且过量的腐植酸能够降低混合物自身的ph，最终形成酸性的腐植酸土壤改良剂。

23、(2)本发明所得到酸性的腐植酸土壤改良剂，施用于盐碱地后，其酸性可以达到降低盐碱土壤ph的效果，其次腐植酸作为一种大分子有机物，与重金属有交换、吸附、络合与螯合等作用，对盐碱地中碱金属离子的迁移具有抑制作用，同时能够刺激植物的生长，改良土壤结构。

24、(3)本发明以铁基固废作为催化剂，既提高了腐植酸的产率，同时该类固废中含有的养分种类多，如硅、钙、镁、钾和养分硫等。在碱性催化的条件下硅极易被活化为易于被植物吸收的有效硅，同时钙镁等离子可与盐碱地中的碱金属离子进行离子交换，协同修复盐碱地。

25、(4)本发明采用低温催化热解技术，生产工艺简单，且热解时间相对较短。采用的原料均为难以处置的大宗固废，所制备的改良剂进一步用于盐碱地修复，达到变废为宝的效果。

26、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

8.一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂，其特征在于通过权利要求1～7任一所述的制备方法制备得到。

9.权利要求8所述的盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂在盐碱地改良中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种盐碱土协同生物质催化热解制备的盐碱地改良剂及其制备方法与应用。本发明的技术方案以盐碱土壤为基体，利用盐碱土壤提供碱环境，加入含铁基工业固废作为催化剂，在加热条件下将生物质固废转化为腐植酸，最终形成酸性的腐植酸土壤改良剂。本发明制备的盐碱地改良剂不仅能有效降低盐碱地的pH，同时腐植酸能够通过交换、吸附、络合与螯合等作用，对盐碱地中碱金属离子的迁移具有抑制作用，活化后的Si、Ca等元素能够刺激植物生长，改善土壤结构。本发明所制备酸性的腐植酸土壤改良剂不仅利用了大量的固废，所制备的改良剂对盐碱地治理效果好，实现了变废为宝的效果。

技术研发人员：宿新泰,杨秀端,杨博
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8