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在我国优质铝土矿资源即将面临枯竭、人类对铝产品依赖度逐年攀升的现实背景下,以高铝粉煤灰为原料进行氧化铝提取的工业化生产越来越多,与此同时,提铝工艺末端产物硅钙渣的产量也同步增加。硅钙渣的大规模消纳成为高铝粉煤灰提铝产业中亟待解决的问题。硅钙渣的主要成分为硅酸二钙,硅素含量丰富,是一种很好的硅肥原料来源。本文以固废资源化利用为出发点,针对高铝粉煤灰中铝、硅资源的协同利用问题,开展了高铝粉煤灰提铝联产硅钙渣试验,并探究了硅钙渣农业应用的可行性。首先,采用碱石灰烧结法从高铝粉煤灰中提取氧化铝,通过XRF、XRD、SEM等表征,分析产物氧化铝及硅钙渣的化学成分、纯度及物相组成。然后采用硅素释放实验研究了高铝粉煤灰、实验室提铝硅钙渣和大唐提铝硅钙渣的硅素释放能力。最后通过盆栽试验研究了高铝粉煤灰、实验室硅钙渣、大唐硅钙渣对华南酸性红壤的改良效果和对芹菜株高、产量、叶绿素含量、维生素C含量、钙镁含量、钙镁吸收量及重金属含量的影响,以评估硅钙渣作为硅钙肥施用的适用性。研究结果表明:实验室采用的碱石灰烧结法从高铝粉煤灰中提铝效果较好,Al2O3提取率达到93.86%,Al2O3产品纯度达到97.94%。提铝副产物硅钙渣为非晶体结构,成分以硅酸二钙为主,有效硅含量达到24.02%。Freundlich方程和Elovich方程中的参数b和k值反映了Si的释放大小,能较好地衡量粉煤灰和硅钙渣的硅素释放能力。在两种浸提液中,硅素释放量和释放速率大小排序均为:大唐硅钙渣>实验室硅钙渣>高铝粉煤灰。施用硅钙渣能显著提高酸性红壤pH值,补充土壤Ca、Mg、Si矿质养分含量,对酸性红壤具有一定的改良作用。高铝粉煤灰一定程度上抑制了芹菜生长,而硅钙渣则促进芹菜生长。施加0.52 g/kg硅钙渣芹菜株高较对照提高了5.1514.22%;施加0.53 g/kg硅钙渣芹菜产量较对照提高了17.4850.08%。施用高铝粉煤灰和硅钙渣均能一定程度提高芹菜叶绿素含量和维生素C含量,且硅钙渣的提升能力大于高铝粉煤灰。施加量为2 g/kg时,实验室硅钙渣和大唐硅钙渣叶绿素含量达到最高,分别比对照高出15.00%和16.04%。施加量为3 g/kg时,实验室硅钙渣和大唐硅钙渣的芹菜叶片、茎秆维生素C含量达到最高,叶片维生素C含量比对照高出1.811.86倍;茎秆维生素C含量比对照高出2.672.77倍。硅钙渣的施用能有效促进芹菜营养吸收,提高芹菜营养品质。与CK相比,芹菜钙、镁含量分别增加了2.74%17.10%和22.80%57.31%;钙、镁吸收量分别增加了14.79%80.47%和44.82%114.51%。施加适量的硅钙渣和粉煤灰不会额外增加作物的重金属危害,反之还能一定程度降低芹菜中Pb、Cr含量,农业应用上有一定的安全保障。研究表明,硅钙渣作为硅钙肥施用效果较好,未来可进一步开展农田应用研究。