[发明专利]一种兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂

说明书

本发明公开了一种兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂，应用于重金属污染土壤修复及调理领域。该方法以镁渣、磷酸二氢钾、磷酸钾等为基本原料，通过微米级机械制粉技术和微波烧结合成技术制备一种兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂。本发明的土壤调理剂的可提高土壤有效钾和有效态硅含量，起到增肥效果。同时，可吸附土壤重金属并通过固化作用将重金属封存在其晶体结构中。基于上述原理，本发明制备的一种兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂不仅原料成本低廉，加工工艺简单，易于实现规模化工业生产，而且局限于镁渣成分的差异，是实现镁渣资源高效利用的有效途径。

技术领域

本发明涉及一种兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂的制备及其使用方法，属于重金属污染土壤修复及调理技术领域。

背景技术

根据《2019中国生态环境状况公报》显示，截至2019年底，全国耕地质量平均等级为4.76等。其中，一至三等耕地面积为6.32亿亩，仅占耕地总面积的31.24％；四至六等为9.47亿亩，占46.81％；七至十等为4.44亿亩，占21.95％。影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属，其中镉为首要污染物。由此可见，我国农用地的重金属污染问题亟待解决。

目前土壤重金属修复主要依据总量消减和赋存形态转化两种原理，修复措施主要分为4类：1)物理修复，包括电动修复、热脱附、玻璃固化等；2)化学修复，包括淋洗、萃取、固化/稳定化等；3)生物修复，包括动物、植物和微生物修复等；4)农业生态修复，包括改变耕作制度、调整作物品种类型、农药化肥的合理使用等。其中重金属钝化修复技术通过改变土壤中重金属的赋存形态，降低其在环境中的迁移能力和生物有效性，具有操作方便、成本低、效果好、适合于大面积的推广和利用等优点。然而，天然矿物稳定化材料生产制备过程需消耗大量的能量和自然资源，在破坏环境的同时造成资源的浪费。化学反应类的药剂由于成本较高，同时易对土壤结构产生不利影响。因此，有必要深入的研究与探讨，寻找环境友好、廉价的且对土壤具有调理功能的土壤重金属钝化材料。

在近年，由于我国镁冶炼行业的迅速发展，镁渣作为生产原镁过程中的副产品，排放量巨大。镁渣的资源化利用主要集中在建材，煤脱硫，改性剂等领域。由于镁渣中含有Ca、Si、Mg等植物所需营养元素，镁渣也在农业肥料制造行业有所应用。但是，目前研究对镁渣的加工处理方法较为复杂，且镁渣成分由于原料成分、炼镁工艺、出炉冷却方式等导致其成分和结构差异较大的问题，在实际应用中产品的效果也差异较大。

综上所述，有必要对镁渣应用于重金属污染土壤修复及调理技术领域的加工技术进行改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有镁渣制备土壤调理剂或肥料过程中，镁渣成分由于水淬、风冷和炉冷等冷却方式、原料成分及炼镁工艺的不同导致其成分和结构差异较大的问题，提供了一种兼具肥料与重金属钝化能力的土壤调理剂的制备及使用方法。

镁渣中介稳相的β-硅酸二钙具有较强的水化活性，可对土壤中重金属起到固化作用。同时也是优良的生物活性材料，可缓慢释放Si离子，起到硅肥的作用。本发明利用机械制粉技术制备微米级镁渣，通过微波低温快速合成，制备出了一种兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂。

一种兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂的制备，包括以下步骤：

(1)称取一定量的镁渣和稳定剂于球磨罐中，添加一定质量的磨球，使磨球于材料的质量比保持在一定比例，进行球磨。

所述混合质量比为镁渣：稳定剂＝1～5：1。所述稳定剂为磷酸二氢钾和磷酸三钾等。

所述磨球直径为3～15mm，氧化锆材质。所述球磨条件为：磨球与材料质量比20～40:1，主盘旋转速度300～500r·min^-1，球磨时间为1～8小时。

(2)将上述粉料放入微波高温炉中，在氮气保护下对其进行微波烧结处理，得到兼具肥效功能与重金属钝化能力的土壤调理剂。