煤矸石及贵州铜仁钾矿等制备肥料的研究

摘要

钾资源总量约为11.95亿吨，钾盐储量为4.57亿吨，仅占世界的2.6％，依据水溶性，钾资源可分为水溶性钾盐资源和不溶性含钾矿物，水溶性含钾资源在我国储量非常少，但是不溶性钾矿资源却十分丰富，其储量大于1000亿吨。尽管不溶性钾矿资源储量巨大，由于技术和成本问题，不溶性钾矿资源未能很好地被开发利用，因此研究含钾岩石中钾的提取新技术是加快综合开发利用难溶性含钾岩石的关键。煤矸石是采煤过程中排放的固体废弃物，其大量堆积严重污染周围环境，但它含有作物生长所必需元素，把它掺杂于钾矿中营养物质全面。因此，本文利用细菌作用于钾矿与煤矸石掺杂物，将掺杂矿物中不溶性氮、磷、钾转化为可被作物吸收利用的碱解氮、有效磷和速效钾制备微生物复合肥料，既能提高钾矿利用率，缓解我国肥料短缺，又能使煤矸石资源化再利用，降低煤矸石对污染的环境。
　　对实验所用钾矿和煤矸石进行了矿物成分含量测定，以及巨大芽孢杆菌（ACCC10011）和硅酸盐细菌（GY03）的理化性质进行测试，结果显示本实验方法是可行的。本论文探究了在钾矿与煤矸石粒径、钾矿与煤矸石比例、体系干湿条件、接菌量、体系pH、培养时间、振荡等因素下巨大芽孢杆菌（ACCC10011）和硅酸盐细菌（GY03）分别处理钾矿与煤矸石掺杂物制备肥料的效果，以及两种细菌混合处理煤矸石与钾矿掺杂物制备肥料的效果，根据单因素实验探索出的最优条件，设计正交实验，以培养时间、钾矿与煤矸石比例、接菌量、pH、目数等影响较大的因素作为考察，采用L16(4)5正交表进行正交试验，确定制备肥料的最佳条件。
　　研究结果显示：在最佳条件为两矿目数均为过200目，钾矿与煤矸石比例为3:1，接菌量为40.00ml，即9.2×1014-2.32×1015 cfu/g，pH为6.0左右，培养时间为4天的条件下，利用巨大芽孢杆菌（ACCC10011）处理矿物制备的肥料速效钾、有效磷、碱解氮含量分别为1200 mg·kg-1、27.81 mg·kg-1、263.34mg·kg-1，其各成分的含量与原钾矿和煤矸石掺杂物相比含量提高1.94倍、21.90倍、10.55倍；在最佳条件为两矿目数均为过200目，钾矿与煤矸石比例为4:1，接菌量为35.00ml，即3.92×1015-3.96×1016 cfu/g，pH为7.0左右，培养时间为12天的条件下，利用硅酸盐细菌（GY03）处理矿物制备的肥料速效钾、有效磷、碱解氮含量分别为800 mg·kg-1、44.06 mg·kg-1、63.76 mg·kg-1，其各成分的含量与原钾矿和煤矸石掺杂物相比含量提高1.29倍、37.66倍、2.30倍；在最佳条件为两矿目数均为过200目，钾矿与煤矸石比例为4:1，接菌量为45.00ml，即8.28×1014-1.18×1016 cfu/g，pH为7.0左右，培养时间为10天的条件下，利用混合细菌处理矿物制备的肥料速效钾、有效磷、碱解氮含量分别为1300 mg·kg-1、85.49 mg·kg-1、155.23 mg·kg-1，其各成分的含量与原钾矿和煤矸石掺杂物相比含量提高2.10倍、73.07倍、5.60倍。
　　利用巨大芽孢杆菌和硅酸盐细菌解离含有丰富营养物质的钾矿和煤矸石掺杂物制备的微生物复合肥料，可以很大程度的提高土壤肥力，缓解我国肥料短缺的局面，为我国研究利用钾矿制备肥料提供新的思路，为煤矸石废弃物再利用提供新的途径。本实验方法具有操作简便，原料易得，能耗少，对环境污染小等优势，符合国家节能减排、降耗、可持续发展的政策，有较好的工业开发前景，是将来通过低碳、环保新技术综合开发利用不溶性钾矿的重要发展方向。

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第一章 绪论

1.1钾矿的简介

1.2煤矸石简介

1.3微生物的利用现状

1.4研究内容及意义

第二章 材料与方法

2.1实验仪器与试剂

2.2测定方法

第三章 肥料的制备

3.1试验原料

3.2菌种及其培养

3.3细菌分解作用的机理

3.4肥料的制备方法

第四章 利用巨大芽孢杆菌制备肥料的研究

4.1利用单因素法探究各条件对肥料制备的影响

4.2正交试验法探究肥料制备的最有条件

4.3肥料中营养成分检测

4.4本章小结

第五章 利用硅酸盐细菌制备肥料的研究

5.1单因素法探究各条件对肥料制备的影响

5.2正交试验法探究肥料制备的最优条件

5.3肥料中营养成分检测

5.4本章小结

第六章 利用混菌制备肥料的研究

6.1单因素法探究各条件对肥料制备的影响

6.2正交试验法探究肥料制备的最有条件

6.3肥料中营养成分检测

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

附录