CN110079330B

CN110079330B - 制造土壤改良剂的组合物、土壤改良剂及土壤改良方法

Info

Publication number: CN110079330B
Application number: CN201910072257.0A
Authority: CN
Inventors: 金容奎; 朴正勋; 金准; 文德铉
Original assignee: Hearing Aid Industry Co ltd
Current assignee: Hearing Aid Industry Co ltd
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2019-01-25
Publication date: 2020-10-23
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: CN110079329B; CN110079330A; CN110079329A; KR101937980B1

Abstract

本发明公开了制造土壤改良剂的组合物、土壤改良剂和土壤改良方法。公开的土壤改良剂包括铝土矿残留物100重量份、固化剂5～15重量份、增稠剂5～25重量份、水7.5～10重量份和肥料成分1～10重量份。

Description

制造土壤改良剂的组合物、土壤改良剂及土壤改良方法

技术领域

本发明公开了用于制造土壤改良剂的组合物、土壤改良剂和土壤改良方法。具体地，公开了用于制造能够将酸性土壤改良成pH 6.0～8.0范围内的土壤的土壤改良剂的组合物、土壤改良剂及土壤改良方法。

背景技术

通常50％以上的韩国土壤由花岗岩和花岗片麻岩组成，由于夏季降雨集中，导致土壤流失并由此钙(Ca)被淋洗，以及化肥的过多使用等原因，造成土壤逐渐酸化。

尤其最近随着酸性降雨的频率增加，土壤酸化进一步加快，造成农业生产性和山林的树木生长大幅降低。

为了使所述酸化土壤中和，通常使用碳酸钙(CaCO₃)或生石灰(CaO)等，但石灰使用过多，容易降低土壤中镁(Mg)和钙(Ca)之比，导致缺镁(Mg)。

虽然这种化学处理方法可以中和酸化土壤，但另一方面存在如下问题：当与水分接触时，产生热量，从而显著地减少土壤中存在的具备自然净化能力的有益微生物，进而降低土壤的自然净化能力，而且破坏土壤的物理、化学方面的平衡，从而降低土壤的再生能力，进而伤害作物。

发明内容

本发明一实施例提供制造能够将酸性土壤改良成pH 6.0～8.0范围内的土壤的土壤改良剂的组合物。

本发明的另一实施例提供利用制造所述土壤改良剂的组合物来制造的土壤改良剂。

本发明的又一实施例提供利用所述土壤改良剂的土壤改良方法。

本发明一方面提供制造土壤改良剂的组合物，包括：

铝土矿残留物100重量份；

固化剂5～15重量份；

增稠剂5～25重量份；

水7.5～10重量份；以及

肥料成分1～10重量份。

所述铝土矿残留物可包括SiO₂ 5～40重量百分比、Al₂O₃ 15～25重量百分比、Fe₂O₃10～45重量百分比、CaO 1～10重量百分比、MgO 0～3重量百分比、K₂O 0～5重量百分比、Na₂O 2～15重量百分比、TiO₂ 3～15重量百分比、MnO0～1重量百分比、P₂O₅ 0～1重量百分比和水5～45重量百分比，并具有10～15的pH。

所述固化剂可以包括糖蜜、阿拉伯胶、海藻酸钠、丙三醇、明胶、微晶纤维素、沥青、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、氧化铝溶胶、水泥、聚磷酸钠、木质素磺酸盐、聚乙烯醇、聚二乙醇、表面活性剂、淀粉、热固性树脂原料或这些组合。

所述增稠剂可以包括膨润土、黏土、高岭土、绢云母、滑石粉、酸性白土、轻石、硅砂、硅石、沸石、珠光体、蛭石、糠、锯末、木质粉末、纸浆絮凝物、大豆粉或者这些组合。

所述肥料成分包括尿素、磷酸、钾、锰、硼或这些组合。

本发明另一方面提供：

利用制造所述土壤改良剂的组合物制造的土壤改良剂。

本发明另一方面提供：

包括将所述土壤改良剂投入到酸性土壤的步骤的土壤改良方法。

所述酸性土壤的pH可以为4～6，所述土壤改良剂的pH可以为10～11。

所述土壤改良剂对所述酸性土壤100重量份的投入量可以为1～10重量份。

所述土壤改良方法还可包括：养护所述酸性土壤和所述土壤改良剂的混合物的步骤。

利用本发明一实施例的制造土壤改良剂的组合物来制造的土壤改良剂能够防止或抑制因重金属洗脱而引起的土壤和地下水污染，同时通过中和酸性土壤来提供有利于植物生长的土壤，从而提升植物种子的发芽率。

附图说明

图1是本发明一实施例的土壤改良剂的模式图；

图2是显示根据土壤改良剂的添加比率和养护期间的经改善的土壤的pH的图表。

符号说明

10：土壤改良剂； 11：铝土矿残留物；

12：固化剂； 13：增稠剂；

14：肥料成分。

具体实施方式

下面详述本发明一实施例的用于制造土壤改良剂的组合物。

本发明一实施例的用于制造土壤改良剂的组合物包括：铝土矿残留物100重量份、固化剂5～15重量份、增稠剂5～25重量份、水7.5～10重量份和肥料成分1～10重量份。

所述铝土矿残留物(bauxite residue)是指赤泥、赤土或者猩红粘土(scarletclay)，是从铝土矿矿物中通过拜耳(Bayer)工艺制造氢氧化铝(Al(OH)₃)和氧化铝(Al₂O₃)的过程中产生的废弃物。

所述铝土矿残留物可以包括SiO₂ 5～40重量百分比、Al₂O₃ 15～25重量百分比、Fe₂O₃ 10～45重量百分比、CaO 1～10重量百分比、MgO 0～3重量份百分比、K₂O 0～5重量百分比、Na₂O 2～15重量百分比、TiO₂ 3～15重量百分比、MnO 0～1重量百分比、P₂O₅ 0～1重量百分比和水5～45重量百分比。

所述铝土矿残留物的pH为10～15。

所述固化剂的作用在于使包括其的用于制造土壤改良剂的组合物颗粒化。如果所述用于制造土壤改良剂的组合物含包含肥料成分时，则这样的固化剂既不降低所述肥料成分的品质，又可以确保物理、化学方面的稳定性。

所述用于制造土壤改良剂的组合物与后述的土壤改良剂的不同之处在于，与所述土壤改良剂不同，没有颗粒化，并且与所述土壤改良剂相比水量少。

所述固化剂可以包括糖蜜、阿拉伯胶、海藻酸钠、丙三醇,明胶、微晶纤维素、沥青、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、氧化铝溶胶、水泥、聚磷酸钠、木质素磺酸盐、聚乙烯醇、聚二乙醇、表面活性剂、淀粉、热固性树脂原料或这些组合。

当所述固化剂的含量与所述铝土矿残留物100重量份相比小于5重量份时，制造所述土壤改良剂时的用水量会增加，从而使固体物之间发生凝结现象，当超过15重量份时，制造所述土壤改良剂时的用水量减少，从而不能顺利实现颗粒化(granulation)。

所述增稠剂具有通过与其它物质混合来将其它物质相互粘着在一起的性质。所述增稠剂具有吸收水后本身的体积膨胀10倍以上的性质，并且由于不具有化学活性，不影响粘着的其它物质的化学特性。

所述增稠剂可以包括膨润土、黏土、高岭土、绢云母、滑石粉、酸性白土、轻石、硅砂、硅石、沸石、珠光体、蛭石、糠、锯末、木质粉末、纸浆絮凝物(pulp floc)、大豆粉(soybean flour)或者这些组合。

当所述增稠剂的含量与所述铝土矿残留物100重量份相比小于5重量份时，包括在所述土壤改良剂中的多个成分的洗脱速度过快，当超过25重量份时，在制造所述土壤改良剂时，不仅不易实现颗粒化，而且包括在所述土壤改良剂中的多个成分不易洗脱。

当所述肥料成分的含量与所述铝土矿残留物100重量份相比小于1重量份时，肥料添加效果微乎其微，当超过10重量份时，可能会产生农药危害。

所述肥料成分可以包括尿素、磷酸、钾、锰、硼或这些组合。

关于用于制造所述土壤改良剂的组合物，当所述水的含量与所述铝土矿残留物100重量份相比小于7.5重量份时，制造所述土壤改良剂时的颗粒化比率下降，当超过10重量份时，固体物之间产生凝结现象而产生块。

本发明另一实施例提供通过使用用于制造所述土壤改良剂的组合物制造的土壤改良剂。

图1是本发明一实施例的土壤改良剂10的模式图。

根据图1，本发明一实施例的土壤改良剂10可以包括铝土矿残留物11、固化剂12、增稠剂13，并可选地包括肥料成分14。

图1中虽然没有图示，土壤改良剂10还可包括水。

下面详述本发明一实施例的土壤改良剂的制造方法。

本发明一实施例的土壤改良剂的制造方法包括：从铝生产工艺中获取铝土矿残留物的S10步骤；烘干所述铝土矿残留物的S20步骤；将所述铝土矿残留物100重量份、固化剂5～15重量份和增稠剂5～25重量份混合获得固体混合物的S30步骤；以及对于所述固体混合物一起所述铝土矿残留物100重量份，将水7.5～10重量份连续或断断续续地添加到成型机的同时使所述成型机旋转的S40步骤。

所述S10步骤中的所述铝生产工艺包括国内外铝生成工艺。

所述S20步骤中的所述烘干可以在100～200℃下执行1～24小时。

所述S30步骤中对于所述铝土矿留物100重量份还可以添加肥料成分1～10重量份。

所述S40步骤中的所述成型机可以是盘式或鼓式成型机。

所述成型机与所述固体混合物的接触面可被构造为相对于重力方向倾斜45～55°。

在所述成型机的所述接触面以30～80rpm的旋转速度旋转的状态下，所述固体混合物可以沿重力方向投入至所述成型机内。其结果，在所述固体混合物以45～55°的倾斜度投入到所述成型机的所述接触面以后，可以沿着所述接触面旋转。

所述接触面的旋转速度和所述接触面的倾斜度确定最终制造的土壤改良剂的大小和强度。

所述S40步骤中所述固体混合物和所述水可以通过互不相同的投入口被投入至所述成型机。例如，所述固体混合物的投入口是剖面为U字形的水路形状，所述水的投入口是喷嘴形状。

在所述S40步骤之后，所述土壤改良剂的制造方法还可以包括烘干所述S40步骤的结果物(即，颗粒化的土壤改良剂)的步骤。

下面详细说明本发明一实施例的土壤改良方法。

本发明一实施例的土壤改良方法包括将所述土壤改良剂投入到酸性土壤的步骤。

所述酸性土壤的pH可以是4～6，所述土壤改良剂的pH可以是10～11。

与所述酸性土壤100重量份相比，所述土壤改良剂的投入量是1～10重量份。

如果所述土壤改良剂的投入量在所述范围内，则既不发生农药危害，土壤改良剂的效果也会充分。

所述土壤改良方法还可以包括养护所述酸性土壤和所述土壤改良剂的混合物的步骤。

通过在阻断阳光且通风的空间中自然干燥1～20天来执行所述养护步骤。

所述土壤改良方法可以将pH达4～6的所述酸性土壤改良成pH 6.0～8.0的土壤。

所述土壤改良方法既能抑制或防止因洗脱重金属而造成的土壤和地下水污染，又能提供有利植物生长的土壤。

下面结合多个实施例进一步详述本发明，但本发明并不限于此。

实施例

实施例1～13和比较例1～7：土壤改良剂的制造

首先，将铝土矿残留物(全南灵岩郡三湖面大佛公工团(株)KC在生产氢氧化铝的工艺中产生的微粒不溶性残渣物(SiO₂ 25.8重量百分比、Al₂O₃ 20.8重量百分比、Fe₂O₃23.8重量百分比、CaO 2.68重量百分比、K₂O 0.09重量百分比、Na₂O 10.5重量百分比、TiO₂5.39重量百分比、MnO 0.06重量百分比、P₂O₅ 0.03重量百分比))、固化剂(糖蜜)、增稠剂(膨润土)和肥料成分混合放入造粒系统后搅拌一分钟。结果获得了固体混合物。作为所述肥料成分，使用了钾(南海化学株式会社，氯化钾)、磷酸(KG化学株式会社，熔融过磷酸盐)或者尿素((株)太兴F&G,尿素)。

然后使盘倾斜50°并以40rpm的旋转速度来使盘式成型机旋转，从而使所述固体化合物慢慢地掉在所述盘里。与此同时通过喷嘴给向所述盘式成型机加水。

然后将所述盘的旋转速度调节成60rpm，旋转20分钟。结果获得了颗粒化的土壤改良剂。

下表1显示制造所述土壤改良剂的铝土矿残留物、糖蜜、膨润土和水的比率。下表1中各数值单位是重量份。

【表1】

评价例

评价例1：土壤改良剂的性状评价

肉眼观察实施例1～13和比较例1～7中制造的土壤改良剂的性状。其结果实施例1～13、比较例3和比较例7中制造的土壤改良剂的颗粒化比率高，也不结块。但由于比较例2和4～5中制造的土壤改良剂的颗粒化比率低，因此表现为实际不适合用作土壤改良剂，比较例1和6中制造的土壤改良剂表现为因固体物之间形成块而实际上不适合用作土壤改良剂。

评价例2：酸性土壤改良效果评价

将实施例2中制造的土壤改良剂以各种比率添加到酸性土壤之后完全混合在一起。然后在养护所述混合物或未进行养护的状态下，评价其物性。所述酸性土壤是采自全南罗州市金川面石井里一带的山地和耕地接合处的土壤，pH在5.0～5.5之间。

(pH测定)

改变土壤改良剂的添加比率和养护期间，然后测定经改善的土壤pH，其结果见图2。图2中1～3％是指对酸性土壤100％的土壤改良剂的重量比(％)。

根据图2，土壤改良剂的添加比率越高，改善的土壤pH越高，养护的土壤与非养护(即，干燥混合)的土壤相比其pH高。根据土壤改良剂的添加比率，提供最高pH的养护期间也不同。

(重金属洗脱试验)

在耕地上喷洒土壤改良剂时，为了调查降雨产生反应后土壤内重金属变化，按如下方法执行重金属洗脱试验，其结果见下表2。下表2中土壤改良剂添加比率是指土壤改良剂对酸性土壤100％的重量比(％)，“N.D.”是指未检出。下表2中各数值单位是mg/kg。

<重金属洗脱试验方法>

在酸性土壤和与其混合的土壤改良剂被填满的柱(20mm)的上部注入降雨(按平均降雨量)后，进行90天的洗脱试验，然后分析残留物(即，酸性土壤+土壤改良剂)。

【表2】

根据上述表2，重金属(As,Cd,Pb,Cr,Cr⁶⁺,Hg,Cu,Ni,Zn)的洗脱量均显示低于参考值。此外重金属的洗脱量与肥料成分的添加与否和其添加量无关，因此预测实施例8-12和比较例7～8中制造的土壤改良剂和在实施例2中制造的土壤改良剂在重金属的洗脱量方面相近。

评价例3：水的涌出速度评价

将实施例2、实施例4、实施例5、比较例3和比较例4中制造的土壤改良剂对于所述评价例2中使用的酸性土100重量百分比(50g)以2重量百分比(1g)的比率均匀混合后，按以下方法进行水的涌出试验，其结果见下表3。

<水的涌出试验方法>

在填满所述土壤改良剂和所述酸性土壤的混合物的柱(20mm)上部慢慢加水。具体地，慢慢加水，其水量完全浸湿所述混合物但不会通过所述混合物而从所述柱底下涌出。然后在所述柱上倒入30ml的水而测定通过所述混合物并从所述柱底涌出的水的涌出速度。在此，水的涌出速度越高，表示土壤改良剂成分的洗脱速度越快。

【表3】

根据上述表3，实施例2、4和5中制造的土壤改良剂的水的涌出速度适当，相反比较例3中制造的土壤改良剂的水的涌出速度太快，比较例4中制造的土壤改良剂的膨润土的量大，因膨润土膨胀过度而造成水的涌出速度过慢。另外，水的涌出速度是依赖土壤改良剂中膨润土的含量比，因此预测实施例8～13和比较例7中制造的土壤改良剂与实施例2中制造的土壤改良剂在水的涌出速度方面相近。

评价例4：生菜种子发芽率试验

作为试验作物，使用了散叶生菜(世界种苗)。使用浓度为200kg/10a，发芽率试验使用的土壤是将商用床土60重量百分比和普通土壤(即，酸性土壤)40重量百分比混合使用。试验是使用32口容器(35cmX16cm)，各处理区分别按32个对象，反复进行三次。试验期间是将公示样本土壤混合处理后播种，观察30天，为防止影响发芽率试验的气象变化，选择玻璃温室进行栽培。发芽率调查是播种后次日开始肉眼观察了21天。

【表4】

根据上述表4，显示包含肥料成分的实施例8～13中制造的土壤改良剂与不包含肥料成分的实施例1～7和比较例1～6中制造的土壤改良剂相比发芽率高。另外，显示包含特定含量范围(即，对所述铝土矿残留物100重量份为1～10重量份的肥料成分)的实施例8～12中制造的土壤改良剂与包含脱离所述特定含量范围的肥料成分的实施例13和比较例7中制造的土壤改良剂相比发芽率高。尤其包含肥料成分磷酸的实施例9、11和12制造的土壤改良剂与包含肥料成分尿素或钾的实施例8和10中制造的土壤改良剂相比发芽率更高。包含肥料成分即大量磷酸(即，对铝土矿残留物100重量份为11重量份的磷酸)的比较例7中制造的土壤改良剂表现为发芽率极低，其原因可能是大量磷酸导致了农药危害。

虽然通过参考附图和实施例来说明了本发明，但这仅是示例；本领域的普通技术人员应当理解：可以进行各种修改和等同替代。因此，本发明的实质保护范围应由所附权利要求的技术构思来限定。

Claims

1.一种用于制造土壤改良剂的组合物，其特征在于，

包括：

铝土矿残留物100重量份；

固化剂5～15重量份；

增稠剂5～25重量份；

水7.5～10重量份；以及

肥料成分1～10重量份；

所述固化剂为糖蜜；

所述增稠剂包括膨润土、黏土、高岭土、绢云母、滑石粉、酸性白土、轻石、硅砂、硅石、沸石、珠光体、蛭石、糠、锯末、木质粉末、纸浆絮凝物、大豆粉或者这些组合；

所述肥料成分包括尿素、磷酸、钾、锰、硼或这些组合。

2.根据权利要求1所述的用于制造土壤改良剂的组合物，其特征在于，

所述铝土矿残留物包括：SiO₂ 5～40重量百分比、Al₂O₃ 15～25重量百分比、Fe₂O₃ 10～45重量百分比、CaO 1～10重量百分比、MgO 0～3重量百分比、K₂O 0～5重量百分比、Na₂O 2～15重量百分比、TiO₂ 3～15重量百分比、MnO 0～1重量百分比、P₂O₅ 0～1重量百分比和水5～45重量百分比，并具有10～15的pH。

3.一种土壤改良剂，其特征在于，

所述土壤改良剂是利用根据权利要求1或权利要求2所述的用于制造土壤改良剂的组合物来制造的。

4.一种土壤改良方法，其特征在于，

包括将根据权利要求3所述的土壤改良剂投入到酸性土壤的步骤。

5.根据权利要求4所述的土壤改良方法，其特征在于，

所述酸性土壤的pH为4～6，所述土壤改良剂的pH为10～11。

6.根据权利要求4所述的土壤改良方法，其特征在于，

所述土壤改良剂对所述酸性土壤100重量份的投入量为1～10重量份。

7.根据权利要求4所述的土壤改良方法，其特征在于，

还包括：养护所述酸性土壤和所述土壤改良剂的混合物的步骤。