[发明专利]一种高活性硅赤泥基材料制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高活性硅赤泥基材料制备方法及其应用。所述高活性硅赤泥基材料的制备方法包括：使用负载磷的粘土矿物与赤泥复配。本发明以赤泥为供硅基料，工艺简单，加工过程无污染排放，使用负载磷的粘土矿物提高了赤泥中硅的有效性，改性后赤泥基混合料有效性硅含量增加136.06％～284.64％。施用制备的高活性硅赤泥基稳定剂，在保有赤泥吸附特性的基础上，增强对重金属的化学固定和生物吸收抑制。

技术领域

本发明涉及农业资源化利用技术领域，更具体地，涉及一种高活性硅赤泥基材料制备方法及其应用。

背景技术

赤泥是从铝土矿中提取氧化铝之后产生的废渣，赤泥中含有水合铝硅酸钠和水合铝硅酸钙等，因此赤泥中硅含量较高。但赤泥中硅元素主要以稳定的结晶态存在，溶解度低，植物能吸收的有效性硅含量低。

同时，赤泥作为硅肥原料也已有多年，利用赤泥制成硅钙农用肥料是其农业资源化利用的主要途径。近期畜禽粪污资源化的相关政策表明：对粪污的综合利用以就地就近用于农村能源和农用有机肥为主要使用方向。但大量的研究发现，我国畜禽粪便中重金属尤以铜锌含量高，作为有机肥施用会带来重金属铜锌在生物吸收累积风险。现有农用硅肥多为炼钢厂的废钢渣、粉煤灰、矿石经高温煅烧工艺等加工而成，施用量大(每亩25-50公斤左右)，一般适合做土壤基施。水溶性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥，农作物对其吸收利用率较高，为高温化学合成，生产工艺较复杂，成本较高。蔡德龙等利用郑州铝厂赤泥为主要原料，添加一定量硅肥添加剂生产的硅肥，在黄河冲积平原土壤上进行花生小区对比试验研究。结果表明：硅肥施用后，花生增产率在10％以上。尹方娜等将脱碱后赤泥制成的肥料于2011年施于信阳罗山春季水稻试验田,水稻增产约15％。

然而，赤泥中硅元素以水合铝硅酸盐为主，有效性硅含量不高，水溶性和可生物利用性低。虽然近年来有较多将其用于土壤重金属污染修复的研究，如CN101724404A公开了一种以赤泥为主体的重金属污染土壤的改良剂和植物与化学联合修复方法，其中以由赤泥为主、熟石灰为辅制备得到的重金属污染土壤改良剂能够钝化土壤中的重金属；CN102234167A公开了一种活化赤泥固稳剂的制备方法以及使用该活化赤泥固稳剂固稳污水处理厂污泥中磷和重金属的方法，其中活化赤泥固稳剂主要以铝土矿残渣赤泥为原料，经一定温度焙烧后制备得到。因赤泥中含有一定量的重金属，使其作为土壤修复剂受限。赤泥作稳定剂、改良剂或修复剂，现有研究主要为直接施用，或与其材料简单混合后施用。目前国内对赤泥中硅活性激发的研究较少。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何提高赤泥基材利用率，降低赤泥基材的使用环境风险。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高活性硅赤泥基材料的制备方法，该方法包括：使用负载磷的粘土矿物与赤泥复配。

在本发明中，通过上述改性，与负载磷的粘土矿物复配有效地激发了赤泥中硅活性，在较低赤泥用量时仍保证高含量活性硅并能持续释放硅。同时，在此赤泥基材料中硅、磷联合释放作用下，有效地钝化土壤或畜禽粪便中重金属的活性，能有效地抑制重金属的生物吸收性。

本发明中的赤泥，也称红泥，为从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物。可以为拜耳法赤泥、烧结法赤泥或混联法赤泥。赤泥中平均有效硅含量为786.85mg/kg。

为了能更好的提高赤泥中硅活性，采用负载磷的粘土矿物与赤泥复配，对赤泥中硅进行激发。

粘土矿物为海泡石、坡缕石、高岭土中的一种或多种，优选为海泡石。

粘土矿物与赤泥的质量比为3:1～1:4，优选为1:1～1:3。坡缕石中平均有效硅含量为24.12mg/kg，海泡石中平均有效硅含量为365.39mg/kg，高岭土中平均有效硅含量为260.42mg/kg。