低分子有机酸促进花岗岩岩粉养分释放机制研究

摘要

岩粉是机制砂生成过程中产生的废弃物，可作为矿物肥料为土壤提供养分。由于花岗岩等岩粉结构稳定，其养分自然释放速度缓慢。尽管可以通过物理、化学或生物手段加速释放，但其内在机制尚不明确，严重制约了相关技术的开发与应用。文章采用丙二酸促进花岗岩岩粉养分释放，分别在不同振荡时间和温度条件下测定磷和钙元素的释放规律，分析其释放过程的动力学和热力学特征，并通过SEM测试养分释放前后矿物细观结构变化，探讨养分释放机制。研究结果表明，低分子有机酸对花岗岩岩粉磷和钙元素释放具有显著的促进作用，其释放的过程为吸热反应，温度升高有助于元素的释放，最佳温度为35℃；磷和钙元素释放行为分别符合Elovich动力学方程和双常数动力学方程，其焓变分别达到6.306 kJ/mol和1.114 kJ/mol；花岗岩岩粉养分元素的释放主要源于斜绿泥石和方解石的整体溶解，以及伊利石和长石表面凸起结构及边缘部位的部分溶解.。研究成果为化学手段促进岩粉养分释放提供了理论支撑。

关键词

有机酸 / 花岗岩 / 动力学 / 热力学 / SEM测试

基金资助

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划重大课题（K2022Z013）; 国家重点研发计划（2023YFC3007104）