專利名稱：以生物質電廠灰為主要原料的土壤調理劑及其制備和使用方法
技術領域：
本發明涉及本以生物質電廠灰為主要原料的土壤調理劑，以及該土壤調理劑的制備方法和使用方法，土壤調理劑用于改良酸性土壤的質量。
背景技術：
酸性土壤是pH < 7的土壤總稱。我國酸性土壤面積約2. 04X108hm2,占總國土面積的21%，主要集中分布在湘、贛、閩、浙、粵、瓊、桂、云、黔、渝、臺等長江以南的廣大熱帶和亞熱帶地區，大部分酸性土壤的pH < 5. 6 ；東北大興安嶺林區及青藏高原南端的灰化土也是典型的酸性土壤；近年來，部分農產區的土地酸化也日趨嚴重，比如山東壽光、湖北武漢、安徽滁州，大量農田和溫室大棚因菜糧連作、施肥不當、植物殘體直接還田等原因，土壤實際PH值已降到5.0以下。研究證明大部分農林作物適生pH值為6. 0 7. 0 ；即使喜酸作物，如番茄、辣椒、 油茶、杉木等，當土壤酸度過大如pH < 5. 0時生長會受到影響，產量和品質均會大幅度下降。因而，從農業發展安全角度講，對酸化嚴重的土壤進行改良是十分必要的。目前常用的酸性土壤改良方法是加施石灰(包括生石灰、熟石灰、石灰石礦粉等)。但長期或大量使用石灰會引進土壤板結，還會引起土壤中鈣、鎂、鉀等元素的平衡失調，導致作物減產；況且成本較高、使用方法也不易掌握。人們也發現了一些礦物或工業副產物能改良酸性土壤，如白云石、磷石膏、磷礦粉、粉煤灰、碳法濾泥、黃磷礦渣粉等。用這些東西制作調理劑，有的效果很好，且價格低廉。 但是，有些礦物或工業副產品中鉛、鎘、汞、砷、鉻、砷等有毒金屬元素含量較高，會對環境產生一定污染；而且，其生產地的土壤往往是不缺乏這些土壤調理劑成分的，需要異地使用。目前，生物質電廠灰已被當作肥料進行利用。但為了避免其堿性帶來的問題，在加工過程中往往要用酸中和，這不但耗費了酸資源和能量，而且使其失去了改良酸性土壤的功能，對于土壤酸化地區而言，無疑是一種資源浪費。況且，有些生物質電廠，因電廠灰得不到及時合理利用，還存在“二次污染”的隱患。

發明內容
本發明的目的在于解決上述存在的問題，而提供一種以生物質電廠灰為主要原料的土壤調理劑，在不帶來負面影響的前提下改良酸性土壤，其技術方案為以生物質電廠灰為主要成分的土壤調理劑，包括生物質電廠灰、鋸末和粘合劑，各配料按照質量百分比為生物質電廠灰80 94%、鋸末5 10%、粘合劑1 10%混合制成。在上述技術方案中，所述鋸末的主要成分為纖維素、半纖維素和木質素。所述粘合劑中添加有質量分數為8 10%的凹凸棒土、粘土或膨潤土。在上述技術方案中，所述粘合劑中添加有質量分數為 4%的改性淀粉或質量分數為1 4%的改性木質素。本發明的第二目的是，提供一種制備上述土壤調理劑的方法。其技術方案是制備的步驟為①、混合原料以生物質為原料的熱電廠的飛灰作為主要原料放入器皿中，添加鋸末和粘合劑，按照質量百分比為80 94%、5 10%、1 10%均勻混合，按照混合后的質量為基數，加入質量為基數的0. 15 0. 30倍的水，攪拌均勻；②、造粒用擠壓造粒機或圓盤造粒機或滾筒造粒機進行造粒，粒徑為0. 1 5mm， 造粒形狀有圓球狀、圓柱狀、棒狀、不規則團粒狀；③、干燥造粒完成后在溫度70 150°C的條件下烘干至含水質量比為8 10%;④、過篩干燥后篩除粒徑大于5mm的團塊，和篩除粒徑小于0. Imm的粉末，稱重裝
袋備用。本發明的第三目的是，提供一種使用上述土壤調理劑的方法，其技術方案是在酸性土壤上，整地撒施或直接追加撒施，每667m2的酸性土壤上，土壤調理劑的用量不超過500kg。在上述技術方案中，每667m2的酸性土壤上，土壤調理劑的用量為50 150kg。在上述技術方案中，土壤調理劑與肥料混合使用，混合使用的肥料為除氨態氮肥以外的肥料。本發明中的生物質電廠灰專指以生物質為主要燃料的各類火力發電廠的燃料燃燒后由布袋除塵器收集的鍋爐飛灰，因燃料如秸稈、薪材、農林加工廢棄物等混合比例和燃燒方式如震動爐排、循環流化床等都有不同，灰成分比例有一定差異，但主要成分是 Si02、P205、K20、Ca0、Mg0等氧化物。一般情況下粒徑在0. 3 120 μ m之間，堆積密度0. 27 0. 33X 103kg/m3，pH 值 10. 06 12. 97，總孔隙度 80%左右。根據上述生物質電廠灰的成分分析，其堿性較強，礦質養分含量高且元素比例與植物需求比較吻合，作為本發明的使用對象 酸化土壤調理劑的原材料，使得本發明土壤調理劑不僅大大地改善了土壤的酸堿平衡，也補充了生物質采收時從土壤中帶走的中微量元素，實現養分合理循環。典型的試驗結果分析可看出，本發明土壤調理劑應用到酸性土壤中，利用了生物質電廠灰中氧化物水解后產生的MT離子中和土壤中的H+離子，顯著地提高了土壤PH值，降低了 Al3+離子對植物的毒害作用；改善了植物根系與外界環境間的滲透平衡；促進有益微生物的活動，從而促進植物的生長。本發明制備出的土壤調理劑顆粒適度、容重小、吸水性強、比表面積高，同時由于酸性土壤往往比較粘重，因此本發明生物質電廠灰能為原料的土壤調理劑有效改善了土壤結構，且對礦質元素有緩釋作用，大大提高了肥料的利用率。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例一1、將850kg的生物質電廠灰，與50kg鋸末及IOOkg粘土裝入攪拌機中，加入200kg 自來水，混合均勻，混合后PH大于10 ；2.利用圓盤造粒機進行造粒，粒徑為0. 1 5mm，造粒形狀為圓球狀；
3.在烘干機，保持溫度為75°C的條件下，烘烤至含水質量比為10% ；4.過篩，篩除粒徑大于5mm的團塊，和篩除粒徑小于0. Imm的粉末后，包裝為每袋 50kg備用；5.以每畝地IOOkg的用量均勻施入紅壤，翻地使其混入約0 20cm表土中；6. 一個月后實測，土壤pH平均由5.0上升為6. 3。實施例二1、將900kg的生物質電廠灰，與70kg鋸末及30kg改性木質素裝入攪拌機中，加入 230kg自來水，混合均勻；2.利用擠壓造粒機進行造粒，粒徑為0. 1 5mm，造粒形狀為不規則團粒狀；3.在烘干機，保持溫度為100°C的條件下，烘烤至含水質量比為9% ；4.過篩，篩除粒徑大于5mm的團塊，和篩除粒徑小于0. Imm的粉末后，包裝為每袋 50kg備用；5.以每畝地IlOkg的用量均勻施入紅壤，翻地使其混入約0 22cm表土中；6. 一個月后實測，土壤pH平均由5. 2上升為6. 8，所種田菁植株長勢顯著好于未改良土壤。實施例三1、將860kg的生物質電廠灰，與IOOkg鋸末及40kg改性淀粉裝入攪拌機中，加入 260kg自來水，混合均勻；2.利用滾筒造粒機進行造粒，粒徑為0. 1 5mm，造粒形狀為圓球狀；3.在烘干機，保持溫度為150°C的條件下，烘烤至含水質量比為8% ；4.過篩，篩除粒徑大于5mm的團塊，和篩除粒徑小于0. Imm的粉末后，包裝為每袋 50kg備用；5.以每畝地IlOkg的用量均勻施入紅壤，同時施以肥料，翻地使其混入約0 22cm表土中；6. 一個月后實測，土壤pH值由5. 5上升為7.0。實施例四生物質電廠灰為原料的土壤調理劑對酸性土壤上的刺槐高生長的影響試驗。整地及土壤處理在時間是在苗木栽植時間的前三個月；各試驗地都在苗木栽植后經過3個月進行了撫育，并按10kg/667m2的標準追施尿素1次；試驗開展前土壤平均 pH 值=5. 2 ；測量數據如下表
權利要求
1.以生物質電廠灰為主要原料的土壤調理劑，其特征在于生物質電廠灰為其主要原料，鋸末和粘合劑為其輔助材料，各配料按照質量百分比為生物質電廠灰80 94%、鋸末 5 10%、粘合劑1 10%。
2.根據權利要求1所述的以生物質電廠灰為主要成分的土壤調理劑，其特征在于所述鋸末的主要成分為纖維素、半纖維素和木質素。
3.根據權利要求1或2所述的以生物質電廠灰為主要成分的土壤調理劑，其特征在于 所述粘合劑為凹凸棒土或粘土或膨潤土，其質量分數為5-10%。也可以改性淀粉或改性木質素，其質量分數為 4%。
4.一種制備權利要求1所述土壤調理劑的方法，其特征在于步驟為①、混合原料以生物質為原料的熱電廠的飛灰作為主要原料放入器皿中，添加鋸末和粘合劑，按照質量百分比為80 94%、5 10%、1 10%均勻混合，按照混合后的質量為基數，加入質量為基數的0. 15 0. 30倍的水，攪拌均勻；②、造粒用擠壓造粒機或圓盤造粒機或滾筒造粒機進行造粒，粒徑為0.1 5mm，造粒形狀有圓球狀、圓柱狀、棒狀、不規則團粒狀；③、干燥造粒完成后在溫度70 150°C的條件下烘干至含水質量比為8 10%；④、過篩干燥后篩除粒徑大于5mm的團塊，和篩除粒徑小于0.Imm的粉末，稱重裝袋備用。
5.一種使用權利要求1所述土壤調理劑的方法，其特征在于在酸性土壤上，整地撒施或直接追加撒施，每667m2的酸性土壤上，土壤調理劑的用量不超過500kg。
6.根據權利要求5所述的使用方法，其特征在于每667m2的酸性土壤上，該土壤調理劑的用量為50 150kg。
7.根據權利要求6所述的使用方法，其特征在于土壤調理劑可選擇與肥料同時使用， 混合使用的肥料為除氨態氮肥以外的肥料。
全文摘要
本發明涉及本以生物質電廠灰為主要原料的土壤調理劑，包括生物質電廠灰、鋸末和粘合劑，各配料按照質量百分比為生物質電廠灰80～94％、鋸末5～10％、粘合劑1～10％混合制成；其制備方法是①、按質量分數混合原料，加入0.15～0.30倍的水，攪拌均勻；②、造粒；③、干燥造粒完成后在溫度70～150℃的條件下烘干至含水質量比為8～10％；④、過篩，稱重裝袋備用；其使用方法是每667m2的酸性土壤上，土壤調理劑的用量為50～150kg，本發明大大地改善了土壤的酸堿平衡，也補充了生物質采收時從土壤中帶走的中微量元素，實現養分合理循環，促進植物的生長；同時對礦質元素有緩釋作用，大大提高了肥料的利用率。
文檔編號C05G3/04GK102424639SQ201110272829
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者張巖豐, 李萬里, 李江川, 柳麗杰, 陳衛文 申請人:武漢凱迪工程技術研究總院有限公司