（环境工程专业论文）钢渣缓释肥料的制备及缓释性能评价.pdf

2 采用正交设计方法，考察了粘结剂改性剂比例、矿渣的类型与粒径对钢渣肥制 备的影响，结果表明，钢渣肥1 号的包膜率为3 1 2 ，含氮量为2 7 5 ；钢渣肥2 号的 包膜率为3 1 2 ，含氮量为1 8 3 ；钢渣肥3 号的包膜率为2 8 7 ，含氮量为3 7 5 ；钢 渣肥4 号的包膜率为2 5 7 ，含氮量为3 5 。 3 采用水中溶出法评价了钢渣肥的初期和微分溶出率，结果表明，钢渣肥1 号的初 期溶出率为4 1 5 ，微分溶出率为9 1 2 ；钢渣肥2 号的初期溶出率为7 5 7 ，微分溶出 率为3 5 5 ；钢渣肥3 号的初期溶出率为3 3 5 ，微分溶出率为6 5 7 ；钢渣肥4 号的初 期溶出率为3 8 9 ，微分溶出率为3 5 7 。商品缓释肥料0 1 i 肥的初期溶出率为2 7 7 ， 微分溶出率为5 5 0 。可以看出，初期溶出率从大n d , 依次为：钢渣肥2 号 钢渣肥1 号 钢渣肥4 号 钢渣肥3 号 o l i 肥，微分溶出率从大到小依次为：钢渣肥1 号 钢渣肥 4 号 钢渣肥3 号 o l i 肥 钢渣肥2 号。正交设计结果表明，影响初期溶出率的主要因素 是粘结剂比例，影响微分溶出率的主要因素是矿渣粒径。 4 采用土柱淋溶法评价了钢渣肥3 0 天的总氮淋溶量。结果表明，钢渣肥l 号，钢 渣肥2 号、3 号、4 号及o l i 肥和尿素3 0 天的总氮累积淋溶量分别为4 0 3 6 ，4 2 0 6 ， 4 6 5 ，4 5 2 1 ，4 3 3 2 和6 0 0 7 。与尿素相比，4 种钢渣肥都有一定的缓释性能，其 中，钢渣肥1 号和钢渣肥3 号的淋溶效果较好。正交分析结果表明，影响钢渣肥在土壤 氮素释放的主要因素是粘结剂改性剂比例。 5 采用氮素挥发实验测定矿渣肥、0 1 i 肥和尿素中氮素在土壤里的变化情况。结果 表明，矿渣肥1 号、2 号、3 号、4 号及o l i 肥和尿素3 0 天的氮素累积挥发量分别为6 9 9 7 ， 7 5 2 1 ，7 3 7 ，7 4 5 9 ，6 2 2 9 和8 8 4 1 。 施用肥料后p h 和脲酶变化测定结果表明，3 0 天后p h 变化范围从大到小依次为钢 渣肥4 号 尿素 钢渣肥1 号 钢渣肥2 号 o l i 肥 钢渣肥3 号；3 0 天后脲酶的活性从大 i 到小依次为钢渣肥3 号 o l i 肥 钢渣肥4 号 钢渣肥1 号 尿素 钢渣肥2 号。正交分析 结果表明，影响氮素挥发的主要因素是矿渣类型。 6 钢渣肥的盆栽试验结果表明，制备的四种肥料钢渣肥1 ，2 ，3 ，4 号的增产率分别是 1 0 5 ，- 8 7 5 ，8 6 6 7 ，8 0 4 2 。尿素的增产率是5 0 ，购于市场的0 1i 肥增产率是 1 1 9 3 7 。正交分析表明，影响肥效的主要因素是矿渣类型。 关键词：矿渣，缓释肥，缓释性能，土柱淋溶法，氮素挥发 a b s t r a c t a g r e a td e a lo fd i s c a r d e ds l a gw a sp r o d u c e di nt h es t e a li n d u s t r i e si no u rc o u n t r y m a n yo f t h es l a gw e r en o tu s e de f f i c i e n c y t op r o m o t et h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no ft h es l a g ，u r e a w a ss e l e c t e da sc o r ea n ds l a gw e r es e l e c t e da sc o a t i n gm a t e r i a l ，a f t e rt h ec h o o s i n go fm o d i f i e r , s i z eo ft h es l a g ，t y p eo ft h es l a g ，s t u d yo nt h et e c h n o l o g yo ft h ep r e p a r a t i o n ；u s i n gw a t e r s o l u t i o n ，s o i lc o l u m nl e a c h i n ga st h em e t h o dt oe v a l u a t et h es l o wr e l e a s ep r o p e r t i e so ft h e s l a g f e r t i l i z e r , f i n a l l y , p o te x p e r i m e n tw a su s e dt op r e l i m i n a r ya s s e s s t h ee f f e c to ft h e s l a g f e r t i l i z e r i tc a np r o v i d et h eb a s i sw h e na p p l i e di nt h ea g r i c u l t u r ea n df o r e s t r y t h em a i nr e s u l t sw e r ef o l l o w i n g ： 1 t h ee f f e c to fw a t e rr e s i s t a n c et ot h eb i n d e rw e r ec o m p a r e db yf o r m a l d e h y d ea n du r e a w h i c ha sm o d i f i e r t h er e s u l ts h o w ：w h e nt h ep r o p o r t i o no ff o r m a l d e h y d ei s2 3 5 ，t h e w a t e rr e s i s t a n c eo fb i n d e ri st h el o w e s t ，t h ew a t e ra b s o r p t i o ni s3 6 4 t h ew a t e rr e s i s t a n c e o fm e m b e ri sd e c r e a s e db y3 5 7 w h e nt h ep r o p o r t i o no fu r e ai s1 17 ，t h ew a t e rr e s i s t a n c e o fb i n d e ri st h el o w e s t ，t h ew a t e ra b s o r p t i o ni so n l y15 2 t h ew a t e rr e s i s t a n c eo fm e m b e r i sd e c r e a s e db y 7 3 1 t oi n c r e a s et h ew a t e rr e s i s t a n c eo fb i n d e ra n da c h i e v eag o o dc o a t i n g e f f e c t ，1 2 u r e aw a ss e l e c t e da st h em o d i f i e ro ft h eb i n d e ri nt h i sp a p e r 2 o r t h o g o n a ld e s i g nw a su s e dt oi n v e s t i g a t et h ep r o p o r t i o no fb i n d e r , t y p eo fs l a ga n d s i z eo fs l a gt ot h ee f f e c to ft h es l a g - - f e r t i l i z e r t h ec o a t i n gr a t eo ft h ef o u rs l a g f e r t i l i z e rw e r e 31 2 ，31 2 ，2 8 7 ，2 5 7 ，r e s p e c t i v e l y t h en i t r o g e nc o n t e n to ft h ef o u rf e r t i l i z e rw e r e 2 7 5 ，18 3 ，3 7 5 ，3 5 ，r e s p e c t i v e l y 3 t h ew a t e rs o l u t i o nw a su s e dt om e a s u r et h ei n i t i a la n dd i f f e r e n t i a ld i s s o l v e dr a t e t h e r e s u l ts h o w ：t h ei n i t i a ld i s s o l v e dr a t eo ft h ef o u r s l a g - f e r t i l i z e r w e r e 4 1 5 ，7 5 7 ，3 3 5 ，3 8 9 ，r e s p e c t i v e l y t h e d i f f e r e n t i a ld i s s o l v e dr a t eo ft h ef o u r s l a g f e r t i l i z e rw e r e9 1 2 ，3 5 5 ，6 5 7 & ，3 5 7 ，r e s p e c t i v e l y m e a n t i m e ，i n i t i a la n dd i f f e r e n t i a l d i s s o l v e dr a t eo fc o m m e r c i a lp r o d u c t0 1 iw e r e2 7 7 a n d5 5 0 t h er e s u l ts h o w ：t h eo r d e r o fi n i t i a ld i s s o l v e dr a t ew a sn 0 2 s l a g - f e r t i l i z e r n o1s l a g - f e r t i l i z e r n 0 4s l a g f e r t i l i z e r n 0 3 s l a g f e r t i l i z e r o l i t h eo r d e ro fd i f f e r e n t i a ld i s s o l v e dr a t ew a s ：n o l s l a g - f e r t i l i z e r n 0 4 s l a g - f e r t i l i z e r n 0 3s l a g - f e r t i l i z e r o l i n 0 2s l a g - f e r t i l i z e r t h er e s u l to ft h eo r t h o g o n a l d e s i g ns h o wt h a tm a i nf a c t o rt h a ta f f e c t st h ei n i t i a ld i s s o l v e dr a t ew a st h ep r o p o r t i o no f b i n d e r t h eo r t h o g o n a ld e s i g ns h o wt h a tt h em a i nf a c t o rt h a ta f f e c t st h ed i f f e r e n t i a ld i s s o l v e d i l l r a t ew a ss i z eo ft h es l a g 4 t h es o i lc o l u m nl e a c h i n gw a su s e dt om e a s u r et h ea c c u m u l a t i o no fn i t r o g e no ft h e f e r t i l i z e ri n3 0 d a y s t h er e s u l ts h o w ：t h ea c c u m u l a t i o no ff o u rs l a g f e r t i l i z e r ，o l ia n du r e a w e r e4 0 3 6 ，4 2 0 6 ，4 6 5 ，4 5 2 1 ，4 3 3 2 和6 0 0 7 ，r e s p e c t i v e l y s o ，t h es l a g f e r t i l i z e r s h o wc e r t a i ns l o wr e l e a s ew h e nc o m p a r e dw i t hu r e a a m o n gt h i s ，n ola n dn 0 3s l a g f e r t i l i z e r s h o wb e t t e rl e a c h i n ge f f e c t t h eo r t h o g o n a id e s i g ns h o wt h a tm a i nf a c t o rt h a ta f f e c t ss o i l c o l u m nl e a c h i n gw a sp r o p o r t i o no fb i n d e r 5 t h en i t r o g e nv o l a t i l i z a t i o nr e f l e c t e dt h ev a r i a t i o no f n i t r o g e no f t h ef e r t i l i z e ri nt h es o i l t h er e s u l ts h o wt h a t ：t h ea c c u m u l a t i o no ft h ef o u rs l a g f e r t i l i z e r ，o l ia n du r e aw e r e6 9 9 7 ， 7 5 2 1 ，7 3 7 ，7 4 5 9 ，6 2 2 9 a n d8 8 4 1 r e s p e c t i v e l y t h ev a r i a t i o no ft h ep ha n d u r e a s ew e r em e a s u r e da tt h es a m et i m e ，t h eo r d e ro ft h ep ha f t e r3 0 d a y sw e r e ：n 0 4 s l a g - f e r t i l i z e u r e a n o 1 s l a g f e r t i l i z e n 0 2s l a g - f e r t i l i z e o l i n 0 3s l a g - f e r t i l i z e s o ，t h en 0 3 s l a g - f e r t i l i z es h o wb e t t e rr e l e a s ep r o p e r t y t h eo r t h o g o n a ld e s i g ns h o wt h a tm a i nf a c t o rt h a t a f f e c t sn i t r o g e nv o l a t i l i z a t i o nw a st h et y p eo ft h es l a g 6 t h er e s u l to ft h ep o te x p e r i m e n ts h o wt h a tr a t eo ft h eg r o w t ho ft h es l a g f e r t i l i z e r w a s1 0 5 ，一8 7 5 ，8 6 6 7 ，8 0 4 2 ，r e s p e c t i v e l y t h er a t eo f t h eg r o w t ho f t h eu r e aa n do l i f e r t i l i z e rw e r e5 0 a n d119 37 t h eo r t h o g o n a id e s i g ns h o wt h a tm a i nf a c t o rt h a ta f f e c t s p o te x p e r i m e n tw a st h et y p eo f t h es l a g k e yw o r d s ：s l a g ，s l o wr e l e a s ef e r t i l i z e r ，s l o wr e l e a s ep r o p e r t y , s o i lc o l u m n l e a c h i n g ，n i t r o g e nv o l a t i l i z a t i o n w 1 2 2 缓释肥料的评价方法7 1 2 3 我国缓释肥料的研究进展7 1 2 4 我国缓释肥料面临的问题8 2j ；i 言9 3 材料与方法。1 0 3 1 材料与仪器1 0 3 1 1 药品与试剂1 0 3 1 2 主要仪器1 0 3 2 粘结剂的制备与耐水性评价。1 1 3 2 1 甲醛改性粘结剂的制备1 1 3 2 2 尿素改性粘结剂的制备1 1 3 2 3 耐水性测定步骤1 1 3 3 钢渣矿渣肥的制备1 1 3 3 1 矿渣肥的制备1 1 3 3 2 包膜率测定1 2 3 3 3 含氮量测定1 2 3 4 钢渣肥缓释性能的评价1 2 3 4 1 水溶法。1 2 3 4 2 土柱淋溶法。1 2 3 4 3 氮素挥发实验1 3 3 4 4 盆栽试验1 3 v 4 结果与分析。1 4 4 1 甲醛改性对包膜剂耐水性能的影响1 4 4 2 尿素改性对包膜剂耐水性能的影响1 4 4 3 钢渣肥制备及包膜结果评价1 5 4 4 钢渣缓释肥中氮素在水中的溶出特征1 7 4 5 钢渣缓释肥中氮素在土壤中的溶出特征1 9 4 6 钢渣缓释肥中氮素的挥发特征2 0 4 7 钢渣肥对土壤p h 的影响2 2 4 8 钢渣肥对土壤脲酶活性的影响2 3 4 9 钢渣肥盆栽试验结果2 4 5 讨论2 6 5 1 缓释肥料粘结剂筛选2 6 5 2 缓释肥料的制备2 6 5 3 缓释肥料的缓释性能评价2 6 5 4 正交设计结果。2 7 5 5 存在的问题2 7 6 结论2 8 参考文献2 9 致谢3 4 作者简介3 5 v i 1 文献综述 我国是世界钢铁生产大国，2 0 0 8 年钢产量已突破5 亿t 。钢铁生产过程中会产生大量 的矿渣，据估计，每生产1t 生铁，将排出0 3 t l t 的矿渣，可见我国每年产生的矿渣 数量是惊人的。废弃这些矿渣不仪要消耗大量的人力和物力，同时还要占用大量的耕地， 造成环境污染。 因此，对矿渣的回收利用及资源化，世界各国都在进行积极的研究，欧美等发达国 矿渣综合利用率已达8 0 以上，而我国矿渣综合利用率仅2 5 左右。 1 1 矿渣的应用领域 矿渣在建筑、环境、农业等领域有着广泛的应用，其中主要是在建筑领域的应用， 在环境方面主要是在废水处理方面的应用，在农业上的应用丰要就是制备各种肥料，满 足不同的作物需要。 1 1 1 矿渣在建筑领域的应用 建筑领域是矿渣的主要应用领域，如利用钢渣生产水泥，钢渣微粉，钢渣砖块，水 淬矿渣做混凝土掺合料等。主要应用有以下一些方面： 生产钢渣水泥。钢渣中含有与硅酸盐水泥熟料很相似的硅酸二钙( c 。s ) 和硅酸三钙 ( c 。s ) ，高碱度转炉钢渣中二者的质量分数在5 0 以上，中、低碱度的钢渣中主要为硅酸 二钙( c 。s ) 。钢渣的生成温度在1 5 6 0 以上，而硅酸盐水泥熟料的烧成温度在14 0 0 左 右。钢渣的生成温度高，结晶致密，晶粒较大，水化速度缓慢。因此，可将钢渣称为过烧硅 酸盐水泥熟料。以钢渣为主要成分，加入一定量的其他掺合料和适量石膏，经磨细而制 成的水硬性胶凝材料，即为钢渣水泥。 作为水泥掺合料。钢渣中含有硅酸三钙、硅酸二钙等物质，具有水硬胶凝性，同时还 含有较高的f e 。o 。，很适合替代铁矿粉用于水泥生产的掺合料乜1 。 替代部分水泥作混凝土掺合料。马秉东等人1 采用磨细钢渣掺合料完全可取代部分 水泥应用在泵送混凝土中。该掺合料不仪对水泥适应性好，同时还可改善泵送混凝土拌 合物粘聚性、减小摩擦力、降低泵压等，同时也可以提高硬化混凝土的密实性、强度和 抗渗性、抗冻性、抗碳化性及混凝土耐久性等。 钢渣配烧水泥熟料。黄石军区水泥厂邹俊甫等人h 1 利用钢渣配烧水泥熟料，不仅熟 料f c a o 下降、强度提高，且水泥安定性合格率和立窑台时产量均提高。另外，武汉理工 大学姜从盛等人隋3 利用钢渣作混凝土的耐磨集料，提高混凝土耐磨性能3 5 以上，并使混 凝土的抗压、抗折强度以及抗折弹性模量也有一定的提高，延长了混凝土的使用寿命。 生产钢渣微粉。研究表明瞳1 ，钢渣粉可等量代替1 0 - - 4 0 的水泥，可降低混凝土的成 本，这是钢渣综合利用的有效途径之一。但是，钢渣中含有的5 6 游离氧化钙( f c a o ) 是导致钢渣矿渣水泥体积安定性不良的主要因素。将钢渣尾料磨细成表面积为4 0 0 4 - - 5 5 0 m 2 k g 的微粉，其游离f c a o 易在水化过程中释放c a ( 0 h ) 。，从而使水泥体积安定性得 到改善，并且可提高水泥的强度。 生产钢渣砖和砌块。钢渣可当胶凝材料或骨料，用于生产钢渣砖、地面砖、路缘石、 护坡砖等产品。钢渣经磨细和加入添加剂，可降低f c a 0 的不安定性，适合作建筑材料。 用钢渣生产钢渣砖和砌块，主要利用钢渣中的水硬性矿物，在激发剂和水化介质的作用 下进行反应，生成系列氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙等新的硬化体。 钢渣作为地基材料。粉煤灰已被广泛用于墙体材料、公路和铁路路堤、土工结构填 方工程、地基处理等方面( 如c f g 桩复合地基) ；然而，钢渣因受其自身特有的材料化学特 性制约，其开发利用还落后于前者。结合工程实践，近年来开发出了一种新型的水泥粉煤 灰钢渣桩( c c r n c n tf l y a s hs t e e l s l a gp i l e ，简称c f s ) ，由水泥、粉煤灰及钢渣按一定比例 配合而成，凝结后具有相当的粘结强度，其力学性能介于刚性一半刚性之间，与桩间土及 褥垫层共同组成复合地基。 除了钢渣之外，其他类型的矿渣在建筑领域也有着广泛的应用。如利用水淬矿渣生 产水泥及水泥、混凝土的掺合料和矿渣微粉等。铜渣在建筑行业的应用一般包括以下1 ： 替代天然砂石用作房屋基础，道路路基和低洼地堆填；替代铁矿粉用作硅酸盐水泥的铁 质矫正材料等。 1 1 2 矿渣在环境领域的应用 矿渣在环境领域的应用主要是在废水处理方面，也有在废气处理方面的应用。 近年来，用钢渣处理废水的研究越来越多，研究表明钢渣是一种性能优良的吸附剂， 在重金属离子废水、有机染料废水和一些无机非金属废水处理方面都有很好的效果，这 给钢渣的利用开辟了一个新领域，同时也是“以废治废”的典型代表。 钢渣能处理废水的原因是因为钢渣含有大约7 5 的碱性氧化物而显碱性，同时钢渣 经粉磨后比表面积比较大，这就决定了钢渣可以通过化学反应和吸附作用处理废水中的 污染物。钢渣密度较大，在水中沉降速度快，固液分离处理周期短。张勇口1 、董晓丹陋1 通 过0 1 7 5m m 标准筛得到的钢渣粉的体积密度为1 7 4g c m 3 左右，比表面积约为0 3 2 m 2 g ，平均孔径5 3n m ，这种钢渣粉具有优良的过滤性能。此外，因钢渣中含有一定的铁， 从而使其具有良好的吸附作用，对废水中的杂质颗粒、溶解性有机物和部分重金属具有 良好的去除作用。 钢渣在重金属离子废水的处理方面的应用。由于重金属离子对水体的污染有不易降 解性和毒害性，因而被定为第一类污染物睁1 。电镀、冶炼、五金、矿山开采、农药、合 成树脂生产n0 1 1 1 等行业产生了很多种金属离子废水，如含铅、镍、铬等废水。重金属污 染是一个极其严重的环境问题，对人类的生存和身心健康产生严重危害引。目前含重金 属离子废水的处理方法主要有：离子交换法、氧化还原法、反渗透法、电解法、气浮法、 化学沉淀法、吸附法、蒸发浓缩法等n 3 。1 6 1 。大部分方法投资大、运行成本高、操作管 2 理麻烦、并且会产生二次污染。其中吸附法研究表明阳，1 1 1 卜1 9 1 ，通过吸附实验，即在固定 钢渣用量的情况下做金属离子的吸附曲线，钢渣对金属离子的去除规律基本符合 f r e u n d l i c h 吸附等温式。一般认为钢渣对重金属离子的去除是两个过程综合作用的结果， 一是钢渣经粉碎后粒径和孔径都较小，比表面积较大，对金属离子有一定吸附作用，包括 表面配合、静电吸附、阳离子交换，非常有利于废水中金属离子的去除；二是钢渣溶液 呈强碱性，金属离子可部分形成氢氧化物沉淀。 将钢渣粉与含重金属废水混合搅拌或采用振荡吸附试验研究发现钢渣对n i “、c r 3 + 和p b 2 + 的去除率很高，最高可达9 9 以上。王士龙等雎们在含镍废水p h 3 、n i 2 + 3 0 0 m g l 范围内，按镍与钢渣重量比为1 1 5 投加钢渣进行处理，镍去除率大于9 9 ，废水经 处理后可达排放标准。马少健等瞳1 1 采用振荡吸附试验研究表明按钢渣与铅的质量比为 2 0 0 1 时，p b ”的去除率可达9 4 以上，钢渣能很好地适应废水p h 值和离子初始浓度的 变化，对p b ”吸附去除保持较高而稳定的吸附去除率。对铬的去除试验研究拉卜2 4 1 表明按 照铬钢渣量比为1 3 5 1 4 0 投加钢渣进行处理，铬去除率可达到8 4 以上，处理效果可 以达到排放标准。该方法对酸度适应范围宽，可直接处理p h 值在2 1 3 范围内的含铬废 水。羊依金等n 玎将坡缕石、钢渣、水按一定比例做成柱状颗粒吸附剂，对c u 2 + 的最大吸 附量可达1 6 9 5m g g ，吸附剂能很好地适应废水p h 的变化，并且吸附剂可以重复使用。 钢渣在有机染料废水的处理方面的应用。纺织印染工业是最大的水资源消耗者和污 染源之一，印染废水一般呈碱性，废水中有机污染物含量较高，色度高，可生化性差。近年 来研究发现钢渣对印染废水是一种很好的吸附剂，吸附效果可以与常用的吸附剂活性炭 相当，且吸附效果优于活性炭，这一结果为低成本的吸附剂走向工业化的应用提供了科 学依据。一些技术工作者还利用钢渣多孔、吸附能力强的特点，将其作为填料设计成钢 渣过滤反应器放到牛化处理之后。研究结果表明，实验水样采用水解酸化一生物接触氧 化一钢渣过滤工艺，可使印染废水出水达到国家纺织染整工业水污染物排放标准 ( g b 4 2 8 7 2 9 2 ) i i 级标准曙引。 钢渣对多种有机染料废水的处理效果都很好。谢复清晗6 。3 以钢渣为吸附剂处理亚 甲基蓝染料废水、活性翠蓝染料废水、碱性品红染料废水、结晶紫、孔雀石绿染料废水， 脱色率均可达n 9 0 以上。钢渣还可与其它材料混合制成絮凝剂，利用絮凝剂来处理印 染废水。沈澄英2 1 将钢渣和铁屑以一定的质量比混合后，用硝酸和盐酸的混酸溶解制成 絮凝剂处理印染废水，得到了较好的效果，经处理后的c o d e r 去除率为8 7 4 ，透光率 为8 9 3 ，色度去除率为9 3 3 。徐美娟1 将钢渣、硫铁矿渣、稀盐酸等制备了絮凝 剂。用这种絮凝剂处理经过厌氧或好氧处理过的面浆黑液能取得良好的处理效果。当用 6 0m o l l 的絮凝剂处理棉浆黑液厌氧出水时，c o d c r 可去除7 0 左右。林美群口们等用 矿渣处理印染废水中的苯胺，适宜的条件是：在5 0m 1 浓度为5m g l 的苯胺溶液中加入 钢渣3g ，p h 值大于7 ，在室温下以1 5 0r m i n 的速度振荡1h ，对苯胺的吸附去除率可达 3 7 5 以上。 钢渣对无机非金属废水的处理应用。钢渣除了能处理重金属离子废水和有机染料 废水，还对其它无机非金属废水如含氟废水、含磷废水、含砷废水等也有较强的处理能 力。钢渣作为吸附剂，其中的金属离子，如c a 2 + 等溶解在水中，可以与磷形成沉淀，从而达 到除磷的效果，去除率最高可达9 9 ，这对治理含磷较高的生活污水具有很好的参考价 值。钢渣含有的钙和铁可与砷酸盐形成沉淀，钢渣的吸附作用也可去除砷口，3 6 。圳。郑礼 胜等引用钢渣处理含砷废水，在p h l 5 1 2 0 ，砷( i ) 含量1 0 2 0 0m g l 时，按砷 钢渣质量比为1 2 0 0 0 投加钢渣，砷去除率达9 7 。刘平等h 采用振荡吸附试验，研究了 钢渣对f 一的吸附，p h 值的适应范围较宽，9 0 m i n 内对4 0m g l 含氟废水进行处理，氟的去 除率可达7 7 7 7 ，出水剩余浓度达到国家工业含氟废水一级排放标准。 除了钢渣之后，高炉矿渣也可以用来处理造纸废水和制革废水等h 1 l 。 高炉渣在烟气脱硫中的应用。高炉渣钙含量较高、比表面积大、含有多种活性组分 结构松散的特点使其适合在烟气脱硫中作脱硫剂。早在2 0 0 0 年，就有国外学者提出2 们 4 引，在半干法烟气脱硫工艺中，可以采用高炉渣制成的脱硫剂来吸附s 0 ：，并证明了高炉 渣与c a ( o h ) ：的混合物制成的吸附剂比纯c a ( o h ) 。的比表面积更大，反应能力更强，脱硫 效率更高。我国已经开展了在烟气脱硫中用高炉渣作脱硫剂的研究1 ，证实高炉渣单独 作脱硫剂时，确实具有一定的脱硫效果，但脱硫率较低，平均脱硫率为3 2 2 ，最高仅达 4 8 8 。但如果将高炉渣与一定量的粉煤灰等配合使用，可以大幅度提高脱硫效率。宁 波东方环保设备有限公司开发的以高炉渣为主要原料作脱硫剂的技术 ，称为d s s o 。 烟气治理技术。工业试验结果证明，脱硫率达n 9 5 以上，而且该技术脱硫后的副产物经 过适当加工可制成“硫硅配方肥 ，用于土壤改良及盐碱地的改造。 1 1 3 矿渣在农业领域的应用 钢渣的综合利用主要用于水泥生产、筑路材料、玻璃生产、冶金返回料及农业生产 等几个方面，其中在农业生产再利用方面，国外如德国、日本、美国等国开发应用较早， 钢渣在农业生产上应用的比例也较大，其中德国已经达到1 8 h 引，而我国在此方面应用还 很少。 由于钢渣中含有锰、硅、铁、钙、磷等大量对农作物有益的营养元素，同时除个别 特钢冶炼钢渣外，在钢渣内含有的有害重金属杂质及放射性元素含量均符合有关国家农 业应用标准的要求，因此适于农业生产，在改良土壤、满足农作物营养需求等方面十分有 益。主要有以下几个方面的应用。 钢渣作为土壤改良剂。钢渣中含有较高的镁、钙，因而可以作为酸性土壤改良剂。 对于酸性土壤的改良大多采用施用石灰来调节其p h 值、改善土壤结构和增加孔隙度等 理化性状，但长期施用石灰会引起镁、钙、钾等元素失衡，降低镁的活度和肥料有效性。 而采用钢铁渣作为改良剂，由于其中含有一定量的可溶性的磷和镁，因而可以取得比施 4 用石灰来进行改良酸性土壤更好的效果。 生产钢渣硅肥。硅是水稻生长必需的元素，并且可以提高其抗病虫害的能力。含s i o 。 超过1 5 的转炉钢渣经磨细至r j 6 0 目以下，即可作为硅肥用于水稻田。转炉渣中的硅是呈枸 溶性的，枸溶率可以达至u s o 以上，根据有关栽培试验结果h 9 1 ，施用钢渣合成的硅肥在水 稻生产中取得了增产1 2 5 1 5 5 的效果。 生产钢渣磷肥。当采用中高磷铁水炼钢时，在不加萤石造渣条件下所得到的转炉钢 渣可以用于制备钢渣磷肥。钢渣中的磷几乎不溶于水，而具有较好的枸溶性，但可在植物 根部的弱酸环境下溶解而被植物吸收，因而钢渣磷肥是一种枸溶性肥料。 1 1 4 矿渣在其他领域的应用 除了在上述的应用之外，矿渣在其他领域也有着广泛的应用。 利用矿渣制备微晶玻璃和赛隆陶瓷。矿渣微晶玻璃于1 9 6 0 年由前苏联 k i t a i g o r o d i s k i 咖1 研制成功，并在1 9 6 6 年开发出第一条辊压法制备矿渣微晶玻璃的工业 化生产线。美国的a g r w a l g 等人利用钢渣制造富c a o 的微晶玻璃，具有比普通玻璃高2 倍 的耐磨性及较好的耐化学腐蚀性。西欧的g o k t a s a a 用钢渣制造出透明玻璃和彩色玻璃 陶瓷，拟用作墙面装饰块及地面瓷砖畸1 1 。我国这方面虽然研究较晚，但已经取得了很大的 进展如湖南大学肖汉宁嘲1 、武汉理工大学程金树1 华中科技大学杨家宽m 1 等人分别 利用钢渣成功研制出性能优良的建筑微晶玻璃。赛隆陶瓷是一种s i 。n 。的固溶体，因为 具有很高的硬度、韧性与强度，机械性能优良，是一种具有广阔应用前景和发展前途的工 程材料。近年，中科院上海陶瓷研究所与日本产业技术综合研究所及奥地利莫那什大学 合作进行了利用高炉渣制取低成本的q s i a l o n 陶瓷材料的研究嘀引。把高炉渣磨成粉， 与s i 粉( c o ( s i ) 9 8 ，3 0 pm ) 、a 1 粉( ( 1 ) ( a 1 ) 9 8 ，2 5 um ) 以及用作晶种的少量s i 。n 。和 a l 粉一起混合，放进石墨坩埚内，上面盖上一层钛粉，连接钨加热线圈点燃钛粉，使之在 高温下自蔓延合成q s i a l o n ，整个过程在高压n ：密封柜里完成。 生产无机涂料。利用矿渣粉与碱、水玻璃、外加剂等制备的无机涂料，具有快硬、 高强、耐洗刷、耐碱、耐水、耐冻等优良性能，产品质量优于国家标准嘲1 ，而且无毒、 无污染、环保安全。其制作方法简单、价格便宜、原料来源广训，是国内外涂料研究和 发展的主要方向。 生产矿渣纤维。以矿渣为主要原料，加入硼砂等辅料，经熔化、采用高速离心法或喷 吹法等工艺制成的棉丝状无机纤维，具有导热系数小、质轻、价廉、不燃烧、耐腐蚀、 吸声性能好等特点嘲1 。可用于建筑物的填充吸声、绝热、隔音及各种热力设备的填充隔 热等。 合成多功能、多用途的硅灰石。在矿渣中加入硅砂和少量的助熔剂白云石，以在低 温下熔化、晶化合成工业用硅灰石9 1 。硅灰石的用途极广，在涂料、陶瓷、橡胶、塑料、 等很多领域都能发挥其特殊功能。 制造多孔陶粒及无机泡沫材料。在矿渣中加入合适的结合剂、成孔剂，经混合成型、 5 干燥、烧成可制得多孔陶粒，作为绝缘轻质混凝土的主料、高级公路的绝缘层等。在矿 渣中加入成孔剂等，用挤压等方式成型，经合理养护制得的无机泡沫材料，具有优良的保 温、隔热、隔音、耐火等特性，广泛用于石油、轻质建材、化工、冶炼等工业。 生产无机胶凝材料。生产无机胶凝材料是近年来对矿渣应用研究较多的方向之一。 以磨细矿渣为主要原料，选择合适的激发剂，在一定的条件下养护，可得到干燥收缩率 小、水化速度快呦3 、早期强度高哺、对重金属的固化效果好2 啪1 等多种优点的矿渣基 无机胶凝材料，代替部分水泥胶砂材料们。关于矿渣在激发剂作用下的反应机理，一般 认为：矿渣的玻璃体结构中的- o - s i - o - a i - o - 链解聚生成 s i o 。 4 。四面体和 a i o 。 5 。四面 体，进而发生缩聚反应生成新的一o s i o a 1 0 一无机网络结构胶凝材料5 。7 们。 1 2 缓释肥料的研究现状 化肥在农业生产中占有非常重要的位置，化肥的利用效率直接决定着粮食的产量。 长期以来，化肥利用率低一直是一个很难解决的问题，尤其是氮肥，是速溶性的，进入 到土壤中很容易就挥发，随水淋溶了。我国肥料利用率较低，其中氮仅为3 0 3 5 ， 低于世界5 0 7 0 的氮肥利用率，这不仅造成了巨大的浪费，并且还会造成农业面源污 染，水体富营养化，还会使水体中硝酸盐和亚硝酸盐浓度增加。缓释肥料能在一定程度 上缓解这个难题，减少养分的流失，提高肥料的利用率，缓释肥料的研制日益受到人们 的重视，被誉为“2 1 世纪化学肥料发展的最佳途径 。 许秀成m 1 认为，缓释肥料是指养分释放速率远小于速溶性肥料释放速率的肥料， 能够根据作物的需肥特性，缓、促双向调节，使养分释放与作物养分需求匹配，是肥料 的高级阶段。 1 2 1 缓释肥料的类型 缓释肥料依据不同的方法可以分为不同的类型。主要有： 武志杰 2 1 等根据缓控释肥料生产方法分类：一是生物化学类，主要是添加硝化抑 制剂肥料、添加脲酶抑制剂肥料、添加脲酶和硝化抑制剂肥料。二是物理类，包括微囊 法( 贮库型) 。如硫包膜肥料、聚合物包膜肥料等；整体法( 基质型) 。如扩散控制基质型 肥料、营养吸附( 替代) 基质型肥料等。三是化学方法，有化学合成类和其它化学法。 四是生物化学一物理包膜结合类。 缓释肥料按照其溶解性释放方式通常分为3 种类型：一是物理障碍性因素控制的 水溶性肥料，如包膜颗粒肥料和基质复合肥料，包膜颗料肥料又可进一步划分为有机聚 合物包膜肥料( 热塑性和树脂类) 和无机包膜肥料( 如硫磺、矿物质包膜) ；二是微溶有 机氮化合物，可进一步划分为生物可降解的微溶有机氮化合物( 如脲甲醛和其它脲醛缩 合物) 和丰要以化学降解的化合物( 如异丁烯环二脲) ；三是微溶性的无机化合物，如部 分酸化磷酸盐、金属磷铵盐等。 还有将缓释肥料的类型分为：一是含转化抑制剂类长效肥料，应用脲酶抑制剂和硝 6 化抑制剂，减缓尿素的水解和对铵态氮的硝化一反硝化作用，从而减少肥料氮素的损失。 二是包膜( 裹) 类缓控释肥料，这类肥料以亲水聚合物包裹肥料颗粒或把可溶性活性 物质分散于基质中，从而限制肥料的溶解性口副。三是载体类缓控释肥料，是指利用适 宜的高分子材料为载体或吸收肥料养分而形成的供肥体系，这实际上是利用分子骨架包 膜的控释肥料口4 1 。四是有机合成微溶态缓释肥料，将尿素转化成难水解的脲甲醛，草草 酰胺等，使其在水中的溶解度降低，在土壤、水或微生物的作用下，缓慢降解，释放出养分， 释放速度由肥料的颗粒大小和土壤微生物活性决定。 f a n 和s i n g h 根据释放控制方式将控释缓释肥划分为扩散型、侵蚀或化学反应型、 膨胀型和渗透型4 类口5 1 。 1 2 2 缓释肥料的评价方法 评价缓控释肥养分释放特性常用的方法有水浸泡法 6 1 ，土壤培养法盯7 1 、渗透率法 m 1 、电超滤法口9 1 ，同位素法嘞1 ，生物学评价法。 水浸泡法就是用一定浓度的盐溶液或水浸提缓释控释肥料，以计算一定时间内养 分溶出量的方法。欧洲标准委员会( c e n ) 规定缓释肥料在2 5 c 水中养分释放速率2 4 h 不大 于1 5 ，2 8 d 不超过7 5 ，在规定时间内至少有7 5 被释放f 8 。该类方法测定过程较为简 便，是评价缓控释氮肥养分释放特性的常用方法。但其测定环境与土壤环境存在一定的 差异，所以该方法只能粗略估计肥料的溶出情况。 土壤培养法就是将多份肥料装入袋中埋入土壤中，间隔一定时间分别取出袋子，