脱硫石膏在农业上的应用

石膏即二水硫酸钙,化学式是CaSO4•2H2O,它有多种来源。天然石膏是一种从世界各地的沉积岩层中开采或挖掘的常见矿物。脱硫石膏是燃煤发电厂的副产品,它是同石膏化学结构相同的一种合成材料。石膏还来源于许多化工产业的副产品,比如磷石膏、柠檬石膏和氟石膏。石膏应用领域较宽,包括用在农业、住宅和商业建筑的墙板、作为水泥制造的原料,以及某些食品或牙膏的填充成分。脱硫石膏由于其相对较高的纯度,它在许多方面可作为天然石膏的替代品,同时回收这种副产品还能带来重要的环境效益。

石膏在农业中的应用

在各种土壤和水文地质条件下,天然石膏和脱硫石膏都可作为土壤改良剂使用。石膏可用作给农作物提供营养;土壤保水性的物理调节剂;修复钠质(高钠)土壤;以及减少养分和水土流失等用途。美国环保部 (USEPA) 和农业部 (USDA) 非常支持在适当的土壤和水文地质条件下使用脱硫石膏,因为它既有利于水土保持又能解决工业废料回收问题。然而,在施用任何肥料或其他土壤改良剂(包括脱硫石膏)之前,首先要确定改良剂有效成分含量和土壤状况(土壤检测),以确定合适的用法和用量。

脱硫石膏

烟气脱硫(FGD)过程是一项采用石灰-石灰石回收燃煤或油的烟气中的二氧化硫的技术。该技术是把石灰-石灰石磨碎制成浆液,使经过除尘后的含SO2的烟气通过浆液洗涤器而除去SO2。石灰浆液与SO2反应生成硫酸钙及亚硫酸钙,亚硫酸钙与空气中氧气反应氧化成石膏,然后对材料进行脱水加工;最终产品是均匀一致的细碎粉末。这个过程被称为烟气脱硫(FGD),产生的石膏被称为烟气脱硫(FGD)石膏(脱硫石膏)。

烟气脱硫石膏(或脱硫石膏)是常用名,也叫回收石膏、副产品石膏或合成石膏。虽然脱硫石膏和天然石膏中的主要成分石膏具有相同的基本化学组成—CaSO4•2H2O;但是,在石膏中的微量物质和未反应吸附剂的含量和类型因发电厂和矿山而异。如果您正考虑使用脱硫石膏作为土壤改良剂,那么厂家必须要提供脱硫石膏的产品化学分析报告,而且在不同的国家需要遵循不同的的法规和执行标准。为此,建议您在将脱硫石膏用作土壤改良剂之前咨询当地的农业部门或当地技术服务推广部门。

脱硫石膏的未来

据美国煤灰协会(American Coal Ash Association)的年度煤炭燃烧产品生产和使用调查报告,2006年美国烟气脱硫石膏总产量约为1200万吨。其中约900万吨脱硫石膏被利用,其余被填埋。被利用脱硫石膏中,约80%用于生产墙板,约2%(168,190 吨)用于农业,其余大部分用于生产混凝土和水泥。未来,脱硫石膏将会更多地用于塑料和玻璃纤维的填充,以及减少矿山沉陷、重塑地貌和改善矿区土壤条件等。

在未来的十年(文章发表于2008年),随着更多的燃煤电厂上线,以及为了遵守美国环保部的《清洁空气州际法规》和其他法规要求而增加电厂烟气处理装置,美国脱硫石膏的年产量可能会翻倍。尽管在美国一些地区的发电厂可能会选择干式烟气处理装置,从而产生除脱硫石膏以外的其他材料,但大多数烟气处理装置将生产脱硫石膏。脱硫石膏供应量的增加为探索其作为土壤改良剂扩大使用范围提供了机会。正在进行的和将要进行的研究示范项目为我们提供使用脱硫石膏的决策参考。

石膏在农业中的应用现状

作为营养来源

石膏中含有丰富的钙和硫,这两种营养元素对所有作物都是必不可少的。石膏常用于对钙需求量高的作物,或缺钙的地区。花生对钙的需求量特别高,因此经常在花生地中施用石膏以提高其产量和质量。增施钙肥可改善许多水果、蔬菜和谷物的品质;特别是像西红柿和哈密瓜这样的水果需要钙来增强表皮强度,种植者可通过增施钙肥来减少果实瑕疵和延长保质期。

许多作物需要施用硫肥,石膏是一种有效的硫源。由于硫的大气沉降减少,许多氮、磷肥不再含有大量的硫,因此土壤对硫的需求越来越大。虽然有些氮、磷肥也含有硫,但有些作物还是需要施用石膏来补充硫。除了钙和硫之外,某些石膏也可为植物提供必需的微量元素。

 

改良土壤

石膏可用于改良碱化土壤和板结土壤等其他结构问题的土壤。石膏比石灰石等其他富含钙的土壤改良剂更易溶于水,因此更容易在土壤中移动。石膏中的钙离子替换了土壤中多余的钠离子和其他离子,使得这些离子更容易在土壤中移动和扩散。钙离子减少土壤颗粒的分散促进粘土粒子的聚合。这样可以改善土壤结构和稳定性,防止土壤板结。减少结壳和更好的颗粒聚集,使水分更容易渗入和储存在土壤中,从而减少地表径流和土壤侵蚀。土壤结构的改善也有利于出苗和根系下扎,作物能利用到土壤更深层储存的水分。

 

减少地表水污染

施用脱硫石膏让水质变好,除了是因为减少水土流失外,还降低了农家肥中磷等营养物质在土壤中的溶解度。石膏将易溶的磷转化为不易溶的形式,从而减少磷流入邻近的河流、湖泊或地下水。地表水的磷过量会导致水质问题,包括藻华和水体富营养化。

石膏在农业应用前决策分析

回收燃煤副产物(CCPs)和其他工业材料可以带来显著的环境效益,包括减少温室气体排放,减少原材料的投入,以及减少垃圾填埋场的使用。美国环保部煤炭燃烧产品协会(C2P2) (http://www.epa.gov/epaoswer/osw/ preserve / C2P2 /)的成立旨在增加燃煤副产物回收利用,包括脱硫石膏。除了环境效益外,脱硫石膏比天然石膏更便宜,尽管需要考虑脱硫石膏的运输成本。

同施用所有肥料和化学试剂一样,在决定是否使用石膏之前,需要考虑一系列因素。石膏并不适用于所有的土壤和作物。在施用前,应根据特定的土壤改良目标确定适当的施用量,且不超过某些成分(重金属等)的使用量限制。一般来说,每英亩2吨的施用量应能满足大多数农业和园艺目标。(1英亩=6.07亩)

当土壤含硫较丰富时,石膏的施用量应考虑动物的铜营养平衡,因为饲料中较高的硫含量会影响铜的吸收。脱硫石膏含硼浓度通常高于天然石膏;因此,在对硼吸收敏感的作物如樱桃、桃子和芸豆等则需要降低的施用量(硼过量易中毒)。石膏富含钙和硫,过量施用也会导致镁等其他土壤养分的失衡;所以,在决定使用石膏前,应先弄清楚土壤的营养特征,还要考虑动植物对某些养分的潜在吸收。

判定脱硫石膏在某一特定地点的环境适宜性时,你可以根据美国环保局的工业废物管理评估模型(IWEM)和工业废物管理指南(http://www.epa.gov/epaoswer/non-hw/industd/ Guide /index.htm)中有关土地应用的章节(第7章),这些都是可利用的资源。您还应该咨询您所在地的环境保护部门,以遵守与燃煤副产物管理有关的规定。你也可以向你所在地的农业部和农业推广服务部门以及美国农业部自然资源保护局咨询。

来源:普瑞申农业

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创建时间:2024-09-26
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