磷化工产业链副产物资源农业全量利用途径分析

磷化工产业是我国农业和化工工业的支柱产业,但是在从资源到产品产业链中产生了大量副产物,如磷尾矿、磷石膏、黄磷渣、萃余酸等。高效利用副产资源、挖掘利用新途径、提高废弃物利用价值是磷化工产业绿色转型和可持续发展的迫切需求。从磷化工产业全产业链的角度出发,全面剖析了从磷矿石采选到磷肥产品生产过程中主要副产物的种类、产量、特征、利用现状与问题,总结分析其在农业领域的潜在利用途径,并提出合理建议,以期为推动我国磷化工产业的绿色转型升级与工农交叉融合发展提供战略支撑。

基于专利和产品登记的酸性土壤调理剂创新计量分析

为明确酸性土壤调理剂产业科技创新现状及未来发展趋势,本文以德温特专利数据库与国家农业农村部肥料登记与备案公开信息为数据源,共获取300篇专利与158个产品登记信息,借助Excel及R语言对年授权专利量/登记量、研究机构/登记机构、原料信息等进行计量与关联性可视化分析。结果显示,2014年以来,酸性土壤调理剂专利授权及产品登记数量快速增加,高校和企业酸性土壤调理剂专利申请占比分别为32.7%和67.3%。从物料信息上来看,23.4%的登记产品组成物料为3种及以上,且物料以矿产资源以及工农废弃物利用为主,矿物类物料出现频率高达96.2%;专利物料组成多样化,66.3%专利组成物料为5种及以上,多以2~3种工艺联产,且高分子材料、微生物菌剂等出现频率明显提升。从产品形态来看,授权专利与登记产品形态以粉剂为主,颗粒型产品占比呈现明显上升趋势。从功能来看,酸性土壤调理剂专利创新注重调酸与养分补充、结构改良等功能结合,而登记产品注重酸度改良效果与废弃物资源化利用。未来应强化专利技术向产品的应用转化,注重颗粒型多功能酸性土壤调理剂产品,切实推动我国酸性耕地改良及可持续利用。

微地形下紫色土的矿物组成和pH的耦合特征

为了研究微地形下紫色土的矿物组成和土壤酸度之间的关系,采集了重庆合川丘陵地区典型的紫色土壤,通过电渗析模拟酸化,并通过X射线衍射光谱分析电渗析前后的矿物组成以及酸度变化。结果表明:不同地形部位的紫色土随着地形部位的降低,土壤原生矿物的比重逐渐降低,土壤的发育程度越来越高。紫色母岩及其发育的土壤pH大小关系为母岩>石骨子土>半沙半泥土>豆瓣泥。pH变化与土壤中的方解石、钠长石和钾长石等矿物的含量有紧密关系。电渗析模拟土壤酸化后发现,石骨子土和半沙半泥土的pH分别降低了4.3,3.8个单位,同时土壤原生矿物分解风化,表明土壤原生矿物(如长石类矿物)可以缓冲土壤的酸化。

电渗析与酸淋洗模拟紫色土酸化的效果比较

为了比较电渗析与酸淋洗试验模拟紫色土酸化的效果,在重庆地区采集了不同pH(5.00和7.06)的2个紫色土,分别进行不同天数(1,2,5,7,10天)的电渗析和酸淋洗试验处理,并分析了试验处理前后土壤的酸度特征和交换性盐基成分含量变化。结果表明,在整个10天的淋溶处理过程中,2种紫色土的pH均无显著变化,说明紫色土具有一定的酸缓冲能力,短期的酸雨淋溶不能实现紫色土的严重酸化。而采用电渗析处理10天后,中性紫色土和酸性紫色土的pH分别降低3.4和1.1个单位。在整个电渗析处理过程中,土壤的交换性酸含量显著升高,盐基离子大量淋失。电渗析可以实现对紫色土的快速酸化处理。2种紫色土中,电渗析处理后中性紫色土的酸化程度大于酸性紫色土。这是由于中性紫色土的表面负电荷量更高,导致更多致酸离子吸附在土壤胶体表面,最终造成中性紫色土的酸化程度更加严重。因此,电渗析处理比酸雨淋溶处理对紫色土酸化效果更好,且可用于紫色土的酸化机理研究。进一步结合2种方法的技术可操作性,认为电渗析法是研究紫色土酸化问题的一种有效技术手段。

微地形作用下紫色母岩发育土壤的酸化特征

为揭示丘陵地区微地形作用下紫色母岩及其不同地形部位发育土壤的酸化特征,在西南丘陵地区采集土壤样品并分析其基本理化性质。结果表明:西南丘陵地区的紫色土已经出现了一定程度的酸化,土壤酸化后使交换性酸含量增加,交换性盐基离子总量和盐基饱和度降低。从丘陵地区的坡顶至坡底,紫色土的发育程度逐渐增加,土壤中维持土壤pH在碱性范围内的碳酸盐遭受到的淋溶作用依次增强。因此,从坡顶至坡底,紫色土的酸化范围逐渐增大。由于酸化后的紫色土pH开始受阳离子交换反应所控制,而在微地形的作用下,受盐基离子遭受淋溶过程和复盐基过程的相对强弱不同的影响,从坡顶至坡底,紫色土的总体酸化程度并未增加。可见,对西南丘陵地区的紫色土的开发利用需考虑到其较为独特的酸化特征。