處理土壤的方法和分離土壤中重金屬的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種處理土壤的方法和分離土壤中重金屬的方法。處理土壤的方法包括將混合物用于土壤,形成被處理的土壤,該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品。該可溶性化合物含有硅。分離重金屬的方法包括將混合物用于土壤,形成被處理的土壤,該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品,在被處理的土壤中形成基本惰性的顆粒,該基本惰性的顆粒含有混合物和重金屬。
【專利說明】處理土壤的方法和分離土壤中重金屬的方法
優(yōu)先權(quán)
[0001]本申請要求于2010年9月10日提交的名稱為“農(nóng)業(yè)混合物及形成農(nóng)業(yè)混合物的方法”的美國專利申請12/879,432優(yōu)先權(quán),該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請涉及處理土壤的方法。更加具體的,本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)目的和/或分離重金屬的處理土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]公知一些具體的礦物質(zhì)用于農(nóng)業(yè)中促進(jìn)生長。例如,肥料或其它的添加劑可以包括一些硅的化合物,如硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鉀和硅酸鈉。肥料和其它的添加劑可以將這些礦物質(zhì)、化合物或礦物質(zhì)和化合物的組合輸送到植物或土壤。礦物質(zhì)或化合物、礦物質(zhì)或化合物的晶體結(jié)構(gòu)、礦物質(zhì)或化合物的組合的輸送方法影響肥料和其它添加劑的效果,例如,影響溶解度。可溶性化合物能穿過土壤、植物,和/或植物部分(如細(xì)胞壁),效果比不溶性化合物要好。
[0004]肥料或其它添加劑中的礦物質(zhì)或化合物可以幾種方式生產(chǎn)。例如,肥料或其它添加劑中的礦物質(zhì)或化合物可以是天然的(如開采的)或合成的(例如,工業(yè)中的副產(chǎn)品)。通過降低廢物而對副產(chǎn)品的利用是環(huán)境友好的,同時(shí)可以通過廢物創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0005]其中的一個(gè)副產(chǎn)品是爐渣。爐渣通常認(rèn)為是廢物。不過,大部分爐渣可以用于路面、屋頂或膠結(jié)物質(zhì)。爐渣的來源影響爐渣的組分,從而影響爐渣的最終用途。例如,高爐爐渣公知用于路面和膠結(jié)物質(zhì);不過,由于其組分的原因,以前認(rèn)為其不適合農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。不銹鋼渣(鉻的重量含量大于10.5%是不銹鋼渣的特征)由于其組分,已經(jīng)用于路面、膠結(jié)物質(zhì)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。不過,不銹鋼渣的用途有限。
[0006]此外,或可選擇的,由爐渣源生產(chǎn)農(nóng)業(yè)混合物,特別是顆粒狀的農(nóng)業(yè)混合物,涉及的困難包括混合時(shí)的分散、顆粒強(qiáng)度,以及它們的組合。
[0007]應(yīng)用該些農(nóng)業(yè)混合物也是困難的。不同來源的硅,如不同組分的爐渣,具有不同的結(jié)構(gòu)。此外,硅的結(jié)構(gòu)根據(jù)處理參數(shù)也有不同,例如,爐渣的冷卻速度,和/或根據(jù)物理參數(shù)也有不同,例如,化合物的顆粒大小。這些不同的結(jié)構(gòu)影響含硅化合物的溶解度。溶解度影響硅被植物處理的能力,和/或分離重金屬的能力。因此,不能確定硅是否包含在可溶性化合物中的硅的信息會(huì)誤導(dǎo)或不能正確確定包括硅的影響。此外,缺少這些信息會(huì)妨礙正確確定可溶性化合物中優(yōu)選的硅的最小范圍。
[0008]現(xiàn)實(shí)需要處理土壤的方法和分離重金屬的方法,其中該方法使用足夠量的來自于可溶性化合物的硅。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]在示例性實(shí)施例中,處理土壤的方法包括將混合物用于土壤,形成被處理的土壤,該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品??扇苄曰衔锖泄?,該方法也包括測定被處理土壤中可溶性化合物的硅的濃度。
[0010]在另一實(shí)施例中,處理土壤的方法包括將混合物用于土壤,將土壤中的種子和混合物結(jié)合,形成被處理的土壤。該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品。該被處理的土壤中可溶性化合物中的硅的濃度大于土壤中硅的濃度。被處理土壤中可溶性化合物中硅的濃度至少大于15份/百萬。
[0011 ] 在另一實(shí)施例中,分離土壤中重金屬的方法包括將混合物用于土壤,形成被處理的土壤,該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品,在被處理的土壤中形成基本惰性的顆粒。該基本惰性的顆粒包括混合物和一種或多種重金屬。被處理土壤中來自可溶性化合物的硅的濃度至少大于15份/百萬。
[0012]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下述優(yōu)選實(shí)施例和附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1顯示的是根據(jù)本發(fā)明的示例性工業(yè)方法的流程圖。
[0014]除非特別說明,使用相同的數(shù)字代碼代表相同的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下公開了一種用混合物處理土壤的方法和分離土壤中重金屬的方法,如農(nóng)業(yè)混合物。該農(nóng)業(yè)混合物可以或部分為、或?yàn)榍绑w,或可以含有肥料、礦物質(zhì)土壤改善劑(例如,硅酸鈣和硅酸鎂)、土壤調(diào)節(jié)劑(用于水和壓力管理、植物活性的增強(qiáng)劑、土壤中水和空氣流動(dòng)的改善、營養(yǎng)保持能力,或它們的組合),浸灰劑(如硅酸鈣和硅酸鎂),改善土壤PH的調(diào)節(jié)齊U、降低金屬毒性的添加劑,或它們?nèi)魏魏线m的組合。
[0016]本發(fā)明公開的實(shí)施例包括環(huán)境友好的利用一個(gè)或多個(gè)工業(yè)過程中的廢物或蒸汽副產(chǎn)品,其有能力將硅酸鈣和/或硅酸鎂保持在農(nóng)業(yè)物質(zhì)中更長的時(shí)間,能增加土壤的PH值,能降低金屬毒性(例如,Al、Mn或重金屬),改善離子交換能力,提高農(nóng)作物的耐受性(例如通過增加細(xì)胞壁強(qiáng)度抵抗干旱、嚴(yán)寒、疾病和/或害蟲的能力和/或避免疾病/病原體的攻擊,改善植物的生產(chǎn)能力(例如,通過增加的葉綠素和/或糖類來增加光合作用的比率和數(shù)量),減少倒伏(例如,用根部、嫩枝和/或葉子中增加的硅來增加結(jié)構(gòu)完整性),降低或消除利用率(例如,通過側(cè)向位移和垂直位移),改善處理效率(例如,25%),改善流動(dòng)性(例如,15%),改善可儲(chǔ)存性(例如,30%),提供增加的可溶性硅(例如,約大于10磅/噸),以及改善上述的組合。
[0017]如圖1所示,根據(jù)所示的工藝100,在一實(shí)施例中,從工業(yè)過程或高爐中產(chǎn)生的爐渣104是爐渣生產(chǎn)工藝106中產(chǎn)生的,其用于形成農(nóng)業(yè)混合物102,例如,粉末、顆粒和/或成團(tuán)的固體。爐渣生產(chǎn)工藝106是一個(gè)單一的工藝,或者是通過物料運(yùn)輸聯(lián)系的工藝的組合。在爐渣生產(chǎn)工藝106形成爐渣104后,該爐渣104通過合適的分離工藝108進(jìn)行處理,形成一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110,包括農(nóng)業(yè)混合物102。在一實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110是由多于I個(gè)的來源組成的物流,和/或一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110的組合物通過增加或降低一個(gè)或多個(gè)來源的濃度進(jìn)行調(diào)整。在一實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110來自不同地理或地質(zhì)區(qū)域的爐渣104,和/或來自不同時(shí)期生成的來源。[0018]在實(shí)施例中,爐渣生產(chǎn)工藝106有多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110,其中的一個(gè)爐渣副產(chǎn)品110是用于農(nóng)業(yè)混合物102的含有硅的副產(chǎn)品111 ;另一個(gè)爐渣副產(chǎn)品110為用于不同目的的分離的爐渣副產(chǎn)品112,如用于鋪路的碎石、屋頂、膠結(jié)材料、回填土、酸性礦排水(AMD)補(bǔ)救、污泥穩(wěn)定化,以及它們的組合。
[0019]由含有硅的副產(chǎn)品111形成的農(nóng)業(yè)混合物102包括一個(gè)或多個(gè)化合物中的硅。農(nóng)業(yè)混合物102中的硅是在可溶化合物中的,或者是在可溶化合物和不溶化合物的組合中的。在一些實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102中總的硅約少于30原子%,或約大于39原子%。在一些實(shí)施例中,約少于25原子%,約少于15原子%,約在5原子%至25原子%之間,約在15原子%至25原子%之間,約在20原子%至25原子%之間,約在I原子%至5原子%之間,或任何合適的組合或它們的變形??蛇x擇的,在另一些實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102中總的硅約在40原子%至53原子%之間,約在45原子%至50原子%之間,約在50原子%至53原子%之間,約大于45原子%,約大于50原子%,或任何合適的組合或它們的變形。
[0020]此外或可選擇的,在一些實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102中可溶性化合物的硅或高于預(yù)設(shè)的量。例如,在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物中可溶性化合物的硅約在10原子%至20原子%之間,約在10原子%至15原子%之間,約在15原子%至20原子%之間,約在12原子%至15原子%之間,約在10原子%至12原子%之間,約大于10原子%,約大于12原子%,約大于15原子%,約大于20原子%,或任何合適的組合或它們的變形。
[0021]農(nóng)業(yè)混合物102中可溶性化合物是任何合適的含有硅且能溶于溶液中的組分。例如,在一些實(shí)施例中,可溶性化合物包括單硅酸、多硅酸、有機(jī)硅、硅酸鈣、鏈硅酸鈣,或其它能溶于溶液的合適的硅。在一實(shí)施例中,可溶性化合物是任何合適的、溶解度大于或至少等于硅酸鈣的可溶形式。在一實(shí)施例中,可溶性化合物可以是任何能穿透植物細(xì)胞壁的合適的化合物,或者由于可溶性化合物溶解能力到達(dá)植物的化合物。與之對比,在一些實(shí)施例中,不溶性化合物是硅酸(silic acid,石英溶液)、不定型二氧化硅、硅酸鎂、粗的或結(jié)晶的硅酸鹽,或其它不能溶于溶液的合適的硅的形式。在一實(shí)施例中,不溶性化合物是任何合適的、溶解度小于或最多等于硅酸鎂的可溶形式。在一實(shí)施例中,不溶性化合物可以是不能穿透植物細(xì)胞壁的合適的化合物,或者由于不溶性化合物的不溶性不能到達(dá)植物的化合物。
[0022]農(nóng)業(yè)混合物102的應(yīng)用將土壤形成被處理的土壤。在該實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102增加了被處理土壤中植物的生長率。農(nóng)業(yè)混合物102以任何合適的技術(shù)用于土壤,形成被處理的土壤,并被植物吸收(例如,在一實(shí)施例中,植物中硅的濃度基本等于被處理土壤中可溶性化合物中硅的濃度)。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102通過撒布機(jī)應(yīng)用。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102聯(lián)合應(yīng)用,例如,在掩埋畦溝之前,將農(nóng)業(yè)混合物102和種子一起放到土壤的畦溝中。在該實(shí)施例中,植物以出乎意料的速度生長,快于沒有聯(lián)合使用農(nóng)業(yè)混合物102的植物的生長。
[0023]在一實(shí)施例中,從農(nóng)業(yè)混合物102的應(yīng)用到土壤,硅的量和/或可溶性化合物的量在被處理土壤中是確定的。此處使用的術(shù)語“土壤”指的是任何能夠保持植物生長的介質(zhì),或者能夠調(diào)整成保持植物生長的介質(zhì)。例如,土壤包括但不限于泥土、巖屑、粘土、巖石、碎石、水泥、泥、腐葉土、沙、較少混合的土壤,其它任何合適的介質(zhì),或它們的組合。決定因素是總的硅,可溶性化合物中的硅,和/或不溶化合物的硅。
[0024]在一實(shí)施例中,測定可溶性化合物中的硅,用提取劑對可溶性化合物中的硅進(jìn)行定量。在一實(shí)施例中,提取硅和測定可溶性化合物中的硅的量的提取劑為或包括Na2CO3 +NH4NO30在一實(shí)施例中,提取是這樣進(jìn)行的:干燥農(nóng)業(yè)混合物102樣品,然后稱取預(yù)設(shè)量的農(nóng)業(yè)混合物102,如0.1OOOg,然后,在以預(yù)設(shè)的速率(如60rpm/小時(shí))攪拌/混合之前,將提取劑以預(yù)設(shè)的量加入到樣品中,如50ml的Na2CO3為10g/L和/或50ml的NH4NO3為16g/L,形成提取溶液。在該實(shí)施例中,提取進(jìn)行約5天,然后進(jìn)行比色分析,例如,將硅和鑰酸銨偶聯(lián),以及將磷和抗壞血酸偶聯(lián)。
[0025]在一實(shí)施例中,可溶性化合物中硅的量的測定所花的時(shí)間少于5天。在進(jìn)一步的實(shí)施例中,時(shí)間少于I天,約少于12小時(shí),約少于10小時(shí),約少于8小時(shí),約少于6小時(shí),約少于5小時(shí),約少于4小時(shí),約少于I小時(shí),約為I天,約為12小時(shí),約為10小時(shí),約為8小時(shí),約為6小時(shí),約為5小時(shí),約為4小時(shí),或任何它們合適的組合或變形。
[0026]在一實(shí)施例中,浴,如預(yù)設(shè)水浴溫度,如約為70°C?100°C,約為80°C?100°C,約為90°C?100°C,約為70°C?90°C,約為80°C?90°C,約為70°C,約為75°C,約為80°C,約為85°C,約為90°C,約為95°C,約為100°C,或任何它們合適的組合或變形。在一實(shí)施例中,通過蒸發(fā),預(yù)設(shè)的溫度選擇用于最高的提取,以及提取劑最少的損失。
[0027]在一實(shí)施例中,包括農(nóng)業(yè)混合物102和提取劑的提取溶液置于浴中一定的時(shí)間,如至少30分鐘,至少I小時(shí),至少2小時(shí),至少3小時(shí),至少4小時(shí),至少6小時(shí),至少8小時(shí),約為30分鐘,約為I小時(shí),約為2小時(shí),約為3小時(shí),約為4小時(shí),約為6小時(shí),約為8小時(shí),或任何它們合適的組合或變形。在一實(shí)施例中,預(yù)設(shè)的持續(xù)時(shí)間要和提取和/或避免減少溶解度相匹配。在一實(shí)施例中,預(yù)設(shè)的蒸餾水的量加入到提取溶液中,以降低或消除硅的沉淀。例如,在一實(shí)施例中,約18ml的蒸餾水加入到約IOOml的提取溶液中。
[0028]在一實(shí)施例中,提取溶液從浴中移開,并靜置一定的時(shí)間,如至少I小時(shí),至少2小時(shí),至少3小時(shí),至少5小時(shí),至少12小時(shí),至少15小時(shí),至少16小時(shí),約為I小時(shí),約為2小時(shí),約為3小時(shí),約為5小時(shí),約為12小時(shí),約為15小時(shí),約為16小時(shí)。在一實(shí)施例中,預(yù)設(shè)的靜置時(shí)間是使得樣品完全冷卻下來的最短時(shí)間。
[0029]在一實(shí)施例中,測定結(jié)果表明將農(nóng)業(yè)混合物102用于土壤增加了土壤中來自可溶性化合物的硅,增加了土壤中一種或多種植物里來自可溶性化合物的硅,或它們的組合。在一實(shí)施例中,來自被處理土壤中可溶性化合物的硅的量約為硅的總量的4% -19%,和/或來自可溶性化合物的硅的濃度至少是預(yù)設(shè)的量,例如,約大于15份/百萬,約大于20份/百萬,約大于30份/百萬,約大于40份/百萬,約大于50份/百萬,約大于60份/百萬,約大于70份/百萬,約大于80份/百萬,約大于90份/百萬,約大于100份/百萬,約增加15份/百萬,約增加20份/百萬,約增加30份/百萬,約增加40份/百萬,約增加50份/百萬,約增加60份/百萬,約增加70份/百萬,約增加80份/百萬,約增加90份/百萬,約增加100份/百萬,或任何它們合適的組合或變形。在一實(shí)施例中,可溶性化合物中硅的增加的量和植物生長的種類相對應(yīng),例如,大米或甘蔗的增加約大于20份/百萬,小麥的增加約大于90份/百萬。
[0030]在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102向土壤、植物或植物的一部分(如通過細(xì)胞壁或進(jìn)入細(xì)胞壁)提供的硅管理部門是可以測定的。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102提供的硅可以通過美國植物食品控制委員會(huì)和/或化學(xué)分析委員會(huì)承認(rèn)的分析技術(shù)進(jìn)行測定。
[0031]在一實(shí)施例中,將農(nóng)業(yè)混合物102用于分離土壤中的一種或多種重金屬,如無毒的金屬(如,鐵、鈷、鎳、銅、錳、鑰和鋅),有毒金屬(例如,釩、鎢、砷、鉻和鎘),以及任何具有具體質(zhì)量的其它金屬,或它們的組合或變形。重金屬通過形成含有農(nóng)業(yè)混合物102和重金屬的、基本為惰性的顆粒進(jìn)行分離。例如,農(nóng)業(yè)混合物102處理并和土壤反應(yīng),從而重金屬形成惰性顆粒,進(jìn)而分離重金屬。
[0032]在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102在預(yù)設(shè)條件下應(yīng)用以增加效果。例如,在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102在酸性土壤條件下應(yīng)用。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102用于土壤中植物生長周期,例如,春季或秋季,一個(gè)月的時(shí)間、兩個(gè)月的時(shí)間或三個(gè)月的時(shí)間,比其它類似的持續(xù)時(shí)間有更多的光照和較高的濕度。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102用于堿性土壤,例如,農(nóng)業(yè)混合物102含有硫酸鹽。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102在一定時(shí)期內(nèi)使用,例如,前生長期、后休眠期、休眠期、后收獲期、休耕期,其它任何合適的時(shí)期,或它們的組合。
[0033]生成作為爐渣副產(chǎn)品110的農(nóng)業(yè)混合物102的爐渣104的組成和/或來源影響農(nóng)業(yè)混合物102的組分。在一實(shí)施例中,爐渣生產(chǎn)工藝106形成產(chǎn)品114,如碳鋼、鋁、磷酸鹽、銅、鋅、非鐵物質(zhì)、合金鋼、鐵、燃燒產(chǎn)品和能量(如來自煤),任何鉻的重量含量小于10%的產(chǎn)品(大于10.5wt%表明是不銹鋼產(chǎn)品),或其它合適的產(chǎn)品。在進(jìn)一步的實(shí)施例中,爐渣生產(chǎn)工藝106的產(chǎn)品114中鉻的含量約小于8 %,約小于6 %,約小于4 %,約為2 % -8 %,約為4% _6%,或其它任何合適的組合或變形。
[0034]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是金屬爐渣,例如,碳鋼爐渣、鋁爐渣、銅爐渣、鋅爐渣、非鐵物質(zhì)爐渣、氬氧脫碳爐渣(A0D爐渣)、合金鋼爐渣、不銹鋼爐渣(用于分離重金屬或合并的副產(chǎn)品)、高爐爐渣(例如,來自鐵的生產(chǎn))、富氧高爐爐渣(BOFS),或它們的組合。在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是非金屬爐渣,如磷酸鹽爐渣或煤爐渣。
[0035]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是銅爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約30% -40%的SiO2、約5% -10%的CaOj^J 1% -5%的]\&10、約2% -4%的Al2O3、約2% -3%的Zn,剩下的是鐵,以及附帶的雜質(zhì)。
[0036]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是鋅爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約20%的FeO、15%的CaO、20%的Si02、5%的A1203、10%的PbO,剩下的是氧化鋅,以及附帶的雜質(zhì)。
[0037]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是非鐵的爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約15%的Ca。、15%的Si02、5.4%的Al2O3U.3%的Mg0、l.1%的K20、0.9%的Na20、4.8%的Zn,2.0%的Pb,剩下的是FeO,以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中,按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約15%的Ca0、15%的Si02、5.4%的Al2O3U.3%的 MgO、1.1 % 的 K20、0.9 % 的 Na20、4.8 % 的 Zn、2.0 % 的 Pb,0.7% 的 C、0.6% 的 Cu、0.4% 的S042'0.4% 的 MnO,0.2% 的 TiO2、約 0.2% 的 PO廣,微量組分(如約 0.1% 的 B、0.04% 的 SrO,和約0.04%C1_),剩下的是FeO,以及附帶的雜質(zhì)。
[0038]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是高爐爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約32% -45%的CaOJ^] 5% -15%的MgO、約32% -42%的SiO2、約7% -16% 的 Al2O3,約 1% -2% 的 S、約 0.1% -1.5% 的 Fe2O3、約 0.2% -1.0% 的 MnO,以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中,爐渣104的重量組成為約5% -15%的MgO、約32% -42%的 SiO2、約 7% -16%的 Al2O3,約 1% -2%的 S、約 0.1% -1.5%的 Fe2O3、約 0.2% -1.0%的MnO,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。
[0039]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是煤爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約48%的SiO2、約10%的Al2O3'約14%的Ca。、約7.4%的Fe2O3'約6.2%的MgO、約1.6%的Na2O、約1.6%的K2O,以及附帶的雜質(zhì)。
[0040]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是磷酸鹽爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約16% -19%的P2O5 (例如是4CaO ? P2O5 ? CaSiO3的形式)、約4% -12%的MgO,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。在另一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是磷酸鹽爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約39% -42%的Si02、多至約3.5%的Al2O3,多至約0.5%的Fe2O3、多至約2%的P2O5,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。
[0041]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是鋼爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約10% -19%的SiO2、約1% -3%的Al2O3,約5% -10%的MgO、約10%-40%的Fe (如FeO或Fe203)、約5%-8%的MnO,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中,按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約10% -19%的SiO2、約1% -3%的 Al2O3,約 5% -10% 的 MgO、約 10% -40% 的 Fe (如 FeO 或 Fe203)、約 5% -8%的]^0、約
0.5% -1%的P2O5,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。
[0042]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是AOD爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約6% -8 %的Al2O3,約I % -3%的Cr2O3、多至1%的Fe2O3、約0.5%-6%的FeO、約4% -6%的MgO、約22% -29%的SiO2,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中,按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約6% -8%的Al2O3、約1% -3%的Cr2O3、多至 1% 的 Fe2O3、約 0.5 % -6 % 的 FeO、約 4 % -6 % 的 MgO、約 0.8 % -1 % 的 MnO、約 22 % -29 %的SiO2,剩下的是CaO,以及附帶 的雜質(zhì)。
[0043]在一實(shí)施例中,來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是BOFS爐渣,和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約15% -35%的FeO、約10% -20%的SiO2、多至10%的Al2O3、多至10%的MgO、多至10%的MnO、多至10%的P2O5、多至2%的Cr2O3,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。
[0044]在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102包括硅、鈣和鎂,例如,硅酸鈣和硅酸鎂的組合。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102進(jìn)一步包括約26% -28原子%的鈣,約6% -8原子%的鎂,剩下的是爐渣104中的其它成分。
[0045]農(nóng)業(yè)混合物102可以是任何適于輸送到植物、土壤的形式,或者是其它的農(nóng)業(yè)物質(zhì)。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102例如通過高速混合器116混合在一起。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102為膠體懸浮液。
[0046]在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102是粒狀或塊狀的,例如,通過向農(nóng)業(yè)混合物102中引入粘接劑系統(tǒng)118,用能以不同旋轉(zhuǎn)速度和角度的?;P126進(jìn)行造粒,由此形成粒狀的農(nóng)業(yè)混合物120。當(dāng)用于形成農(nóng)業(yè)顆粒時(shí),粘接劑系統(tǒng)118具有提高顆粒強(qiáng)度的性能,提高混合農(nóng)業(yè)粘接劑的分散度的性能和硅酸鈣相容的性能,以及其它合適的性能,以及它們的組合。
[0047]在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102包括粘接劑系統(tǒng)118,或由粘接劑系統(tǒng)118形成。粘接劑系統(tǒng)118包括和水混合的碳水化合物糖類,如甜菜汁、玉米淀粉、糖蜜、檸檬酸鈣、濃縮的發(fā)酵殘留物、大豆聚合物,或它們的組合。在一實(shí)施例中,碳水化合物糖類進(jìn)一步包括蛋白質(zhì)。
[0048]粘接劑系統(tǒng)118包括預(yù)設(shè)體積濃度的碳水化合物和水。在一實(shí)施例中,粘接劑系統(tǒng)118的預(yù)設(shè)的體積濃度包括體積濃度約為50% -70%的碳水化合物糖類,體積濃度約為60 % -70 %的碳水化合物糖類,體積濃度約為50 % -60 %的碳水化合物糖類,體積濃度約為55 % -60 %的碳水化合物糖類,體積濃度約為50 % -55 %的碳水化合物糖類,體積濃度約為
50%的碳水化合物糖類,體積濃度約為55%的碳水化合物糖類,體積濃度約為60%的碳水化合物糖類,或它們的組合和變形。
[0049]在一實(shí)施例中,粘接劑系統(tǒng)118基于農(nóng)業(yè)混合物102預(yù)設(shè)重量濃度應(yīng)用。在一實(shí)施例中,粘接劑系統(tǒng)118的碳水化合物糖類約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的3% -10%,約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的3% _8%,約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的4.5% _10%,約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的3% _6%,約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的4% _5%,約大于農(nóng)業(yè)混合物102重量的3%,約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的4.5%,或它們的組合和變形。
[0050]此外或可選擇的,在一些實(shí)施例中,其它的組分、添加劑、微量營養(yǎng)素包130、硫酸鹽源122,或它們的組合引入到農(nóng)業(yè)混合物102中。
[0051]在一實(shí)施例中,微量營養(yǎng)素包130在形成農(nóng)業(yè)混合物102時(shí)或之后加入到農(nóng)業(yè)混合物102中。在一實(shí)施例中,微量營養(yǎng)素包130包括硼、銅、鋅、鐵、錳和鑰。此外或可選擇的,在另一些實(shí)施例中,宏量營養(yǎng)素(如氮、磷和/或鉀)和/或營養(yǎng)物質(zhì)(如鈣、鎂和/或硫)加入到農(nóng)業(yè)混合物102中。在一實(shí)施例中,微量營養(yǎng)素包130、宏量營養(yǎng)素和/或營養(yǎng)物質(zhì)作為工藝中次要的副產(chǎn)品(圖中未示)加入,如上所述。
[0052]例如,在一實(shí)施例中,來自硫酸鹽生產(chǎn)過程124的硫酸鹽源122中的硫酸鹽等營養(yǎng)物質(zhì)在形成農(nóng)業(yè)混合物102時(shí)或之后加入到農(nóng)業(yè)混合物102中。
[0053]在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102包括硫酸鹽源122和硅酸鈣。硫酸鹽源122可以是任何合適的無毒硫酸鹽源,包括但不限于石膏。石膏可以是開采的、合成的,或它們的組合。用開采的石膏、合成的石膏或它們的組合使得石膏的結(jié)構(gòu)可以是被控制和/或被調(diào)整的。
[0054]合成的石膏來自硫酸鹽生產(chǎn)過程124 (例如,爐渣生產(chǎn)工藝106的一部分或單獨(dú)的工藝)。例如,在一實(shí)施例中,形成合成石膏的硫酸鹽生產(chǎn)過程124是煤燃燒過程煙氣脫硫的副產(chǎn)物。此外或可選擇的,在一實(shí)施例中,硫酸鹽源122是其它工業(yè)過程中的副產(chǎn)物。例如,在一實(shí)施例中,硫酸鹽源122是煤燃燒過程底爐灰燼中形成的副產(chǎn)品,酸洗液體中硫酸形成的副產(chǎn)品,或它們合適的組合。
[0055]在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102的組分包括重量約為75% -95%的硫酸鹽源122、約為5% -25%的硅酸鈣或爐渣104含硅副產(chǎn)品111。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102包括括重量約為88.5%的硫酸鹽源122、約為12.5%的硅酸鈣或爐渣104含硅副產(chǎn)品111。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102的組合的濕混合物包括約5原子6原子%的水、約4原子%— 6原子%的鎂、約17原子% -19原子%的硫,剩下的是鈣。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102的組合的濕混合物包括約5.6原子%的水、約22.2原子%的鈣、約0.05原子%的鎂、約17.5原子%的硫。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102的組合的干混合物包括約22原子% -26原子%的鈣、約0.04原子0.066原子%的鎂、約17.5原子% -19.5原子%的硫。在一實(shí)施例中,干混合物包括約23.5原子%的鈣、約0.05原子%的鎂和約18.5原子%的硫。在一實(shí)施例中,農(nóng)業(yè)混合物102的pH約為7.5-8.5或約為8.1。不過,在另一實(shí)施例中,通過含有額外的硫酸銨,PH大于8.5。
[0056]在一實(shí)施例中,硫酸鹽源122包括硫酸銨。在該實(shí)施例中,氨作為硫酸鹽生產(chǎn)過程124中的反應(yīng)物(如煤燃燒中的煙氣脫硫)得到(NH4) 2S04(硫酸銨)。得到的農(nóng)業(yè)混合物102的pH大于那些來自石膏的硫酸鹽源122的實(shí)施例,從而允許混合獲得所需的pH。
[0057]在一實(shí)施例中,硫酸鹽生成過程124為煤燃燒。煤含有氧化硫(S0X)。監(jiān)測煤燃燒的排放包括監(jiān)測SOx是否排放。為了降低sox,多種洗滌器或其它系統(tǒng)除去硫、硫酸鹽、亞硫酸鹽、三氧化硫、二氧化硫,或其它含有硫的化合物。煙氣脫硫降低和/或除去的SOx包括循環(huán)煙氣、從煙氣中除去硫、產(chǎn)生含硫副產(chǎn)品。有兩種不同的方法進(jìn)行產(chǎn)生硫酸鹽源112的煙氣脫硫。在第一種方法中(假設(shè)是理想操作狀態(tài)),用CaCO3漿料(例如,石灰?guī)r漿料)進(jìn)行濕法洗滌,得到CaSO3 (亞硫酸鈣):
r.1S:T1.:1i so, — f;rfS0.Cseiy ;? - Ci>, U.1SIi 11
[0058]在第二種方法(假設(shè)是理想操作狀態(tài))中,用Ca(OH)2漿料(例如,石灰漿料)進(jìn)行濕法洗滌,得到CaSO3 (亞硫酸鈣):
C,-WSlliI; ^ SI).- tH/uliipidi(2)
[0059]形成CaSO3(亞硫酸鈣)(無論是第一種方法還是第二種方法)后,進(jìn)行氧化,將其轉(zhuǎn)化為硫酸鹽源122CaS04 (例如,合成的石膏):
Ci^SO ; 1.sol id'I + H <) I l`iqusd? -:..:-10_? CaS-Ct !、?!吧截?t- H.0 (3)
[0060]在操作中,煙氣脫硫后,石灰或石灰?guī)r漿料為合成的石膏。根據(jù)煤中硫的含量和反應(yīng)的其它方面,硫酸鹽源122包括預(yù)設(shè)量的合成石膏和石灰或石灰?guī)r。在一實(shí)施例中,硫酸鹽源122包括約90wt% -95wt%的硫酸鈣(CaSO4 ? 2H20)、約lwt% -2wt%的亞硫酸鈣(CaSO3 ? I/2?)、約2wt% _3wt%的碳酸鈣(CaCO3)。在一實(shí)施例中,剩下的部分包括硫酸鎂
/亞硫酸鎂。
[0061]在一實(shí)施例中,在引入到農(nóng)業(yè)混合物102之前,硫酸鹽源122進(jìn)一步處理獲得所需的物理性能。例如,在一實(shí)施例中,硫酸鹽源122通過一種或多種網(wǎng)過濾。在一實(shí)施例中,99%的副產(chǎn)品小于20目,90%的副產(chǎn)品小于60目,75%的副產(chǎn)品小于100目。此外或可選擇的,在一實(shí)施例中,硫酸鹽源122的濕度調(diào)整到預(yù)設(shè)的范圍(例如,通過機(jī)械澆水設(shè)備、過濾器、離心機(jī)或它們的組合)。在一實(shí)施例中,濕度預(yù)設(shè)的范圍約為10% — 18%、約為10%- 15%、約為7%— 12%、約為5%— 7%,或約為5%。在一實(shí)施例中,石灰或石灰石形成約90% -99%的硫酸鹽源122。在另一實(shí)施例中,石膏形成約90% -99%的硫酸鹽源122。
[0062]以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對本發(fā)明作任何形式上的限制,雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上,然而并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi),當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例,但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.處理土壤的方法,該方法包括: 將混合物用于土壤,形成被處理的土壤,該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品,可溶性化合物含有硅;以及 測定被處理土壤中來自可溶性化合物的硅的濃度。
2.權(quán)利要求1所述的方法,其中,在應(yīng)用時(shí),混合物和土壤中的種子接觸。
3.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的測定是通過符合美國植物食品控制委員會(huì)和/或化學(xué)分析委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)的分析技術(shù)進(jìn)行的。
4.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的測定包括用提取劑提取硅,所述的提取劑含有Na2CO3 和 NH4NO315
5.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的測定在約5個(gè)小時(shí)以內(nèi)完成。
6.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的來自可溶性化合物的硅的濃度大于15份/百萬。
7.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的被處理土壤中的總硅大于土壤,總硅包括可溶性化合物中的硅和不溶性化合物中的不溶硅。
8.權(quán)利要求7所述的方法,其中總硅中約4%-19%的硅是來自可溶性化合物的。
9.權(quán)利要求1所述的方法,其中將所述的混合物用于土壤,增加被處理土壤中的植物中來自可溶性化合物的硅的濃度。
10.權(quán)利要求9所述的方法,`其中所述的植物中來自可溶性化合物的硅的濃度基本等于被處理土壤中的可溶性化合物的硅的濃度。
11.權(quán)利要求1所述的方法,其中將所述的混合物用于土壤分離重金屬。
12.權(quán)利要求11所述的方法,其中將所述的一種或多種重金屬的是通過形成含有混合物和一種或多種重金屬的基本惰性的顆粒進(jìn)行分離的。
13.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的混合物的應(yīng)用是在前生長期、后休眠期、休眠期、后收獲期和休耕期。
14.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的混合物的應(yīng)用是在酸性土壤條件下的。
15.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的混合物包括硫酸鹽源。
16.權(quán)利要求1所述的方法,其中所述的混合物的應(yīng)用是在堿性土壤條件下的。
17.處理土壤的方法,該方法包括: 將混合物用于土壤,將土壤中的種子和混合物結(jié)合,形成被處理的土壤,該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品; 其中,該被處理的土壤中可溶性化合物中的硅的濃度大于土壤中硅的濃度;以及 被處理土壤中來自可溶性化合物的硅的濃度至少大于15份/百萬。
18.權(quán)利要求17所述的方法,其中所述的測定是通過符合美國植物食品控制委員會(huì)和/或化學(xué)分析委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)的分析技術(shù)進(jìn)行的。
19.處理土壤的方法,該方法包括: 將混合物用于土壤,形成被處理的土壤,該混合物包括含有可溶性化合物的爐渣副產(chǎn)品;以及 在被處理的土壤中形成基本惰性的顆粒,該基本惰性的顆粒包括混合物和一種或多種重金屬;其中,被處理土壤中來自可溶性化合物的硅的濃度至少大于15份/百萬。
20.權(quán)利要求19所述的方法,其中進(jìn)一步包括測定土壤中可溶性化合物的硅的濃度至少為15份/百萬,所述的測定是通過符合美國植物食品控制委員會(huì)和/或化學(xué)分析委員會(huì)制定的標(biāo)準(zhǔn)的分析技術(shù)進(jìn)行的。`
【文檔編號(hào)】C05D3/00GK103501927SQ201180007407
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2010年9月10日
【發(fā)明者】S·R·米蘭達(dá), K·A·巴巴尼亞, W·V·阿貝特, G·H·科恩多夫 申請人:哈斯科公司