一种磷尾矿耦合松土剂制备酸性土壤调理剂的方法与流程

本发明涉及土壤修复与肥料增效，具体涉及一种磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂的制备方法及其应用。

背景技术：

1、酸性土壤在全球分布广泛，其引起的铝/锰毒害、盐基离子淋失、土壤结构恶化等问题严重制约了全球农业的可持续发展。传统的酸性土壤改良剂主要为石灰等无机类材料，虽然能快速中和酸性，但长期单一施用会导致土壤板结、养分失衡以及土壤复酸化。

2、磷尾矿（pt）是磷肥工业排放量较大的固体副产物，全国年增量较大，传统堆存不仅浪费土地资源而且容易造成环境污染。然而，pt富含钙、镁矿物（如白云石）及微量元素，呈弱碱性；硅锰渣（sms）则富含硅、钙、锰等植物有益元素；膨润土则是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产。将上述固废资源化利用于酸性土壤修复，符合绿色低碳发展要求。

3、传统的磷尾矿改良剂虽能中和酸性，但因其缺乏有机质和生物活性组分，长期施用会导致土壤板结。因此，开发一种既能快速脱毒，又能松土破结、生根促长的复合材料是该领域的迫切需求。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂的制备方法及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂，由磷尾矿、硅锰渣、生石灰粉和聚谷氨酸螯合型生物松土剂混合后的干混基体与硅酸钠水溶液按质量比1∶1混合形成浆体后、经造粒得到，或者

4、由磷尾矿、钙基膨润土、生石灰粉和聚谷氨酸螯合型生物松土剂混合后的干混基体与硅酸钠水溶液按质量比1∶1混合形成浆体后、经造粒得到。

5、所述磷尾矿中，cao含量为35%-50%，mgo含量为15%-25%，p2o5含量为8%-10%，sio2含量为5%-8%。

6、所述硅锰渣中，sio2含量为35%-45%，al2o3含量为10%-15%，mno含量为7%-9%。

7、所述钙基膨润土中，sio2含量为60%-70%，al2o3含量为15%-25%。

8、所述聚谷氨酸螯合型生物松土剂为粉剂，ca+mg≥10%，包含嗜盐古生菌代谢产物、聚谷氨酸、螯合态镁组分，有机质含量不低于40%。

9、其中，磷尾矿、硅锰渣/钙基膨润土、生石灰粉和聚谷氨酸螯合型生物松土剂的质量比为75-85∶10-15∶2-4∶3-6，优选质量比为77∶15∶3∶5。

10、所述硅酸钠水溶液的质量浓度为3%-5%，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的模数为2-3；优选的，所述硅酸钠水溶液的质量浓度为4%，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的模数为2.3。

11、所述磷尾矿、硅锰渣、钙基膨润土均过100目筛。

12、所得酸性土壤调理剂的颗粒直径为5mm。

13、一种磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂的制备方法，包括如下步骤：

14、（1）将磷尾矿、硅锰渣或钙基膨润土进行球磨或粉碎处理，过100目筛，再将磷尾矿、硅锰渣、生石灰粉和聚谷氨酸螯合型生物松土剂或者将磷尾矿、钙基膨润土、生石灰粉和聚谷氨酸螯合型生物松土剂按一定比例混合均匀，得到干混基体；

15、（2）将硅酸钠水溶液按质量比1∶1加入干混基体中，搅拌形成均匀浆体；

16、（3）将浆体注入颗粒模具中，养护后脱模，得到所述酸性土壤调理剂。

17、步骤（2）中，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为10min。

18、步骤（3）中，养护温度为25-30℃，养护时间为3天。

19、上述磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂或上述方法制备得到的磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂在ph＜5.5强酸性土壤中改良土壤理化性质和/或提升作物抗逆增产中的应用。

20、所述改良土壤理化性质包括将强酸性土壤改良至中性并消除铝毒害，提升土壤肥力和养分。土壤养分包括土壤有效磷含量。

21、所述作物为小白菜。

22、所述酸性土壤调理剂的添加量为3%（表层土壤，折合每亩100-200kg）。

23、本发明的酸性土壤调理剂核心在于构建了“无机矿物脱毒调酸+生物高分子松土保水+微生物代谢生根促长”的三维协同体系。施入土壤后，高分子生物松土剂不仅能打破土壤板结，还能将磷尾矿释放的钙、镁离子原位螯合，防止其在酸性环境中二次沉淀流失。实验证实，该复合剂不仅能将强酸性土壤快速改良至中性并消除铝毒害，更能使作物鲜重较原始土壤提升约14.8倍、较单一无机造粒组提升约3.4倍，实现了工业副产品高值化利用与酸性板结土壤的修复。与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

24、1.传统单纯使用磷尾矿和/或石灰等无机矿物造粒改良土壤，虽然能中和酸度，但对作物产量的提升有限。本发明创造性地引入聚谷氨酸螯合型生物松土剂，聚谷氨酸螯合型生物松土剂不仅能作为保水剂，更能激活磷尾矿惰性养分、重塑土壤微生态，在调酸脱毒效果相当的前提下，作物的生物量迎来了较大增长（实施例1较对比例1鲜重提升3.4倍）。

25、2. 赋予了酸性土壤调理剂颗粒“遇水自崩解”特性，克服了传统造粒释放慢、易引发二次板结的难题。无机固废粉体制成常规硬质颗粒后，在土壤中溶解极其缓慢。本发明利用聚谷氨酸螯合型生物松土剂中高分子组分极强的亲水和吸水膨胀特性，使修复剂颗粒施入土壤接触水分后，能从内部产生强大的膨胀应力，促使颗粒迅速发生“微爆裂”并崩解。这不仅瞬间将磷尾矿的反应接触面积扩大了数倍（实现了速效释放），其膨胀和网络吸持作用更有效撑开了酸性板结土壤的微孔隙，重塑了疏松透气的土壤团粒结构。

26、3. 较好地活化并提升了土壤的保肥供肥能力。酸性土壤极易导致磷、钙、镁等养分被铁铝氧化物固定。本发明中聚谷氨酸螯合型生物松土剂富含的聚谷氨酸大分子带有大量游离羧基，能够将磷尾矿缓慢释放出的ca2+、mg2+等矿质离子迅速捕获并形成螯合态，用于控制速效养分的靶向释放。实验数据（实施例1相较对比例1）证实，这一机制有效防止了养分的二次沉淀，使得处理后的土壤有效磷提升34%、可交换钙提升26%、可交换镁提升41%。

27、4. 消除铝毒并显著促进根系生长。本发明不仅通过磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂快速将强酸性土壤提升至近中性，同时将酸度和剧毒的交换性铝同时控制在更低水平，酸度降低高达97%以上，铝消除高达98%以上；而且能提升土壤肥力，促使作物地下部根长较传统修复组大幅度增加，根系焕发极强活力。

28、5. 绿色环保，经济生态效益显著。本发明的基体材料几乎全部来源于工业固体副产品（磷尾矿、硅锰渣和膨润土），不仅能够消纳工业副产品，还降低了酸性土壤修复剂的生产成本，为大面积的酸性农田改造和耕地质量提升提供了一种高值化、可持续的绿色方案。

1.一种磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂，其特征在于，由磷尾矿、硅锰渣、生石灰粉和聚谷氨酸螯合型生物松土剂混合后的干混基体与硅酸钠水溶液按质量比1∶1混合形成浆体后、经造粒得到，或者

2.根据权利要求1所述的磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂，其特征在于，所述磷尾矿中，cao含量为35%-50%，mgo含量为15%-25%，p2o5含量为8%-10%，sio2含量为5%-8%；

3.根据权利要求2所述的磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂，其特征在于，所述磷尾矿、硅锰渣/钙基膨润土、生石灰粉和聚谷氨酸螯合型生物松土剂的质量比为75-85∶10-15∶2-4∶3-6；和/或所述硅酸钠水溶液的质量浓度为3%-5%，所述硅酸钠水溶液中硅酸钠的模数为2-3；

4.根据权利要求2所述的磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂，其特征在于，所述磷尾矿、硅锰渣、钙基膨润土均过100目筛；和/或

5.权利要求1~4任一所述的磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，搅拌转速为200-300r/min，搅拌时间为10min；和/或步骤（3）中，养护温度为25-30℃，养护时间为3天。

7.权利要求1~4任一所述的磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂或权利要求5~6任一所述方法制备得到的磷尾矿耦合生物松土剂基酸性土壤调理剂在ph＜5.5强酸性土壤中改良土壤理化性质和/或提升作物抗逆增产中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述改良土壤理化性质包括将强酸性土壤改良至中性并消除铝毒害，提升土壤肥力和养分。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述作物为小白菜。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述酸性土壤调理剂的添加量为3%。