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上海寶鋼新型建材科技有限公司:寶武環科利用冶金渣制造含硅復混肥產品

文章來(lai)源:中國寶(bao)武  發布時間:2019-07-13

1.項目背景

自2011年(nian)開始(shi),上海(hai)寶鋼新型建材科技有限公司在(zai)(zai)多(duo)年(nian)冶(ye)金(jin)渣資源(yuan)化研究利(li)用(yong)基礎上,開始(shi)探索冶(ye)金(jin)渣在(zai)(zai)農業中(zhong)(zhong)的(de)應用(yong)方(fang)向,先后與國(guo)際竹(zhu)藤網絡中(zhong)(zhong)心、湖南(nan)雜交水稻研究所、江蘇農科院(yuan)、上海(hai)農科院(yuan)等多(duo)家科研院(yuan)所合作(zuo)(zuo),開發出粉狀硅(gui)(gui)肥(fei)(fei)、顆(ke)粒(li)硅(gui)(gui)肥(fei)(fei)、含(han)硅(gui)(gui)復混肥(fei)(fei)等多(duo)種土壤調理劑及(ji)肥(fei)(fei)料產品(pin),并在(zai)(zai)多(duo)種作(zuo)(zuo)物上進行試驗,研究硅(gui)(gui)肥(fei)(fei)對(dui)作(zuo)(zuo)物生長和土壤環境的(de)影響,積累了(le)豐(feng)富的(de)數據,為冶(ye)金(jin)渣在(zai)(zai)農業中(zhong)(zhong)的(de)應用(yong)打下了(le)堅實基礎。

2.項目情況

以(yi)(yi)冶金渣加(jia)工的(de)硅(gui)肥與傳統大元素化肥相(xiang)結合,開(kai)發的(de)含(han)硅(gui)復(fu)混肥同(tong)時滿足了提供營養和土壤改良的(de)目的(de),且(qie)不會給(gei)用戶(hu)帶來額外人工成本(ben)。本(ben)項目的(de)設(she)計主要基于以(yi)(yi)下幾方(fang)面(mian)考慮:

(1)以(yi)安(an)全(quan)性(xing)高(gao)、有(you)(you)效性(xing)高(gao)的冶金(jin)(jin)渣為(wei)原(yuan)料, 經(jing)過烘干(gan)、粉磨和造(zao)粒等工藝加工而成的硅肥產品,具(ju)有(you)(you)以(yi)下功能:提供(gong)植物生長(chang)所需的多種(zhong)中(zhong)微量元(yuan)素(su),調節土壤(rang)酸(suan)堿度(du)、降低(di)鹽漬化危害、降低(di)土壤(rang)中(zhong)重金(jin)(jin)屬活性(xing)等。

(2)傳(chuan)統硅(gui)(gui)肥產品存在一(yi)些問題,如粉狀(zhuang)硅(gui)(gui)肥吸收(shou)利用率高,但容易造成揚(yang)塵(chen)污(wu)染(ran);以硅(gui)(gui)酸(suan)鈉(na)溶(rong)液為粘結劑造粒的(de)硅(gui)(gui)肥顆粒強度(du)高,但施入(ru)土壤中后難分(fen)散,從而(er)影響(xiang)了植物(wu)的(de)吸收(shou)利用。

(3)普通復混肥(fei)一(yi)般由氮(dan)磷鉀肥(fei)混合而成(cheng),尿素是常用的(de)一(yi)種氮(dan)肥(fei),但(dan)吸(xi)收利用率低(僅30%左右),未吸(xi)收的(de)部分會造成(cheng)大(da)氣、土(tu)壤和水污染(ran)。包膜法(fa)可(ke)以提(ti)高吸(xi)收利用率,但(dan)常見的(de)硫磺或樹(shu)脂包衣(yi)材(cai)料,存在價格高、降解難和影響土(tu)壤質量等問(wen)題,亟待尋找環境友(you)好(hao)型的(de)包膜材(cai)料。

(4)以(yi)冶金渣(zha)加工的粉狀(zhuang)硅肥對尿(niao)素(su)進行包膜(mo),再與磷鉀(jia)肥混(hun)合成(cheng)含硅復(fu)(fu)混(hun)肥,可(ke)以(yi)提供農作物生長(chang)所需(xu)的氮磷鉀(jia)和(he)多種中微量元素(su),尿(niao)素(su)釋(shi)放后形成(cheng)的硅肥空(kong)殼較易分散于土壤中,不(bu)影(ying)響植物吸收利用(yong),另外含硅復(fu)(fu)混(hun)肥還可(ke)以(yi)緩慢(man)改良土壤,是(shi)一種環(huan)境友好型肥料。

圖1 硅包尿素及含(han)硅復混肥

3.技術特點

本項目(mu)是(shi)對多年(nian)的(de)(de)研究(jiu)成果的(de)(de)總結,在項目(mu)過程中,經過長期(qi)的(de)(de)跟蹤(zong)檢測,從大量的(de)(de)鋼鐵(tie)工(gong)業(ye)副產(chan)(chan)物中找(zhao)到安(an)全性(xing)高(gao)、有(you)效成分含量高(gao)的(de)(de)原(yuan)料;長期(qi)對不同(tong)地點(dian)不同(tong)作物的(de)(de)試(shi)驗,確定(ding)了產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)使用(yong)方(fang)法和使用(yong)效果;經過用(yong)戶(hu)的(de)(de)實際使用(yong)驗證,進一(yi)步確定(ding)了產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)應用(yong)效果。本項目(mu)的(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)具有(you)以下特點(dian):

(1)成本低。市場(chang)上目(mu)前(qian)的(de)硅(gui)肥產品,一般以(yi)富硅(gui)礦石為(wei)原(yuan)料(liao),經過煅(duan)燒、粉磨、造粒加工(gong)而(er)成,原(yuan)料(liao)成本高(gao),能(neng)耗高(gao),售價高(gao),而(er)以(yi)精選的(de)冶金渣為(wei)原(yuan)料(liao),可以(yi)省(sheng)去煅(duan)燒環(huan)節,節省(sheng)大量能(neng)耗和生(sheng)產成本,價格更易為(wei)用戶(hu)接受。

(2)安全(quan)性(xing)。原(yuan)料經過長期跟蹤檢測,重金屬含量(liang)遠低于國標限(xian)值,產品(pin)安全(quan)性(xing)有保(bao)障。

(3)使用(yong)方(fang)便。產品設計考慮到用(yong)戶用(yong)肥習慣,將硅(gui)肥與普(pu)通(tong)(tong)氮(dan)磷(lin)鉀肥進行(xing)結合,含(han)硅(gui)復(fu)混(hun)肥與普(pu)通(tong)(tong)復(fu)混(hun)肥使用(yong)方(fang)法一致,不會(hui)帶(dai)來額外用(yong)工成本(ben)。

(4)環保性。一般包(bao)膜(mo)型肥(fei)料存在包(bao)膜(mo)材料難以(yi)降解問題,以(yi)硅(gui)肥(fei)為(wei)包(bao)膜(mo)材料,可以(yi)與土壤融為(wei)一體,不會產生(sheng)難降解問題。

(5)營養均衡。在為植物提(ti)供(gong)生長所需的(de)氮磷鉀元(yuan)(yuan)素同時,還能提(ti)供(gong)硅(gui)鈣鎂等多種(zhong)中(zhong)微(wei)量元(yuan)(yuan)素,持(chi)續補充土壤因不合(he)理耕作而缺失(shi)的(de)中(zhong)微(wei)量元(yuan)(yuan)素。

(6)土(tu)壤(rang)調理功能(neng)。本產品具有調節土(tu)壤(rang)pH值,鈍化(hua)(hua)重金屬等(deng)一般化(hua)(hua)肥產品不具有的土(tu)壤(rang)調理功能(neng),可(ke)以長期(qi)的改(gai)善土(tu)壤(rang)環(huan)境。

4.推廣應用情況

經過前(qian)期推(tui)(tui)廣,本項目以原(yuan)料輸出(chu)和(he)(he)技(ji)術指(zhi)導的(de)(de)方(fang)式,在吉林、山東(dong)、江蘇、安徽、湖(hu)南(nan)、湖(hu)北、廣東(dong)等(deng)地的(de)(de)多(duo)家肥(fei)料加(jia)工企業實現(xian)了(le)含(han)硅肥(fei)料產(chan)品的(de)(de)生(sheng)產(chan)及(ji)市場推(tui)(tui)廣,用戶反映使用效果(guo)良好,使用后農作物(如水稻、小麥、棉花、蘋果(guo)等(deng))的(de)(de)產(chan)量及(ji)品質(zhi)均(jun)有所提高(gao),酸性土(tu)(tu)壤(rang)和(he)(he)鹽漬化(hua)土(tu)(tu)壤(rang)改良、土(tu)(tu)壤(rang)重金屬鈍(dun)化(hua)也(ye)取得了(le)不俗的(de)(de)效果(guo)。

應用案例1:水稻(dao)(dao)(dao)種(zhong)植(zhi)中使(shi)用含(han)(han)硅肥(fei)(fei)料(liao)產品,抗倒伏(fu)性(xing)能顯(xian)著提升(圖2,左為(wei)未使(shi)用,右(you)為(wei)施(shi)(shi)含(han)(han)硅肥(fei)(fei)料(liao)產品),產量(圖3,自左向右(you),分(fen)別為(wei)未施(shi)(shi)肥(fei)(fei)、施(shi)(shi)普通復(fu)混肥(fei)(fei)、施(shi)(shi)含(han)(han)硅復(fu)混肥(fei)(fei))和稻(dao)(dao)(dao)米品質提高明(ming)顯(xian)。水稻(dao)(dao)(dao)產量及稻(dao)(dao)(dao)米品質檢(jian)測數據(ju)見表(biao)1、2。

圖2 硅肥提(ti)高(gao)水(shui)稻抗(kang)倒(dao)伏性

圖3 硅(gui)肥提(ti)高水稻(dao)產量

表1 不同施肥處理下水(shui)稻產量

施肥處理(li)

水稻產量(小區)(kg)

增產率(%)

 

1

2

3

理論(lun)產量(畝)

與未施肥(fei)對比

與普通肥相(xiang)比

未施(shi)肥

19.24

16.92

18.29

403.60

-

-

普通肥

28.72

29.47

26.08

624.55

54.7

-

含硅復混肥

32.21

29.78

31.37

684.57

69.6

9.6

表2 不同(tong)施肥處理下稻谷品質指標(biao)

品質指(zhi)標(%)

施肥(fei)處理(li)

 

未施肥

普通肥

含硅復混肥(fei)

蛋白質

5.73

5.94

6.27

天冬(dong)氨酸(Asp)

0.491

0.505

0.532

蘇氨(an)酸(Thr)

0.23

0.234

0.243

絲氨(an)酸(Ser)

0.262

0.271

0.285

谷氨酸(Glu)

0.831

0.863

0.913

甘氨酸(Gly)

0.242

0.244

0.254

丙氨酸(Ala)

0.307

0.311

0.323

纈氨酸(Val)

0.197

0.207

0.216

蛋氨酸(Met)

0.095

0.085

0.089

異亮氨(an)酸(Ile)

0.144

0.151

0.156

亮氨酸(Leu)

0.375

0.386

0.409

酪氨酸(Tyr)

0.197

0.204

0.217

苯丙氨酸(Phe)

0.243

0.251

0.262

賴(lai)氨酸(suan)(Lys)

0.21

0.207

0.213

組氨酸(His)

0.196

0.202

0.212

精氨酸(suan)(Arg)

0.407

0.421

0.433

脯(fu)氨酸(suan)(Pro)

0.315

0.326

0.343

總氨(an)基酸(Total)

4.74

4.87

5.1

從表1可(ke)以看出(chu),施含(han)(han)硅復(fu)混肥(fei)(fei)比(bi)施普(pu)通肥(fei)(fei)每畝可(ke)以增產約(yue)10%,從表2可(ke)以看出(chu),使用(yong)含(han)(han)硅復(fu)混肥(fei)(fei)后,稻米的蛋白質含(han)(han)量(liang)(liang)和(he)氨基酸含(han)(han)量(liang)(liang)比(bi)普(pu)通肥(fei)(fei)有明顯(xian)提高,稻米品質提高明顯(xian)。

應用案例2:重金(jin)屬污染酸(suan)性土壤中小(xiao)(xiao)青菜(cai)種(zhong)植試驗(圖(tu)4,自左向右根據(ju)土壤重量添(tian)加含(han)硅肥料),使用含(han)硅肥料后,小(xiao)(xiao)青菜(cai)的長(chang)勢明顯好轉。小(xiao)(xiao)青菜(cai)的產量及重金(jin)屬含(han)量檢(jian)測數據(ju)見(jian)表3和(he)表4。

圖4 硅肥降低重金(jin)屬含量

表3 不同施(shi)肥處(chu)理下青菜植株鮮重

施肥處理(li)

產量(植株鮮重)(g)

 

1

2

3

4

5

處理總重

CK

15.4

22.8

8.9

11.4

4.6

63.1

0.2%

13.9

26.2

32.9

16.8

28.5

118.3

0.4%

30.5

17.9

38.5

27.2

34.7

148.8

表4 不同施肥處理下青菜重金屬的含(han)量(liang)

施肥(fei)

處理

重(zhong)金屬含量(mg/kg)

 

Pb

降(jiang)低(di)率(%)

Cd

降低(di)率(%)

Cr

降(jiang)低(di)率(%)

Hg

As

降低(di)率(%)

CK

15.5

-

11.11

-

10.12

-

--

35.55

-

0.2%

14.74

4.9

10.37

6.7

8.79

13.1

--

35.02

1.5

0.4%

9.69

37.5

9.52

14.3

7.76

23.3

--

33.96

4.5

從表(biao)3可(ke)(ke)以看出(chu),施(shi)用(yong)含(han)硅(gui)肥料可(ke)(ke)有效提高青(qing)(qing)菜產量(liang),且隨著(zhu)施(shi)肥量(liang)增(zeng)大(da),產量(liang)也相(xiang)對提高。從表(biao)4可(ke)(ke)以看出(chu),施(shi)用(yong)硅(gui)肥可(ke)(ke)以降低重金屬(shu)污染土壤栽(zai)培青(qing)(qing)菜的主(zhu)要重金屬(shu)的含(han)量(liang),且隨著(zhu)施(shi)肥量(liang)增(zeng)大(da),重金屬(shu)含(han)量(liang)降低更多(duo)。

應用(yong)案例3:鹽堿地(di)小麥(mai)種植中施用(yong)含(han)硅肥(fei)料(liao)產(chan)品,小麥(mai)長(chang)勢顯著好(hao)于(yu)未施用(yong)的(圖5,圖中左為使用(yong)含(han)硅肥(fei)料(liao)產(chan)品,右為未使用(yong))。

圖5 硅肥在(zai)鹽堿地小(xiao)麥(mai)上的應(ying)用

5.前進展望

多(duo)年(nian)來,掠奪式的(de)(de)農(nong)業(ye)生產過程(cheng)中(zhong)使(shi)用了大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)化肥(fei)和農(nong)藥,土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)斷(duan)下降,酸(suan)化板(ban)結、鹽(yan)漬化、重金屬(shu)污染等多(duo)種(zhong)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)問題爆發(fa),土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)的(de)(de)治理已到了刻(ke)不(bu)(bu)容緩的(de)(de)地步。《到2020年(nian)化肥(fei)使(shi)用量(liang)(liang)(liang)零增長行(xing)動(dong)方(fang)案》等政(zheng)策的(de)(de)出臺和落實,表明我國(guo)政(zheng)府(fu)已經開始行(xing)動(dong),正在(zai)積極推動(dong)農(nong)業(ye)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)提升(sheng)工(gong)程(cheng),與(yu)此同(tong)時,普通百姓對(dui)于土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)提升(sheng)必(bi)要(yao)性的(de)(de)認識不(bu)(bu)斷(duan)提升(sheng),具有(you)提供植物營(ying)養和改良(liang)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)功效的(de)(de)硅(gui)肥(fei)類產品,必(bi)將在(zai)在(zai)農(nong)業(ye)生產和土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)改良(liang)中(zhong)獲得越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多(duo)的(de)(de)關注,并發(fa)揮越(yue)(yue)來越(yue)(yue)重要(yao)的(de)(de)作用。專家預言,如果按照日本(ben)的(de)(de)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)標(biao)準,我國(guo)硅(gui)肥(fei)產品年(nian)需求(qiu)量(liang)(liang)(liang)應當在(zai)3500萬噸以上。

以安全性高(gao)(gao)、有(you)效(xiao)性高(gao)(gao)的鋼(gang)(gang)鐵工(gong)(gong)業(ye)(ye)副(fu)產物(wu)為原(yuan)料加工(gong)(gong)的硅(gui)肥產品,用于農(nong)業(ye)(ye)生產和土壤(rang)改良,實現了資源再生利用,降低能(neng)(neng)耗和污染,如能(neng)(neng)得到大(da)范圍推廣應用,既能(neng)(neng)為鋼(gang)(gang)鐵工(gong)(gong)業(ye)(ye)副(fu)產物(wu)減量化和資源化利用找到新(xin)途徑,也能(neng)(neng)突破工(gong)(gong)農(nong)業(ye)(ye)間和行業(ye)(ye)-社會(hui)間的工(gong)(gong)業(ye)(ye)生態鏈接,大(da)規(gui)模的提升土壤(rang)質量,具有(you)良好的社會(hui)效(xiao)益(yi)和經濟效(xiao)益(yi)。

【責任編輯:李凡】

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