碳钢钢渣在休闲花卉无土栽培中应用的研究进展_张浩.pdf

第3 5卷第7期 2 0 2 5年7月 中国冶金 C h i n a M e t a l l u r g y V o l 3 5 N o 7 p 2 4 5 2 5 3 J u l y 2 0 2 5 DOI 1 0 1 3 2 2 8 j b o y u a n i s s n 1 0 0 6 9 3 5 6 2 0 2 5 0 1 6 1 碳钢钢渣在休闲花卉无土栽培中应用的研究进展 张 浩1 2 3 周启航1 2 尹帅男3 陈 煜4 陈慧杰5 张耀辉6 韩加友7 周 统8 1 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室 安徽工业大学 安徽马鞍山2 4 3 0 0 2 2 安徽工业大学冶金 工程学院 安徽马鞍山2 4 3 0 3 2 3 安徽工业大学建筑工程学院 安徽马鞍山2 4 3 0 3 2 4 南京农业大学草业学院 江苏南京2 1 0 0 9 5 5 江苏省农业科学院休闲农业研究所 江苏南京2 1 0 0 1 4 6 马鞍山钢铁有限公司技术中心 安徽马鞍山2 4 3 0 0 0 7 上海梅山钢铁股份有限公司能环部 江苏南京2 1 0 0 3 9 8 宝武环科南京资源利用有限公司运管中心 江苏南京2 1 0 0 0 0 摘 要 人类在面临一次资源日益枯竭的同时 又必须面对因一次资源消耗带来的固废难处理问题 因此 在充分 考察碳钢钢渣特性基础上 分析碳钢钢渣的主要成分 利用碳钢钢渣的潜在营养元素 研发碳钢钢渣用于休闲花卉 无土栽培技术 有望实现在非建材领域的大规模资源化利用 具有巨大经济价值与重要现实意义 碳钢钢渣用于 休闲花卉无土栽培技术具有质地紧实 孔隙度优良 p H适宜以及潜在营养价值丰富等特点 在休闲花卉无土栽培 领域具有广泛应用的潜力 首先对碳钢钢渣特性做了简单介绍 并就碳钢钢渣不同处理工艺的优缺点进行了探 讨 明确了滚筒渣与热闷渣处理工艺满足在休闲花卉无土栽培中应用 然后验证了碳钢钢渣用于盆栽育苗和草坪 建植的可行性 并就目前碳钢钢渣用于无土栽培的局限性进行详细评述 在此基础上 指出建立碳钢钢渣分类标 准 完善钢渣分类管理 确立统一的无土栽培基质标准 是未来亟待解决的问题 关键词 碳钢钢渣 资源化利用 盆栽育苗 草坪建植 无土栽培 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 6 9 3 5 6 2 0 2 5 0 7 0 2 4 5 0 9 Researchprogressonapplicationofcarbonsteelslag insoillesscultivationofleisurehorticulture Z H A N G H a o 1 2 3 Z H O U Q i h a n g 1 2 Y I N S h u a i n a n 3 C H E N Y u 4 C H E N H u i j i e 5 Z H A N G Y a o h u i 6 H A N J i a y o u 7 Z H O U T o n g 8 1 K e y L a b o r a t o r y o f M e t a l l u r g i c a l E m i s s i o n R e d u c t i o n a n d R e s o u r c e s R e c y c l i n g A n h u i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y M i n i s t r y o f E d u c a t i o n M a a n s h a n 2 4 3 0 0 2 A n h u i C h i n a 2 S c h o o l o f M e t a l l u r g i c a l E n g i n e e r i n g A n h u i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y M a a n s h a n 2 4 3 0 3 2 A n h u i C h i n a 3 S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e a n d E n g i n e e r i n g A n h u i U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y M a a n s h a n 2 4 3 0 3 2 A n h u i C h i n a 4 C o l l e g e o f A g r o G r a s s l a n d S c i e n c e N a n j i n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y N a n j i n g 2 1 0 0 9 5 J i a n g s u C h i n a 5 I n s t i t u t e o f L e i s u r e A g r i c u l t u r e J i a n g s u A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s N a n j i n g 2 1 0 0 1 4 J i a n g s u C h i n a 6 T e c h n o l o g y C e n t e r M a a n s h a n I r o n a n d S t e e l C o L t d M a a n s h a n 2 4 3 0 0 0 A n h u i C h i n a 7 E n e r g y a n d E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n D e p a r t m e n t S h a n g h a i M e i s h a n I r o n a n d S t e e l C o L t d N a n j i n g 2 1 0 0 3 9 J i a n g s u C h i n a 8 O p e r a t i o n a n d M a n a g e m e n t C e n t e r B a o w u H u a n k e N a n j i n g R e s o u r c e s U t i l i z a t i o n C o L t d N a n j i n g 2 1 0 0 0 0 J i a n g s u C h i n a 基金项目 安徽省科技创新平台重大科技项目 2 0 2 3 0 5 a 1 2 0 2 0 0 1 9 马鞍山市农村与社会发展领域科技计划项目 2 0 2 2 K N 1 3 作者简介 张 浩 1 9 8 2 男 博士 教授 E mail f e n g x u 1 9 8 2 1 0 1 8 1 6 3 c o m 收稿日期 2 0 2 5 0 3 3 1 Abstract A s h u m a n s f a c e t h e d e p l e t i o n o f n o n r e n e w a b l e r e s o u r c e s t h e d i f f i c u l t d i s p o s a l o f s o l i d w a s t e c a u s e d b y t h e c o n s u m p t i o n o f t h e s e r e s o u r c e s m u s t a l s o b e c o n f r o n t e d T h r o u g h a t h o r o u g h i n v e s t i g a t i o n o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c a r b o n s t e e l s l a g i t s p r i m a r y c o m p o n e n t s a r e a n a l y z e d a n d i t s p o t e n t i a l n u t r i e n t e l e m e n t s a r e h a r n e s s e d t o d e v e l o p a s o i l l e s s c u l t i v a t i o n t e c h n o l o g y f o r l e i s u r e h o r t i c u l t u r e T h i s a p p r o a c h i s p r o m i s i n g f o r a c h i e v i n g l a r g e s c a l e r e s o u r c e u t i l i z a t i o n o f s t e e l s l a g b e y o n d t h e c o n s t r u c t i o n m a t e r i a l s s e c t o r o f f e r i n g s i g n i f i c a n t e c o n o m i c v a l u e a n d p r a c t i c a l s i g n i f i c a n c e T h e s o i l l e s s c u l t i v a t i o n t e c h n o l o g y u s i n g c a r b o n s t e e l s l a g f o r l e i s u r e h o r t i c u l t u r e i s c h a r a c t e r i z e d b y a c o m p a c t t e x t u r e e x c e l l e n t p o r o s i t y a n a p p r o p r i a t e p H l e v e l a n d p o t e n t i a l n u t r i t i o n a l v a l u e d e m o n s t r a t i n g b r o a d a p p l i c a t i o n p r o s p e c t s T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c a r b o n s t e e l s l a g a r e f i r s t b r i e f l y i n t r o d u c e d a n d t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f v a r i o u s t r e a t m e n t t e c h n o l o g i e s a r e d i s c u s s e d I t i s i d e n t i f i e d t h a t r o l l e r s l a g a n d h o t b r a i s e d s l a g t r e a t 中国冶金第3 5卷 m e n t t e c h n o l o g i e s m e e t t h e r e q u i r e m e n t s f o r a p p l i c a t i o n i n s o i l l e s s c u l t i v a t i o n T h e f e a s i b i l i t y o f u s i n g c a r b o n s t e e l s l a g i n p o t t e d s e e d l i n g c u l t i v a t i o n a n d t u r f e s t a b l i s h m e n t w a s v e r i f i e d a n d t h e c u r r e n t l i m i t a t i o n s o f a p p l y i n g c a r b o n s t e e l s l a g i n s o i l l e s s c u l t i v a t i o n w e r e d e t a i l e d B a s e d o n t h i s i t i s h i g h l i g h t e d t h a t e s t a b l i s h i n g c l a s s i f i c a t i o n s t a n d a r d s f o r c a r b o n s t e e l s l a g i m p r o v i n g i t s m a n a g e m e n t a n d f o r m u l a t i n g u n i f i e d s u b s t r a t e s t a n d a r d s a r e c r i t i c a l c h a l l e n g e s f o r f u t u r e r e s e a r c h a n d p o l i c y f o r m u l a t i o n Keywords c a r b o n s t e e l s l a g r e s o u r c e u t i l i z a t i o n p o t t e d s e e d l i n g c u l t i v a t i o n t u r f e s t a b l i s h m e n t s o i l l e s s c u l t i v a t i o n 钢铁工业作为国民经济的基础产业 自2 0 2 0年 以后中国粗钢年产量均超1 0亿t 1 在炼钢过程 中 每吨钢会产生1 0 0 1 5 0 k g的钢渣 因此 钢渣 的高效环保资源化利用成为钢铁工业亟待解决的问 题 2 长期以来 钢渣主要用于建材领域 特别是利 用其胶凝特性制备硅酸盐水泥 3 占钢渣资源化利 用总量的3 0 5 0 然而 自2 0 2 4年6月1日 起实施的G B 1 7 5 2 0 2 3 通用硅酸盐水泥 标准 不 再将钢渣作为通用硅酸盐水泥的混合材料 4 此 外 2 0 2 1年3月 国家发展改革委等十部委联合印 发了 发改环资 2 0 2 1 3 8 1号文 指出 不断提高大 宗固废综合利用效率 是实现碳达峰碳中和的重要 举措 5 因此 开展钢渣再利用研究 拓展其在非建 材领域的规模化消纳途径 对推动冶金大宗固废资 源化利用具有重要战略意义 当前 国家正在大力推进现代化宜居城市建设 其中加大绿色基础设施建设是关键一环 河沙 泥 炭 珍珠岩等栽培基质作为绿色基础设施的基本组 成部分 在支持植物 如景观花木 功能性草坪等 生 长和雨水渗透等方面发挥关键作用 然而 天然基 质资源 如河沙 泥炭 珍珠岩 的形成周期漫长 且 大规模开采和运输存在成本高昂 耕地受损及碳排 放严重等问题 近年来 研究和实践表明 钢渣的主 要成分包含对植物生长有益的元素和大量硅酸盐 适合用于制备无土栽培基质 此外 研究证实钢渣 能够改善盐碱地的土壤结构和微生物群落 提高水 稻生育后期的根系活力 6 8 因此 以钢渣作为无 机硬质材料制备无土栽培基质 不仅可能实现钢 渣在非建材领域的绿色规模化利用 还与钢铁行 业的 双碳 战略目标及低碳社会的高质量发展高 度契合 1 碳钢钢渣特性 1 1 碳钢钢渣的主要成分 碳钢钢渣作为炼制碳素钢过程中产生的副产 品 其化学成分和物理性质因炼钢炉型 金属铁料成 分 钢种以及冶炼阶段的不同而存在显著差异 碳 钢钢渣的主要化学成分包括C a O S i O 2 F e 2 O 3 A l 2 O 3 M g O M n O F e O和P 2 O 3等 密度为3 1 3 6 g c m 3 H 2 O质量分数为3 8 粒度为0 2 0 m m且0 5 m m最难处理利用 9 1 0 中国主要 钢厂碳钢钢渣的化学成分见表1 表1 国内主要钢铁企业碳钢钢渣的化学组成范围 11 18 Table1 ChemicalcompositionrangeofcarbonsteelslagofmajorsteelmillsinChina 11 18 主要钢铁企业碳钢钢渣 化学组成 质量分数 C a O S i O 2 F e 2 O 3 A l 2 O 3 M g O M n O P 2 O 5 碱度 宝钢碳钢钢渣3 9 3 4 5 7 9 6 1 1 1 2 2 2 3 1 2 0 7 2 4 1 0 0 1 0 3 0 4 3 5 1 6 1 9 2 8 4 0 鞍钢碳钢钢渣3 9 3 4 5 4 8 8 1 9 8 2 5 3 3 2 1 2 4 4 1 8 0 1 1 0 1 3 2 3 0 7 0 9 2 0 4 8 马钢碳钢钢渣4 1 3 4 3 2 1 1 5 1 5 6 2 1 3 2 5 7 2 1 3 8 3 4 7 3 1 8 2 3 1 1 4 1 2 2 3 3 唐钢碳钢钢渣3 9 0 4 6 9 1 2 4 1 3 9 2 4 8 2 9 0 1 5 2 5 7 8 9 3 1 4 3 3 0 9 3 0 2 8 3 8 沙钢碳钢钢渣3 3 3 4 1 3 1 1 3 1 4 5 2 3 4 2 6 5 1 9 2 9 5 7 1 0 1 2 2 4 4 2 4 2 9 2 2 3 7 从表1可以看出 碳钢钢渣中富含C a O F e 2 O 3 S i O 2 M g O等化学成分 以及微量化学成分 P 2 O 5 同时碳钢钢渣碱度高且波动大 造成其颗粒 耐磨性好 质地紧实 松散不黏结 但遇水后颗粒形 成碱环境促使C a O S i O 2 M g O等发生胶凝反应导 致板结 1 2 碳钢钢渣的潜在营养元素 碳钢钢渣富含C a S i F e M g P等植物所需的营 养元素 具有潜在的农业应用价值 1 9 钢渣中营养 元素的赋存形态与释放特性不同 若能有效激发其中 的潜在营养元素 将显著提升其对植物的促生效 果 2 0 碳钢钢渣的潜在营养元素及其特征详见表2 642 第7期张 浩 等 碳钢钢渣在休闲花卉无土栽培中应用的研究进展 表2 碳钢钢渣的潜在营养元素及特征 21 23 Table2 Potentialnutritionalelementsofcarbonsteelslagandtheircharacteristics 21 23 碳钢钢渣的潜在营养元素特征 C a提高植物抗病性 调节酸性土壤 但游离C a O易使土壤板结 S i可制备硅肥 提高植物抗倒伏能力和耐旱能力 F e参与植物光合作用和氧化还原反应 对叶绿素合成至关重要 M g参与光合作用和多种酶反应 调节酸性土壤 P提高土壤肥力 促进根系生长和开花结果 2 碳钢钢渣处理工艺 2 1 热泼渣处理技术 热泼渣工艺是渣处理工艺发展过程中的一种过 渡性工艺 介于浅盘渣工艺和冷弃渣工艺之间 最早 在太钢等钢厂得到应用 该工艺的原理是将炼钢过 程中产生的高温液态钢渣 温度为1 5 0 0 1 6 5 0 均匀泼洒在渣场或渣厢中 利用喷水冷却和自然冷 却使钢渣快速降温 2 4 2 7 在冷却过程中 钢渣因温 度骤降而收缩和龟裂 形成大小不一 全磷 P 2 O 5 含量较高的不规则多棱角状颗粒 便于后续的破碎 和筛选 热泼渣处理技术存在污染严重 占地较多 安全 隐患突出以及整体加工成本高等问题 因此 除了 电炉炼钢外 规模化的转炉炼钢企业已基本不再将 其作为主要的钢渣处理模式 仅将其作为其他渣处 理工艺的补充手段 2 2 热闷渣处理技术 热闷渣处理技术是钢铁行业中处理转炉钢渣的 一种重要工艺 其核心在于将高温液态钢渣倒入专 用热闷池 通过喷水冷却和加盖保压的方式 利用钢 渣急冷产生的热应力和相变应力使其龟裂破 碎 2 8 3 1 颗粒形貌呈现块状或片状 同时 在高温 和压力作用下 钢渣中的游离氧化钙与水反应生成 氢氧化钙 从而实现游离氧化钙的消解 提高钢渣的 稳定性 处理后的钢渣粒度均匀 稳定性好 金属回 收率可达9 5 以上 虽全磷 P 2 O 5 含量低 但仍符 合无土栽培的需求 热闷渣处理技术已在多家钢铁企业中得到广泛 应用 显著提高了钢渣的资源化利用率且钢渣的粒 度均匀 游离氧化钙质量分数低于2 完全满足后 续使用要求 但是该处理过程中仍存在如产生大量 水蒸气和粉尘 占地面积较大 设备投资成本较高以 及处理周期较长等问题 2 3 风淬渣处理技术 风淬渣工艺 又称钢渣风淬粒化技术 主要通过 高速气流冲击熔渣流完成熔渣的破碎与收集 在该 工艺中 高温熔渣由渣罐运输至风淬设备后 在高速 气流的冲击下沿抛物线运动 最终进入冷却水池完 成捕集过程 风淬过程可采用多种气体 压缩空气 氧气 氮气以及高压水蒸气等 这些气体在参与处 理后可通过热交换系统实现热能回收 经风淬处理 后的渣粒呈现不规则棱角状且具有较小的粒径和较 窄的粒径分布范围 冷凝速度最快 游离氧化钙消解 最为彻底 各晶相分布均匀 晶粒非常细小 全磷 P 2 O 5 含量较低 3 2 3 6 风淬渣处理技术的工艺简单 能够有效地回收 钢渣的显热 粒化彻底 钢渣处理的水耗低 但对待 处理钢渣的要求较高 只能够处理流动性良好的转 炉液态钢渣 对黏度较高的钢渣和固态钢渣无法处 理 而且现场噪声大 水蒸气发生量大 2 4 滚筒渣处理技术 滚筒渣处理技术是一种高效的钢渣处理工艺 其核心在于将高温液态钢渣通过滚筒进行粒化处 理 具体流程是将熔渣以适宜的流速倒入滚筒中 在急冷条件下 通过离心力 喷淋水以及滚筒内钢球 的挤压摩擦作用 使钢渣被快速粒化 3 7 颗粒形貌 呈现球形或椭球形 这种工艺能够显著提高钢渣的 粒化效率 同时降低游离氧化钙的含量 使钢渣的稳 定性更好 全磷 P 2 O 5 含量更高 滚筒渣处理技术已在多家钢铁企业中得到应 用 显著提高了钢渣的资源化利用率且钢渣粒度均 匀 稳定性好 完全满足后续使用要求 未来随着环 保要求的提高和资源化利用需求的增加 滚筒渣处 理技术将得到进一步优化 降低其设备磨损和处理 成本 并提高粒化效率 有望在钢铁行业的固废资源 化利用中发挥更大的作用 2 5 不同渣处理工艺流程的特点 综上所述 不同渣处理工艺在处理周期 金属回 收率 颗粒形貌 粒度 均匀性 稳定性和全磷 P 2 O 5 质量分数方面各具特点 钢渣处理工艺的优 缺点见表3 742 中国冶金第3 5卷 表3 钢渣处理工艺的优缺点 38 47 Table3 Advantagesanddisadvantagesofsteelslagtreatmenttechnology 38 47 处理工艺处理周期金属回收率处理后的钢渣颗粒形貌处理后的钢渣粒度 m m处理后的钢渣均匀性处理后的钢渣稳定性处理后的钢渣全磷 P 2 O 5 质量分数 热泼渣长低不规则多棱角状0 5 0 0差差0 4 8 1 2 6 热闷渣较长 9 5 块状或片状 2 0占8 0 以上良好好0 1 8 0 6 7 风淬渣短好不规则棱角状 5好好0 7 8 0 9 1 滚筒渣短好球形或椭球形 5 0好好1 0 5 1 7 2 从表3可以看出 热泼渣处理工艺存在处理周 期长 金属回收率低 颗粒形貌呈现不规则多棱角 状 粒度较大 均匀性较差 稳定性不佳的问题 但其 全磷含量较高 热闷渣处理工艺虽然金属回收率较 高 且处理后的钢渣具有较好的均匀性和稳定性 但 处理周期较长 处理后钢渣颗粒形貌呈现块状或片 状 全磷含量低 风淬渣处理工艺处理周期短 粒化 效果彻底 处理后的钢渣均匀性和稳定性良好 但颗 粒形貌呈现不规则棱角状 全磷含量较低 滚筒渣 处理工艺具有处理效率高 钢渣颗粒形貌呈现球形 或椭球形 均匀性和稳定性好 全磷含量高的优点 因此 综合考虑钢渣处理工艺的优缺点 滚筒渣与热 闷渣处理工艺满足在休闲花卉无土栽培中应用 3 碳钢钢渣在休闲花卉无土栽培中的 应用 3 1 钢渣基盆栽育苗技术 传统盆栽育苗基质是由1 8 m m无机硬质材 料 蛭石 珍珠岩等 与有机质 泥炭等 混合而成 具 有透气 保水 肥效高的特点 但是其在制备过程中 会消耗大量不可再生的自然资源 且原料成本高昂 因此 科研工作者利用碳钢钢渣部分替代传统的无 机硬质材料 实现了降本增效 4 8 5 0 南京农业大学温东旭 5 1 以1 7种钢渣为研究对 象 针对无土栽培需求 分析了不同钢渣理化特性 营养元素含量及重金属含量 并利用超细粉磨与硝 酸预处理促进了钢渣成分释放 最终筛选出理化性 质良好的钢渣复合基质配方并验证其栽培效果 研 究结果表明 钢渣G 鞍钢 钢渣I 不明来源 和钢 渣K 首钢 的p H值 9 3 9 9 9 4 容重 0 9 0 1 3 3 g c m 3 及重金属质量分数 有效C r质量分数 小于0 0 0 3 5 相较于其他钢渣的理化性质更符合 小白菜无土栽培要求 超细粉磨至4 5 m时钢渣有 效硅 钙含量显著提升 但硝酸处理 2 0 m L 1 0 0 g 会抑制有效硅的释放 以钢渣替代2 0 4 0 体积 分数的蛭石制备的钢渣复合基质 其p H 容重 总 孔隙度等理化性质均符合小白菜生长需求 且应用 后小白菜的茎粗 根长及地上部鲜重也处于正常生 长范围内 尤其首钢钢渣复合基质栽培的小白菜根 长相较于对照组有较大提高 见表4 表4 钢渣复合基质理化性质及盆栽小白菜形态指标 51 Table4 Physicalandchemicalpropertiesofsteelslagcompositesubstrateandmorphologicalindicesofpottedchinesecabbage 51 处理 基质理化性质盆栽小白菜形态指标 p H 电导率 S c m 1 容重 g c m 3 总孔 隙度 通气 孔隙 持水 孔隙 茎粗 c m根长 m m地上部鲜重 g 常规无土栽培基质 草炭 蛭石 2 1 体 积比 6 6 9 3 2 3 0 0 0 5 8 7 4 2 0 5 4 3 3 1 6 8 4 9 5 3 鞍钢钢渣复合基质 鞍钢钢渣替代2 0 4 0 体积分数的蛭石 7 1 2 7 4 6 2 7 7 6 7 2 9 9 6 7 0 7 0 0 7 8 6 8 7 1 2 1 2 3 4 8 2 3 2 4 1 1 3 1 2 3 2 7 9 0 3 0 5 3 首钢钢渣复合基质 首钢钢渣替代2 0 4 0 体积分数的蛭石 7 0 9 7 1 8 3 2 5 0 0 3 4 5 0 0 0 6 9 0 7 5 6 5 6 8 3 0 3 3 3 2 3 9 2 7 1 6 7 1 9 0 3 1 9 7 4 0 5 0 安徽工业大学张浩与江苏省农业科学院陈慧杰 等联合以1 8 m m碳钢钢渣替代常规扦插基质 泥 炭 珍珠岩 2 1 体积比 探究不同碳钢钢渣掺 量的钢渣基盆栽绣球花育苗基质对大花绣球 红粉 佳人 扦插生根的影响及其作用机制 当碳钢钢渣 体积分数为1 0 2 0 时 碳钢钢渣基盆栽绣球花 842 第7期张 浩 等 碳钢钢渣在休闲花卉无土栽培中应用的研究进展 育苗基质的p H 7 4 9 8 0 3 电导率 4 3 0 6 7 5 1 4 6 7 S c m 容重 0 5 0 0 6 9 g c m 3 符合绣 球生长条件 且绣球花扦插苗的成活率 茎粗 株高 叶绿素 根系生长指标等均有良好的表现 其基质理 化性质及大花绣球根系生长指标见表5 结果表 明 利用碳钢钢渣替代2 0 常规扦插基质 降低了 基质的持水孔隙度 增加了基质的通气孔隙度 容重 和p H值 从而促进了大花绣球根系生长发育 5 2 如图1所示 碳钢钢渣体积分数为2 0 时 大花绣 球根部生长状况最佳 表5 碳钢钢渣基盆栽绣球花育苗基质理化性质及大花绣球根系生长指标 52 Table5 Physicalandchemicalpropertiesofcarbonsteelslag basedpottedhydrangeaseedling substrateandrootgrowthindicesofhydrangeamacrophylla 52 处理 基质理化性质大花绣球根系生长指标 p H 电导率 S c m 1 容重 g c m 3 总孔 隙度 通气 孔隙 持水 孔隙 根体积 c m 3平均根 直径 m m 根系活力 g g 1 h 1 常规扦插基质 泥炭 珍珠岩 2 1 体积比 5 9 3 3 2 4 6 7 0 3 0 5 0 1 3 0 6 1 3 3 1 6 4 9 4 1 8 9 1 5 3 9 碳钢钢渣基盆栽绣球花 育苗基质 碳钢钢渣体积分数为 1 0 2 0 7 4 9 8 0 3 4 3 0 6 7 5 1 4 6 7 0 5 1 0 6 9 4 7 3 5 3 3 1 6 7 1 9 0 2 8 2 3 6 6 6 4 7 7 1 8 2 1 9 2 3 1 1 0 1 4 6 1 3 7 3 9 注 根系活力为每克鲜重的根系在每小时内还原的氧化三苯基四氮唑 T T C 的用量 a 无碳钢钢渣 b 1 0 碳钢钢渣 c 2 0 碳钢钢渣 d 3 0 碳钢钢渣 e 4 0 碳钢钢渣 图1 不同体积分数碳钢钢渣对大花绣球根部生长状况的影响 52 Fig 1 Effectofdifferentvolumefractionsofcarbonsteelslagonrootgrowthperformanceofhydrangeamacrophylla 52 3 2 钢渣基草坪建植技术 目前无土草坪生产大部分用0 2 1 0 m m无 机硬质材料 河沙 蛭石等 与有机质 蘑菇菌渣等 复合 但整体坪床基质的成本较高 且对自然资源的 开采破坏不可逆 所以亟须筛选出既能满足草坪草 生长又价格低廉的无土草坪基质材料 在此背景 下 研究者们利用钢渣 炉渣等冶金固废 替代传统 无土草坪生产中的无机硬质材料 为无土草坪建植 提供了一个效益高 成本低 且环保的全新方案 内蒙古包钢绿金生态建设有限责任公司刘睿奇 等以高炉水渣与泥炭为材料制备无土栽培基质 针 对孔雀草无土栽培需求 系统分析了不同配比基质的 理化性质 有机质含量及其对植物生长情况的影响 研究表明 表6 当水渣与泥炭的质量比为1 3 2 3时 复合基质的物理化学性质得到显著优化 其容重 总孔隙度 p H值以及有机质含量均处于适 表6 高炉水渣基无土栽培基质理化性质 53 Table6 Physicalandchemicalpropertiesofblastfurnaceslag basedsoillesscultivationsubstrate 53 处理p H容重 g c m 3 总孔隙度 气水比有机碳质量分数 全氮质量分数 有效磷质量分数 速效钾质量分数 孔雀草无土栽培基质 需求6 5 7 0 0 5 0 8 5 0 5 6 0 2 0 0 5 0 2 极高级土壤 0 2 一级土壤 0 0 0 4 一级土壤 0 0 2 一级土壤 高炉水渣基无土栽培 基质 1 3 2 3 6 7 1 6 9 9 0 4 7 7 0 5 4 2 4 7 3 8 5 0 2 0 0 4 2 0 5 1 8 6 0 9 7 9 0 6 6 4 0 7 7 3 0 0 0 8 7 4 0 0 0 9 6 2 0 0 7 6 8 0 0 9 3 4 942 中国冶金第3 5卷 宜植物生长的范围内 经最终筛选 与单一泥炭基 质相比 采用高炉水渣替代4 0 常规泥炭基质 可平 衡基质的通气孔隙度与持水孔隙度 调节p H范围至 中性 从而显著提升孔雀草的播种成活率 株高和主 根长度等生长指标 且成本减少了2 0 4 5 3 南京农业大学马千翔为探究碳钢钢渣用于草坪 建植的可行性 以碳钢钢渣与蘑菇菌渣为原料进行 复配 分析不同配比对狗牙根草坪建植的影响 5 4 研究表明 碳钢钢渣体积分数增加 0 1 0 0 导致 基质容重上升 0 2 6 4 2 1 8 5 g c m 3 电导率降低 0 3 0 1 5 1 m S c m p H值升高 7 0 6 1 1 3 5 其中碳钢钢渣体积分数在1 0 2 0 的基质理化 性质符合草坪生长的适宜范围 见表7 如图2所 示 当菌渣与碳钢钢渣体积比为8 2时 草坪生长 情况最优 其色泽 均一性等表观指标均优于对照组 传统沙基草坪建植基质 研究还发现 接种多黏 胶 质芽孢杆菌可显著提升土壤蔗糖酶 过氧化氢酶及 脲酶活性 促进碳钢钢渣中C a P等元素的释放及 植株对P K M g的吸收 提升碳钢钢渣基草坪建植 基质肥效 表7 碳钢钢渣基草坪建植基质理化性质及草坪生长指标 54 Table7 Physicalandchemicalpropertiesofcarbonsteelslag basedturfestablishmentsubstrateandturfgrowthindices 54 处理 基质理化性质草坪生长指标 p H 电导率 m S c m 1 容重 g c m 3 总孔隙度 通气孔隙 持水孔隙 色泽均一性 叶绿素 质量分数 传统沙基草坪 建植基质7 0 1 0 5 0 0 7 7 6 3 7 7 3 0 6 1 3 3 1 6黄绿较均匀0 9 8 5 碳钢钢渣基草坪 建植基质 碳钢钢渣体积分数为 1 0 2 0 8 1 2 8 9 2 1 3 2 1 5 1 0 5 4 0 8 9 5 1 0 4 5 3 5 9 1 5 6 9 1 9 7 2 3 1 3 2 3 7 9 0绿均匀1 1 7 1 1 1 9 4 图2 碳钢钢渣基草坪建植基质与传统沙基草坪建植基质的效果对比 54 Fig 2 Comparisonofeffectsbetweencarbonsteelslag basedsubstratesand traditionalsand basedsubstratesforturfestablishment 54 4 碳钢钢渣用于无土栽培的局限性 碳钢钢渣在休闲花卉无土栽培领域得到了初步 应用 但仍存在需要进一步探究的问题 1 国家标准分类未明确 当前碳钢钢渣分类依 据主要参考冶金渣标准 即包括碳钢钢渣与特钢钢 渣且按技术条件标准 质量标准 环保标准 综合利 用标准进行分类 目前特种钢冶炼过程中 常加入 C r N i等合金元素 造成特钢钢渣重金属含量超标 由于缺乏适用于碳钢钢渣与特钢钢渣的单一分类标 准 导致碳钢钢渣受特钢钢渣的影响 监管部门和终 端用户误认为碳钢钢渣是严重的重金属污染源 限 052 第7期张 浩 等 碳钢钢渣在休闲花卉无土栽培中应用的研究进展 制了其在无土栽培领域的应用 因此 制定适用于 碳钢钢渣的相关标准 对促进碳钢钢渣在无土栽培 中的利用至关重要 2 钢铁企业对钢渣分类管理不完善 中国较多 钢铁企业存在不同种类钢渣混合堆存的现象 如碳 钢钢渣与特钢钢渣混合堆放过程中 特钢钢渣的重 金属可能通过淋溶作用迁移至碳钢钢渣中造成交叉 污染 导致碳钢钢渣成为重金属污染源 不能应用于 休闲花卉无土栽培领域 此外 不同处理工艺碳钢 钢渣的成分差异大 混合后理化性质难以调控 影响 其应用于休闲花卉无土栽培领域的稳定性 因此 钢铁企业亟须对不同种类钢渣 不同处理工艺碳钢 钢渣进行分类管理 实现碳钢钢渣的原料化 推动碳 钢钢渣在无土栽培领域的应用 3 园艺领域相关标准尚未建立 目前 碳钢钢 渣用于休闲花卉无土栽培技术仍处于起步阶段 其 关键技术标准的重金属限值 粒径 营养元素缓释效 率等指标仍未确立 导致碳钢钢渣基无土栽培基质 性能评价缺乏科学依据 同时 不同