CN105001020A - 一种具备钝化重金属作用的复混肥及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业肥料技术领域，具体公开一种具备钝化重金属作用的复混肥及其制备方法和用途。本发明的复混肥由以下质量百分比的原料组成：氮元素15-22％，磷元素8-16％，钾元素10-15％，熟石灰5-7％，凹凸棒土1-3％，食用菌渣5-10％，辅料余量。本发明提供的复混肥不仅能够促进植物生长，同时还能够减少土壤中的活性态的重金属，减少植物对重金属的吸收，降低环境危害。

Description

一种具备钝化重金属作用的复混肥及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及农业肥料技术领域，特别涉及一种具备钝化重金属作用的复混肥及其制备方法和用途。

背景技术

随着工业化、农业化的快速发展以及城市化进程的加快，冶金、制造等行业的快速发展，农药、化肥等农业化学品输入，造成了大量农田土壤的重金属污染，根据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》，中国农田土壤点位超标率为19.4％，前几位的污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅等重金属污染物，对土壤环境造成严重的污染，并且进入动植物体内，通过食物链进入人体，对人群健康产生危害。

目前针对农田重金属污染土壤的修复主要采用的方法有物理法、化学法、生物法以及一些农艺调控方法。其中物理方法，例如客土法、萃取法处理彻底，速度较快，然而物理法的成本比较高，不适用于大范围的农田土壤修复。生物方法是一种绿色的方法，但是一般修复周期比较长，不能彻底的解决农田土壤重金属污染问题。化学方法有化学淋洗法，该方法向土壤中加入淋洗剂，将土壤中重金属清洗出来，进行处理。该方法需要向土壤中加入化学药剂，易形成二次污染，同时淋洗剂一般不能重复利用，因此成本比较高。

我国南方地区土壤背景值高，由于矿业发达和本身地貌特征，土壤中重金属含量较高。以湖南地区为例，有色金属矿区的主要分布地区，由有色金属矿山引起的铅、镉、汞、砷等重金属污染面积达2.8万km²，占全省总面积的13％。长沙、株洲、衡阳、郴州等地区的典型矿冶污染土壤中重金属污染严重，湖南大部分农田种植水稻，产量高，但是由于大米重金属超标问题，近年来给农民造成了很多损失，亟需开发一种新型肥料解决重金属污染问题。

发明内容

本发明旨在克服现有复混肥无法解决重金属污染问题的技术缺陷，提供一种能够解决农田重金属污染问题的新型复混肥及其制备方法和用途。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种具有重金属钝化功能的复混肥，由以下质量百分比的原料组成：氮元素15-22％，磷元素8-16％，钾元素10-15％，熟石灰5-7％，凹凸棒土1-3％，食用菌渣5-10％，辅料余量。该原料组成的复合肥，在保持肥料给土壤植物提供氮磷钾等生长必需元素的基础上，还能够对土壤中重金属起到钝化作用，并且，该复混肥成粒后，能够先释放钝化药剂，将土壤中重金属钝化，然后再释放营养元素，对植物提供营养。

优选的，所述氮元素由硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸纳、硝酸钙中的至少一种提供；所述磷元素由磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸铵、磷酸氢钙、含磷钢渣中的至少一种提供；所述钾元素由氯化钾、硫酸钾、钾石盐、钾镁盐、光卤石、硝酸钾中的至少一种提供。

优选的，所述熟石灰的主要化学成分为氢氧化钙。

优选的，所述凹凸棒土的主要化学成分为含水链层状富镁铝硅盐矿物。凹凸棒土的晶体结构式为Mg₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)₄·4H₂O，属于海泡石族，在一般性肥料中凹凸棒土通常作为土壤改良剂，由于凹凸棒土的阳离子交换能力强，能够起到保水的作用。在本发明中，凹凸棒土除了以上的作用外，还利用了对土壤中的重金属的强吸附性，同时能够通过离子交换的方式固定重金属，对土壤中重金属起到钝化作用，还能够提高土壤肥力，为土壤提供微量元素，同时，在本发明的复混肥中，做成复混肥的颗粒包膜，起到缓释的作用。

优选的，所述食用菌渣包括木屑、微生物菌或蘑菇残渣中的至少一种。随着人们对食用菌的需求不断扩大，食用菌渣的产量逐年上升，我国每年至少生产400万吨食用菌渣，大多数栽培人员将食用菌渣丢弃或焚烧，不仅容易滋生病菌，还造成资源的极大浪费。本发明将食用菌渣作为生物有机肥投加到土壤中，能够为土壤提供氮元素和磷元素，同时食用菌渣能够将土壤中有效态的重金属离子络合，生成难容性的络合物，实现土壤中重金属的去除功能，也充分实现了废物的利用。

优选的，所述辅料选自含水镁铝硅酸盐、秸秆粉碎渣、畜禽粪便中的至少一种。

优选的，所述复混肥的平均粒径为5mm-7mm，该粒径的复混肥，在施用后，能够速度适中进行释放。

另一方面，提供一种上述复混肥的制备方法，制备方法包括：

(1)将含氮元素、磷元素、钾元素的原料以及辅料混合后生产加工制成颗粒，喷洒蒸馏水将颗粒表面湿润；

(2)再将熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣磨碎，过筛后，均匀的沾涂于颗粒表层，形成复混肥。

优选的，所述将含氮元素、磷元素、钾元素的原料以及辅料混合后生产加工制成颗粒的平均粒径为3mm-5mm，即步骤(1)中制成颗粒的平均粒径为3mm-5mm。优选的，可通过挤压造粒等复混肥工艺流程进行生产加工制成颗粒。

优选的，将熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣用研磨机磨碎后，过20-30目筛子。

优选的，所述喷洒蒸馏水将颗粒表面湿润后的湿度为15-20％，该湿度能够保证成粒后的化肥维持良好的性能，同时又能够使足够的熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣包裹在颗粒外。

再另一方面，提供一种上述复混肥的用途，所述复混肥能够用于钝化土壤中的重金属，治理土壤重金属超标问题，同时为植物提供营养。

本发明的有益效果在于：本发明的组合物首次应用于土壤修复。提供一种具备钝化土壤中重金属功能的复混肥及其制备方法和用途，不仅能够作为化肥促进植物生长，同时还能够减少土壤中的活性态的重金属，减少植物对重金属的吸收，降低环境危害。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

实施例1

本实施例提供一种具备土壤重金属钝化功能的复混肥及其制备方法和用途。该肥料的组成成分如下：

氯化铵35份(氮元素15％)、磷酸钙28份(磷元素10％)、氯化钾20份(钾元素10％)、熟石灰7份(质量百分数5％)、凹凸棒土5份(质量百分数1％)，食用菌渣4份(质量百分数8％)，其余部分为辅料，辅料为秸秆粉碎渣。

该肥料的制备方法是：

将氯化铵、磷酸钙、氯化钾以及秸秆粉碎渣四种物质混合后，经过挤压造粒等复混肥工艺流程进行生产加工，生成3mm的颗粒状化肥；

将熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣用研磨机磨碎后，过30目筛子；

将制备好的化肥颗粒均匀喷水，水分含量达到15％，将熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣的粉末与喷水后的化肥颗粒均匀搅拌，直至混匀为止，得到平均粒径为5mm，25℃烘干，制成具有土壤重金属钝化功能的复混肥。选取水稻作为试验对象，试验周期为2个月，配置5mg/kg镉(Cd)污染土壤，进行盆栽试验，每盆施用肥料量相同，其功能验证效果见表1。

表1实施例1复混肥的验证结果

由表1可以看出，采用复混肥的试验组比对照组的植株重量增加了15.4％，其植株中的重金属含量减少了81.3％。能够显著的提高植株的生长，并且能够减少重金属进入植物的量。

实施例2

本实施例提供一种具备土壤重金属钝化功能的复混肥及其制备方法和用途。该肥料的组成成分如下：

碳酸氢铵30份(氮元素17％)、磷酸铵35份(磷元素12％、氮元素1％)、硝酸钾15份(钾元素12％、氮元素2％)、熟石灰15份(质量百分数7％)、凹凸棒土3份(质量百分数1％)，食用菌渣2份(质量百分数5％)，辅料为畜禽粪便。

该肥料的制备方法是：

将碳酸氢铵、磷酸铵、硝酸钾以及辅料出勤粪便四种物质混合后，通过挤压造粒等复混肥工艺流程进行生产加工，生成4mm的颗粒状化肥；

将熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣用研磨机磨碎后，过30目筛子；

将制备好的化肥颗粒均匀喷水，水分含量达到18％，将熟石灰、凹凸棒土、食用菌的粉末与喷水后的化肥颗粒均匀搅拌，直至混匀为止，得到平均粒径为5mm，25℃烘干，具有土壤重金属钝化功能的复混肥。选取西红柿作为试验对象，试验周期为1个月，配置150mg/kg铅(Pb)污染土壤，进行盆栽试验，每盆施用肥料量相同，其功能验证效果见表2。

表2实施例2复混肥的验证结果

由表2可以看出，采用复混肥的试验组比对照组的植株重量增加了10.1％，其植株中的重金属含量减少了91.1％。能够显著的提高植株的生长，并且能够减少重金属进入植物的量。

实施例3

本实施例提供一种具备土壤重金属钝化功能的复混肥及其制备方法和用途。该肥料的组成成分如下：

硝酸钙20份(氮元素22％)、磷酸氢钙25份(磷元素16％)、钾石盐12份(钾元素15％)、熟石灰25份(质量百分数7％)、凹凸棒土5份(质量百分数3％)，食用菌渣13份(质量百分数10％)，辅料为秸秆粉碎渣。

该肥料的制备方法是：

将硝酸钙、磷酸氢钙、钾石盐以及辅料秸秆粉碎渣四种物质混合后，通过挤压造粒等复混肥工艺流程进行生产加工，生成5mm的颗粒状化肥；

将熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣用研磨机磨碎后，过30目筛子；

将制备好的化肥颗粒均匀喷水，水分含量达到20％，将熟石灰、凹凸棒土、食用菌的粉末与喷水后的化肥颗粒均匀搅拌，直至混匀为止，得到平均粒径为7mm，25℃烘干，具有土壤重金属钝化功能的复混肥。选取玉米作为试验对象，试验周期为3个月，配置25mg/kg砷(As)污染土壤，进行盆栽试验，每盆施用肥料量相同，其功能验证效果见表3。

表3实施例3复混肥的验证结果

由表3可以看出，采用复混肥的试验组比对照组的植株重量增加了48％，其植株中的重金属含量减少了94.6％。能够显著的提高植株的生长，并且能够减少重金属进入植物的量。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有重金属钝化功能的复混肥，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：

氮元素15-22％，磷元素8-16％，钾元素10-15％，熟石灰5-7％，凹凸棒土1-3％，食用菌渣5-10％，辅料余量。

2.如权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述氮元素由硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸纳、硝酸钙中的至少一种提供；

所述磷元素由磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸铵、磷酸氢钙、含磷钢渣中的至少一种提供；

所述钾元素由氯化钾、硫酸钾、钾石盐、钾镁盐、光卤石、硝酸钾中的至少一种提供。

3.如权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述凹凸棒土的主要化学成分为含水链层状富镁铝硅盐矿物。

4.如权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述食用菌渣包括木屑、微生物菌或蘑菇残渣中的至少一种。

5.如权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述辅料选自含水镁铝硅酸盐、秸秆粉碎渣、畜禽粪便中的至少一种。

6.如权利要求1所述的复混肥，其特征在于，所述复混肥的平均粒径为5mm-7mm。

7.一种复混肥的制备方法，其特征在于，所述复混肥为权利要求1-6中任意一项所述的复混肥，所述制备方法包括：

(1)将含氮元素、磷元素、钾元素的原料以及辅料混合后生产加工制成颗粒，喷洒蒸馏水将颗粒表面湿润；

(2)再将熟石灰、凹凸棒土、食用菌渣磨碎，过筛后，均匀的沾涂于颗粒表层，25℃烘干，形成复混肥。

8.如权利要求7所述的复混肥的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中制成颗粒的平均粒径为3mm-5mm。

9.如权利要求7所述的复混肥的制备方法，其特征在于，所述喷洒蒸馏水将颗粒表面湿润后的湿度为15-20％。

10.一种如权利要求1-6中任意一项所述复混肥的用途，其特征在于，所述复混肥能够用于钝化土壤中的重金属，治理土壤重金属超标问题，同时为植物提供营养。