一种煤矸石矿物肥料及其制备方法[发明专利]

(12)发明专利

(10)授权公告号 CN 113416109 B(45)授权公告日 2022.05.31

(21)申请号 202110204747.9(22)申请日 2021.02.23

(65)同一申请的已公布的文献号

申请公布号 CN 113416109 A(43)申请公布日 2021.09.21(83)生物保藏信息CCTCC NO：M2020863 2020.12.07

(73)专利权人 贵州大学地址 550025 贵州省贵阳市花溪区贵州大

学(72)发明人 谢承卫　王应兰　李小军　董丽敏　

盛定红　杜鑫　(74)专利代理机构 北京联创佳为专利事务所

(普通合伙) 11362

专利代理师 张梅(51)Int.Cl.

C05G 3/80(2020.01)C12N 1/20(2006.01)

(54)发明名称

一种煤矸石矿物肥料及其制备方法(57)摘要

本发明公开了一种煤矸石矿物肥料及其制备方法。所述肥料是以煤矸石为原料，用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理后制作而成。所述运动芽孢杆菌命名为运动芽孢杆菌GZU‑Bac01(Bacillus mobilis GZU‑Bac01)，于2020年12月7日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M 2020863。本发明采用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理煤矸石，利用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01解离释放煤矸石中的不溶性磷、钾、钙、氮等营养成分，将其转化为有效磷、速效钾、交换性钙、水解氮等植物能吸收的营养成分，使得煤矸石得到资源化利用，制备煤矸石矿物肥料过程工艺流程简单，绿色环保，提高土壤的磷吸收系数，改善土壤吸收利用磷能力的有益效果。

C12R 1/07(2006.01)

(56)对比文件

CN 109942347 A,2019.06.28CN 110343630 A,2019.10.18CN 1113074 A,2020.11.06WO 2020113226 A1,2020.06.04CN 112760270 A,2021.05.07CN 110100522 A,2019.08.09CN 1119070 A,2020.11.10CN 110372457 A,2019.10.25杜慧慧.《不同生境滇重楼根际解磷菌的筛选与鉴定》《.中国中药杂志》.2021,

Isaac Kwadwo Mpanga.《“Soil Type-Dependent Interactions of P-Solubilizing Microorganisms with Organic and Inorganic Fertilizers Mediate Plant Growth Promotion in Tomato》《.Agronomy》.2018,

审查员 张丽丽

权利要求书1页 说明书6页

序列表1页 附图1页

CN 113416109 BCN 113416109 B

权　利　要　求　书

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1.一种煤矸石矿物肥料，其特征在于：所述肥料是以煤矸石为原料，用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理后制作而成，所述运动芽孢杆菌命名为运动芽孢杆菌GZU‑Bac01（Bacillus ，于2020年12月7日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC mobilis GZU‑Bac01）

NO：M 2020863；所述的煤矸石矿物肥料的制备方法包括有以下步骤：（1）将煤矸石粉碎至20‑100目，备用；将运动芽孢杆菌GZU‑Bac01制备成运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，备用；（2）将粉碎后的煤矸石恒温搅拌，在粉碎后的煤矸石上喷洒运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，搅拌均匀，得A品；（3）将A品温度控制在33‑35℃，每间隔1‑2小时翻动一次，处理煤矸石3‑4天，晾干，得到粉状产品，即得煤矸石矿物肥料。

2.根据权利要求1所述的煤矸石矿物肥料，其特征在于：所述步骤（1）中，将煤矸石粉碎至20‑40目。

3.根据权利要求1所述的煤矸石矿物肥料，其特征在于：所述步骤（1）中，运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液的浓度为2.81×1010‑3.05×1010cfu/mL。

4.根据权利要求1所述的煤矸石矿物肥料，其特征在于：所述步骤（1）中，将运动芽孢杆菌GZU‑Bac01制备成运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，具体包括以下步骤：

1）在无菌条件下，将运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌种置于室温下自然解冻；2）解冻后，在无菌条件下，摇匀，吸取运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液于LB固体培养基中，涂布涂匀，置于35℃恒温培养箱中培养18‑24h；

3）将上一步培养得到的菌株，在无菌条件下，挑取单菌落用四分法划线接种于LB固体培养基中，置于35℃恒温培养箱中培养18‑24h；

4）待细菌长好后，在无菌条件下，用无菌生理盐水制备运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液。5.根据权利要求1所述的煤矸石矿物肥料，其特征在于：所述步骤（2）中，粉碎后的煤矸石与运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液的固液比为1:1‑2。

6.根据权利要求1所述的煤矸石矿物肥料，其特征在于：所述步骤（2）中，将粉碎后的煤矸石恒温搅拌的温度为33‑35℃。

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一种煤矸石矿物肥料及其制备方法

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技术领域

[0001]本发明涉及一种煤矸石矿物肥料，特别是一种煤矸石矿物肥料及 其制备方法。背景技术

[0002]煤矸石是采煤和选煤过程中产生的一种固废弃物。随着工业的不 断发展，煤炭产业也迅速发展，煤矸石不断堆积，目前，煤矸石已经 成为世界上十大固体工业废弃物之一。废弃的煤矸石主要以露天方式 堆放，大量堆积的煤矸石不仅占用了宝贵的土地资源，在堆放和运输 过程中还会产生灰尘污染空气，影响环境，被人体吸入后，还会引发 一些呼吸系统的疾病，比如哮喘、肺病等；另外，煤矸石山可能会发 生自燃产生SO2、NOX、CO2等气体以及一些芳烃类有机污染物，危害周 围居民的身体健康；煤矸石堆积山可能还会发生滑坡、泥石流、溃坝 等灾害。

[0003]要有效解决煤矸石给环境带来的危害，必须开发煤矸石的资源化 利用的新工艺。研究发现，部分煤矸石含碳量大，热值较高，可作为 供热和发电的原料；还可利用煤矸石来生产建筑材料，比如用煤矸石 代替粘土制砖；除此外，煤矸石还能够用于生产化工产品以及用作填 充材料等。但目前煤矸石依然未得到充分利用。发明内容

[0004]本发明的目的在于，提供一种煤矸石矿物肥料及其制备方法。本 发明具有将废弃的煤矸石资源化再利用，制备煤矸石矿物肥料过程工 艺流程简单，绿色环保，提高土壤的磷吸收系数，改善土壤吸收利用 磷能力的特点。[0005]本发明的技术方案：一种煤矸石矿物肥料，所述肥料是以煤矸石 为原料，用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理后制作而成。[0006]前述的煤矸石矿物肥料中，所述运动芽孢杆菌命名为运动芽孢杆 菌GZU‑Bac01(Bacillus mobilis GZU‑Bac01)，于2020年12月7 日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址：中国武汉武汉大学， 保藏号为CCTCC NO：M 2020863。[0007]所述的煤矸石矿物肥料的制备方法，包括有以下步骤：[0008](1)将煤矸石粉碎至20‑100目，备用；将运动芽孢杆菌GZU‑Bac01 制备成运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，备用；[0009](2)将粉碎后的煤矸石恒温搅拌，在粉碎后的煤矸石上喷洒运 动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，搅拌均匀，得A品；[0010](3)将A品温度控制在33‑35℃，每间隔1‑2小时翻动一次，处理 煤矸石3‑4天，晾干，得到粉状产品，即得煤矸石矿物肥料。

[0011]所述的煤矸石矿物肥料的制备方法中，所述步骤(1)中，将煤 矸石粉碎至20‑40目。

[0012]所述的煤矸石矿物肥料的制备方法中，所述步骤(1)中，运动 芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液的浓度为2.81×1010‑3.05×1010cfu/mL。

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所述的煤矸石矿物肥料的制备方法中，所述步骤(1)中，将运 动芽孢杆菌GZU‑

Bac01制备成运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，具体包括 以下步骤：[0014]1)在无菌条件下，将运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌种置于室温下 自然解冻；[0015]2)解冻后，在无菌条件下，摇匀，吸取运动芽孢杆菌GZU‑Bac01 菌液于LB固体培养基中，涂布涂匀，置于35℃恒温培养箱中培养 18‑24h；[0016]3)将上一步培养得到的菌株，在无菌条件下，挑取单菌落用四 分法划线接种于LB固体培养基中，置于35℃恒温培养箱中培养18‑24h；[0017]4)待细菌长好后，在无菌条件下，用无菌生理盐水制备运动芽 孢杆菌GZU‑Bac01菌液。

[0018]所述的煤矸石矿物肥料的制备方法中，所述步骤(2)中，粉碎 后的煤矸石与运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液的固液比为1:1‑2。

[0019]所述的煤矸石矿物肥料的制备方法中，所述步骤(2)中，将粉 碎后的煤矸石恒温搅拌的温度为33‑35℃。[0020]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：[0021]1、煤矸石中含有15％‑25％有机质，并含有丰富的植物生长所需 的氮、磷、钾、钙等元素，因此可将其用作制备肥料的原料。研究表 明，部分微生物细菌能解离煤矸石，将其中的以难溶形式存在的磷、 钾、钙、氮等转化为能被植物吸收的有效磷、速效钾、有交换性钙、 水解氮等。利用微生物将煤矸石以难溶的矿物形式存在的磷、钾等成 份转化为植物可吸收利用的可溶形式的营养元素，不仅可以提高煤矸 石的利用率，施用微生物煤矸石肥料还可以缓解过量施用化肥造成了 的土壤板结、盐渍化等问题。[0022]以煤矸石作为原料，利用微生物细菌来制备煤矸石肥料，能够提 高煤矸石中氮、磷、钾等有效营养元素的含量，是煤矸石资源化应用 的新思路。因此，筛选和培育出能高效解离煤矸石的微生物细菌以及 探索合适的制作方法极为重要。[0023]2、本发明采用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理煤矸石，利用运动 芽孢杆菌GZU‑Bac01解离释放煤矸石中的不溶性磷、钾、钙、氮等营 养成分，将其转化为有效磷、速效钾、交换性钙、水解氮等植物能吸 收的营养成分，使得煤矸石得到资源化利用。[0024]3、 营养成分，工艺简本发明利用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01解离煤矸石释放其中的单可靠，成本低，是一种对环境友好的煤矸石利用 的新思路。[0025]4、本发明用煤矸石作为基本原料，用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01 处理煤矸石，制备煤矸石矿物肥料。[0026]5、在土壤中施用煤矸石矿物肥料后，能给土壤中引入运动芽孢 杆菌GZU‑Bac01，该菌株存活后，能不断地解离土壤中的难溶性磷等， 提高土壤的磷吸收系数，改善土壤吸收利用磷的能力。[0027]综上所述，本发明具有将废弃的煤矸石资源化再利用，制备煤矸 石矿物肥料过程工艺流程简单，绿色环保，提高土壤的磷吸收系数， 改善土壤吸收利用磷能力的有益效果。附图说明

[0028]图1是本发明的运动芽孢杆菌GZU‑Bac01生长曲线；[0029]图2是本发明的运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌落外观图；

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图3是本发明的运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌体形态图。

具体实施方式

[0031]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对 本发明的依据。

[0032]实施例1[0033]1、运动芽孢杆菌GZU‑Bac01的生长曲线的绘制[0034]1)种子液的制备。用接种环取运动芽孢杆菌GZU‑Bac01的单菌 落接种于LB液体培养基中，在35℃条件下，培养12‑18h。[0035]2)接种。取上述种子液的10mL接种于装有200mL的液体LB培 养基中，混匀后分别取5mL混合液分别装于上有标记的24支无菌试 管中。[0036]3)培养。将已接种的试管置35℃，180r/min的摇床中培养。[0037]4)测量。用未接种的LB液体培养基做空白，在600nm波长下与 待测样一起进行光电比浊。[0038]测定结果如图1，从图中可知，0‑7h为延滞期，7‑22h为对数期， 22h‑35h为稳定期，35h以后为衰亡期。[0039]2、运动芽孢杆菌GZU‑Bac01外观形态及革兰氏染色[0040]菌株在LB固体培养基上的菌落外观形态为乳白色，不透明圆形， 表面光滑湿润，无光泽，菌落隆起，边缘整齐，其大小约为1‑2mm， 见图2。[0041]通过革兰氏染色，菌体形态如图3，该菌株为革兰氏阳性芽孢杆 菌。[0042]3、运动芽孢杆菌GZU‑Bac01的培养[0043]1)在无菌条件下，将GZU‑Bac01菌种置于室温下自然解冻。[0044]2)解冻后，在无菌条件下，摇匀，吸取一定量的GZU‑Bac01菌 液于LB固体培养基中，涂布涂匀，置于35℃恒温培养箱中培养 18‑24h。[0045]3)将上一步培养得到的菌株，在无菌条件下，挑取单菌落用四 分法划线接种于LB固体培养基中，置于35℃恒温培养箱中培养 18‑24h。[0046]4)待细菌长好后，在无菌条件下，用无菌生理盐水制备菌液， 菌液浓度范围控制在：2.81×1010‑3.05×1010cfu/mL。[0047]4.煤矸石原料准备[0048]煤矸石经过粗破、中破、细磨逐级粉碎至20‑60目待用。[0049]5.用运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理煤矸石制备肥料[0050]1)所用煤矸石主要成份为：C 13.77％，SiO234.41％，Al2O314.23％， Fe2O314.04％,TiO23.76％，CaO 5.75％，MgO 3.22％，K2O 1.73％，Na2O 0.69％，P2O51.92％，S 1.08％，H 1.44％，N 1.12％，灰分79.8％。[0051]2)取已粉碎过20目的煤矸石1kg，于控温搅拌器中，运动芽孢 杆菌GZU‑Bac01菌液浓度控制在：2.81×1010‑3.05×1010cfu/mL，运 动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液与煤矸石的用量(液固比)比例为2:1, 在连续搅拌下，喷撒菌液，搅拌均匀后，温度控制在33‑35℃，每间 隔1‑2小时翻动一次，处理煤矸石3‑4天。[0052]3)处理后的煤矸石经过脱水、晾干，得到粉状产品，即得煤矸 石矿物肥料。

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4)煤矸石经运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理前后，主要成份对比， 见表1：表1

[0055]

实施例2

[0057]1)所用煤矸石主要成份为：C 13.77％，SiO234.41％，Al2O314.23％， Fe2O314.04％,TiO23.76％，CaO 5.75％，MgO 3.22％，K2O 1.73％，Na2O 0.69％，P2O51.92％，S 1.08％，H 1.44％，N 1.12％，灰分79.8％。[0058]2)取已粉碎过40目的煤矸石1kg，于控温搅拌器中，运动芽孢 杆菌GZU‑Bac01菌液浓度控制在：2.81×1010‑3.05×1010cfu/mL，运 动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液与煤矸石的用量比例为2:1,在连续搅拌 下，在煤矸石上喷洒运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，搅拌均匀后，温 度控制在33‑35℃，每间隔1‑2小时翻动一次，处理煤矸石3‑4天。[0059]4)处理后的煤矸石经过脱水、晾干，即得煤矸石矿物肥料。[0060]5)煤矸石经运动芽孢杆菌GZU‑Bac01处理前后，主要成份对比， 见表2：[0061]表2

项目(mg/kg) 原矸石 GZU‑Bac01 有效磷 7.44 178.35 速效钾 97.86 971.74 交换性钙 3354.23 3290.61 水解氮 145.20 444.50

[0063]实施例3

[00]取已粉碎过60目的煤矸石1kg，于控温搅拌器中，运动芽孢杆 菌GZU‑Bac01菌液浓度控制在：2.81×1010‑3.05×1010cfu/mL，运动 芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液与煤矸石的用量比例为2:1,在连续搅拌下， 在煤矸石上喷洒运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，搅拌均匀后，温度控 制在33‑35℃，每间隔1‑2小时翻动一次，处理煤矸石3天，晾干， 得到粉状产品，即得煤矸石矿物肥料。[0065]实施例4

[0066]煤矸石矿物肥料的制作方法，将煤矸石粉碎过100目筛，于控温 搅拌器中，运动芽孢杆菌GZU‑Bac01配制成浓度为 2.81×1010‑3.05×1010cfu/mL的菌液，在连续搅拌下，在粉碎后的煤 矸石上按1:1喷洒运动芽孢杆菌GZU‑Bac01菌液，搅拌均匀后，温度 控制在33‑35℃，每间隔1‑2小时翻动一次，处理煤矸石4天，晾干， 得到粉状产品，即得煤矸石矿物肥料。

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CN 113416109 B[0001][0002][0003][0004][0005][0006][0007][0008][0009][0010][0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036]

序　列　表

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序列表

<110> 贵州大学

<120> 一种煤矸石矿物肥料及其制备方法<130> 2021<160> 1

<170> PatentIn version 3.3<210> 1<211> 1462<212> DNA

<213> 运动芽孢杆菌GZU‑Bac01（Bacillus mobilis GZU‑Bac01）<400> 1

tgcaagtcga gcgaatggat tgagagcttg ctctcaagaa gttagcggcg gacgggtgag 60taacacgtgg gtaacctgcc cataagactg ggataactcc gggaaaccgg ggctaatacc 120ggataacatt ttgaactgca tggttcgaaa ttgaaaggcg gcttcggctg tcacttatgg 180atggacccgc gtcgcattag ctagttggtg aggtaacggc tcaccaaggc aacgatgcgt 240agccgacctg agagggtgat cggccacact gggactgaga cacggcccag actcctacgg 300gaggcagcag tagggaatct tccgcaatgg acgaaagtct gacggagcaa cgccgcgtga 360gtgatgaagg ctttcgggtc gtaaaactct gttgttaggg aagaacaagt gctagttgaa 420taagctggca ccttgacggt acctaaccag aaagccacgg ctaactacgt gccagcagcc 480gcggtaatac gtaggtggca agcgttatcc ggaattattg ggcgtaaagc gcgcgcaggt 540ggtttcttaa gtctgatgtg aaagcccacg gctcaaccgt ggagggtcat tggaaactgg 600gagacttgag tgcagaagag gaaagtggaa ttccatgtgt agcggtgaaa tgcgtagaga 660tatggaggaa caccagtggc gaaggcgact ttctggtctg taactgacac tgaggcgcga 720aagcgtgggg agcaaacagg attagatacc ctggtagtcc acgccgtaaa cgatgagtgc 780taagtgttag agggtttccg ccctttagtg ctgaagttaa cgcattaagc actccgcctg 840gggagtacgg ccgcaaggct gaaactcaaa ggaattgacg ggggcccgca caagcggtgg 900agcatgtggt ttaattcgaa gcaacgcgaa gaaccttacc aggtcttgac atcctctgaa 960aaccctagag atagggcttc tccttcggga gcagagtgac aggtggtgca tggttgtcgt 1020cagctcgtgt cgtgagatgt tgggttaagt cccgcaacga gcgcaaccct tgatcttagt 1080tgccatcatt aagttgggca ctctaaggtg actgccggtg acaaaccgga ggaaggtggg 1140gatgacgtca aatcatcatg ccccttatga cctgggctac acacgtgcta caatggacgg 1200tacaaagagc tgcaagaccg cgaggtggag ctaatctcat aaaaccgttc tcagttcgga 1260ttgtaggctg caactcgcct acatgaagct ggaatcgcta gtaatcgcgg atcagcatgc 1320cgcggtgaat acgttcccgg gccttgtaca caccgcccgt cacaccacga gagtttgtaa 1380cacccgaagt cggtggggta acctttttgg agccagccgc ctaaggtggg acagatgatt 1440ggggtgaagt cgtaacaaga gc 1462

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图2

图3

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