一种微生物发酵铁矿尾砂生物肥料及其制备方法与流程

本发明属于生物肥料，特别涉及一种微生物发酵铁矿尾砂生物肥料及其制备方法。

背景技术：

1、我国每年铁矿尾砂产量在5.5亿吨左右，综合利用率30.13%，国内目前处理方式主要是物理处理（再选回收、井下充填、建材利用、生态修复）和化学处理（利用元素间的置换作用生产高值产品）两种。这两种处理方式均存在弊端：物理处理方式存在量多处理难、经济性受限、高值化待突破的问题；化学处理方式存在综合利用率低且又有新的固、液体废弃物产生等问题。

2、现行的ny 525、ny 884、ny/t 798以及gb 20287肥料标准仅仅是对有机质含量、活性菌数量、总养分、杂菌数、含水量以及限量元素含量有单独的标准要求，且每个标准都具有局限性。使用者在具体应用时对于选用哪种商品肥料难以抉择。

3、因此，如何提供一种微生物发酵铁矿尾砂生物肥料及其制备方法，是铁矿尾砂如何消纳处理领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种微生物发酵铁矿尾砂生物肥料及其制备方法。利用微生物发酵技术对铁矿尾砂进行发酵，制备的生物肥料用于土壤改良及农业生产。通过特定微生物（细菌）分泌的有机酸、荚膜多糖及酶类物质，利用它们的协同作用实现酸溶、络合与晶格破坏，将铁矿尾砂中难溶的硅酸盐进行处理，释放出枸溶或可溶性的硅、钙、镁、钾、磷、铁等元素，该过程不依赖直接对矿砂的吞噬，而是非特异性化学分化的驱动，核心在于菌群扩繁代谢产物对硅酸晶体的热力学原理。本发明综合了有机肥、生物有机肥、复合微生物肥料以及微生物菌剂、硅肥、非水溶中量元素肥料的功能，并且在此基础上经过微生物发酵还从铁矿尾砂中活化出了硅、钙、镁、 铁等元素，使用一种肥料就实现既能养地活化土壤又能提供营养补充元素的目的。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种微生物发酵铁矿尾砂生物肥料，按重量份计，包括以下原料：木炭粉200-290份、尿素粉12.6-15.1份、胶冻样芽孢杆菌12份、枯草芽孢杆菌1份、巨大芽孢杆菌6.0份、铁矿尾砂675.9-767.5份。

4、优选的，所述生物肥料的碳氮比为25-30：1；所述木炭粉的含碳量为60-87%；所述尿素粉的含氮量为46%。木炭粉为微生物发酵扩繁提供碳源，尿素为微生物发酵扩繁提供氮源。

5、优选的，所述胶冻样芽孢杆菌的活菌含量为100亿/克，所述枯草芽孢杆菌的活菌含量为1000亿/克，巨大芽孢杆菌的活菌含量为100亿/克。

6、本发明选用枯草芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌复配作为发酵剂，主要是利用其细菌间相互包容、共同协同、相互增效的特点，以及在发酵过程中对温度、氧气、水分的需求相同的特点。

7、枯草芽孢杆菌具有强大的分解能力和生物活性，能够有效地将有机废弃物转化为优质有机肥。其分泌的胞外酶能够降解多种有机物质，如纤维素、半纤维素、木质素等，从而促进有机废弃物的分解和转化。此外，枯草芽孢杆菌还能产生多种生物活性物质，如植物生长调节剂、抗生素等，具有提高作物产量和品质、抑制病原菌等作用。在发酵过程中，枯草芽孢杆菌可以作为发酵微生物的重要组成部分。通过添加枯草芽孢杆菌菌剂，可以加速有机废弃物的分解和转化，提高有机肥的营养成分和生物活性。同时，枯草芽孢杆菌还能促进发酵过程中的微生物群落平衡，减少有害物质的产生，保证有机肥的品质和环境友好性。

8、胶冻样芽孢杆菌（paenibacillus mucilaginosus）也叫做硅酸盐菌，在发酵中主要发挥‌矿物分解、养分活化、腐殖质促进及菌群调控‌四大核心作用，是将矿源废弃物转化为高效生物有机肥的关键功能菌 。作用是分解矿质废弃物中植物无法直接吸收的硅酸盐元素，将其转化为可吸收的养分，同时改良土壤结构。这种菌能分泌有机酸和酶，慢慢溶解这些尾砂，把里面的硅、钙、镁、磷、钾元素释放出来供植物利用。

9、巨大芽孢杆菌（bacillus megaterium）具有分解有机物、促进植物生长、解磷固氮、生物防治及工业酶生产等功效。能分泌多种酶和有机酸，分解发酵物料中的有机物质（如纤维素、蛋白质），释放氮、磷、钾等养分供植物吸收。同时，其解磷能力可将铁矿尾砂中难溶的磷转化为植物可利用的形态，改善土壤肥力。该菌通过竞争营养、分泌抗菌物质（如脂肽类抗生素）等方式，抑制病原微生物（如真菌、细菌）的生长，减少植物病害。通过产生植物激素（如吲哚乙酸）或诱导植物自身激素合成，促进根系发育，增强植物抗逆性。

10、本发明还提供了上述的一种微生物发酵铁矿尾砂生物肥料的制备方法，包括以下步骤：

11、（1）菌粉混合：将木炭粉和尿素粉、枯草芽孢杆菌进行混合得到枯草合成粉，将枯草合成粉同胶冻样芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌在搅拌机内进行搅拌复混，得到复合菌粉；

12、（2）载体预混：将复合菌粉同铁矿尾砂在搅拌机内进行搅拌复混，复混过程中用喷雾器将水雾喷洒在物料上，保持物料含水率；

13、（3）一次发酵：将步骤（2）所得物料送入发酵槽或堆垛进行发酵，期间检测ph值变化并进行调整；

14、（4）陈化：将一次发酵后的物料转入陈化车间进行二次堆放发酵，每天观测堆垛温度变化，直至堆体内温度与环境温度一致，完成陈化；

15、（5）造粒：将陈化后的物料在造粒车间进行造粒，低温烘干，即得。

16、优选的，步骤（1）中，所述搅拌复混的转速为80-120转/分钟，时间为5-10分钟。

17、优选的，步骤（2）中，所述搅拌复混的转速为120-180转/分钟，时间为10-15分钟；所述保持物料含水率为50-60%。

18、优选的，步骤（3）中，所述发酵的温度为30-35℃，时间为12-15天，期间物料水分含量≥30%，含氧量为5-10%；使用氨基酸或生石灰进行调整ph值，保持为6.5-7.0。所述发酵槽的高度为0.8-1.5米，所述堆垛的地面做防渗漏处理。

19、步骤（3）中，低于15℃则菌种活性差影响扩繁从而发酵缓慢，且氮素转化异常；高于40℃微生物活性受抑制或死亡（胶冻样芽孢杆菌适宜的扩繁温度在25-37℃，枯草芽孢杆菌适宜的扩繁温度在28-37℃，巨大芽孢杆菌适宜的扩繁温度在28-35℃）并能够增加氮素损失。因此温度达到35℃时需翻抛降温。发酵过程中会产生热量从而蒸发水分，水分含量少，微生物活动受到抑制，升温及发酵困难；水分过多会造成通透性不好，形成厌氧环境，升温缓慢，影响菌落扩繁发酵缓慢。因此当水分含量低于30%时，配合翻抛进行喷水补充水分。发酵过程中需要充足的氧气，如果堆垛太过密实或水分含量高，氧气难以进入，会导致氧气供给不足，微生物生长繁殖缺氧，使代谢过程不完全，因此要求含氧量为5-10%。为保证发酵槽物料含氧量，可以在槽的底部增设曝气装置。

20、判断发酵完成的依据：有淡淡的泥土味或霉香味，颜色呈黑褐色，质地疏松细腻，翻堆后堆温降至环境温度。

21、优选的，步骤（4）中，所述陈化的时间为15-20天。陈化使物料彻底发酵并活化。

22、优选的，步骤（5）中，所述低温烘干时，烘干机进口温度不高于40℃；所述造粒形式选自圆盘造粒、搅齿造粒、滚筒造粒中的一种。

23、优选的，步骤（5）中在造粒完成后，采用包膜机对成品颗粒进行包膜。

24、整个发酵、陈化、造粒过程没有废气、废水排出及固体废弃物残留。

25、与现有技术相比，本发明提出了一种利用生态处理法对铁矿尾砂进行微生物发酵制备生物肥料的方法，相比目前的处理方式具备以下优点：一是综合利用率高，可达到100%；二是安全环保，生产过程中没有新的固体、液体及气体废弃物产生；三是工艺简单，进行单纯的微生物发酵；四是产品高值化，发酵后的产品符合肥料标准，可作为农业生产资料广泛使用；五是市场前景广阔，发酵后的产品兼具复合微生物肥料、土壤调理剂、硅肥、生物有机肥、有机肥料及微生物菌剂、非水溶中量元素肥料的特点和功能，市场需求潜力巨大，可实现固废消纳与农业生产资料补充的双赢。