CN102887731B

CN102887731B - 肥料用含钾矿石及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN102887731B
Application number: CN201210361982.8A
Authority: CN
Inventors: 金允洙; 金江旭; 李义京; 李成哲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN102887731A

Abstract

本发明提供了一种肥料用含钾矿石及其制备方法与应用，所述肥料用含钾矿石的制备方法包括步骤：(a)利用铵盐处理天然含钾矿石；(b)加热上述步骤(a)处理后的矿石；(c)利用溶解氯化钾的水溶液处理上述步骤(b)处理后的矿石；(d)加热上述步骤(c)处理后的矿石，得到肥料用含钾矿石。按照本发明的方法处理得到的含钾矿石，具有较高的钾含量以及较低的钠含量，用于配制肥料，可提高土壤中的溶解纯度，抑制矿石积累钠，还可以缓冲土壤的pH值，预防土壤的酸性化。

Description

肥料用含钾矿石及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种肥料用含钾矿石及其制备方法与应用，具体是指一种肥料用含钾矿石的制备方法、按照该方法制备得到的肥料用含钾矿石、以及含有该肥料用含钾矿石的肥料。

背景技术

钾(K)是植物生长的三大必需元素之一。传统的含钾肥料中，作为钾的供应源通常是采用燃烧植物的草木灰或含有钾的天然矿物，或者是用化学的方式制造的氯化钾或硫酸钾等，除此之外，还有含钾的天然膨润土、含钾的沸石硅藻土。

上述物质中，草木灰肥效较差，而用化学方式制造的化肥在长期使用后会造成土壤的酸性化。天然沸石可用于农业土壤的改善剂，所用的沸石主要是由阳离子置换容量大的多孔质黏土矿物组成，具有保肥力增大、吸附有害成分以及供应特殊成分的效果，能提高养分溶脱防止效果，增强产量。这种天然沸石的种类已经发现的有40多种，常见的沸石种类有丝光沸石(MODERNITE，Na₈〔(AIO₂)₈(SiO₂)₄₀〕·24H₂O)、斜发沸石(Clinoptilolite，Na₆〔(AIO₂)₆(SiO₂)₃₀〕·24H₂O)等。但是，丝光沸石或斜发沸石等沸石都含有大量的钠(Na)，所以长期施肥时可能会由于钠(Na)量过多而给植物造成副作用。

在天然沸石状态下含钾(K)离子时，会留有一部分钠(Na)离子，留有的钠(Na)离子和钾(K)离子由于共同离子的效果，如果这样的沸石施肥在土壤达到一定量以上时，会造成土壤的过分碱化。要提高这种天然沸石中所含钾(K)离子浓度时，其中所含钠(Na)离子会成为妨碍要素。

虽然可以ss用氢氧化钾处理，但是价格比较昂贵。

发明内容

本发明的主要目的在于解决上述现有天然沸石含钠量过多而对植物造成副作用及使土壤碱化的问题，提供一种肥料用含钾矿石的制备方法，把天然矿石内所含的钠置换成钾，提高土壤中的溶解纯度，抑制含钾矿石例如丝光沸石或斜发沸石等积累钠，以避免含钾肥料中钠含量过多而对植物造成副作用及造成土壤过分碱化。

本发明的另一目的还在于提供按照所述方法制备得到的肥料用含钾矿石。

本发明的另一目的还在于提供一种含有本发明所述的含钾矿石的肥料，其中含有丰富的钾，且钠含量较少，能够长期使用而不会对植物造成副作用及造成土壤过分碱化。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种肥料用含钾矿石的制备方法，该方法主要包括步骤：

(a)利用铵盐处理天然含钾矿石；

(b)加热上述步骤(a)处理后的矿石；

(c)利用溶解氯化钾的水溶液处理上述步骤(b)处理后的矿石；

(d)加热上述步骤(c)处理后的矿石，得到肥料用含钾矿石。

本发明的机理：为了去除天然含钾矿石中所含的钠离子，利用含有比钠离子的离子化倾向更大的铵离子的铵盐处理，将钠离子置换成铵离子后，加热上述的结果物，形成含有氢离子的矿石后，利用溶解氯化钾的水溶液处理，置换氢离子为钾离子，再对上述的结果物进行烘干挥发掉可挥发的物质后，形成高纯度的钾肥用矿石。

即，根据本发明的具体实施方案，本发明的肥料用含钾矿石的制备方法中：

所述步骤(a)中，利用铵盐处理天然含钾矿石以将矿石中的钠离子置换成铵离子，得到含有铵离子的矿石；

所述步骤(b)中，加热步骤(a)处理后得到的含有铵离子的矿石，以形成含有氢离子的矿石；

所述步骤(c)中，利用溶解氯化钾的水溶液处理步骤(b)处理后得到的含有氢离子的矿石，以置换其中的氢离子为钾离子，得到含有钾离子的矿石；

所述步骤(d)中，加热步骤(c)处理后得到的含有钾离子的矿石，以提高纯度。

根据本发明的具体实施方案，本发明的肥料用含钾矿石的制备方法中，所述天然含钾矿石选自含钾的氯化物类矿石、含钾的硫酸盐类矿石、含钾的硅酸盐类矿石中的一种或多种。更具体地，所述天然含钾矿石为硅钾矿石，例如可以是选自钾长石、沸石例如丝光沸石和/或斜发沸石、黑云母中的一种或多种。根据本发明的优选具体实施方案，所述天然含钾矿石最好为阳离子交换容量CEC≥20meq/100g的矿石。优选地，当选用沸石时，选用阳离子交换容量CEC≥50meq/100g的沸石。

根据本发明的具体实施方案，本发明的肥料用含钾矿石的制备方法中，所述步骤(a)中，是将天然含钾矿石粉碎成4目～125目，然后浸入铵盐溶液中进行处理。更具体地，该步骤中，本领域的技术人员可以根据所要达到的目的(将矿石中的钠离子置换成铵离子)而适当选择确定具体的处理方式，包括铵盐种类、用量、处理温度、处理时间等。例如，所述铵盐可以选自氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵等中的一种或多种，通常是将铵盐溶于水溶液浸渍处理含钾矿石，铵盐用量可根据所需处理的矿石中的钠离子含量及矿石种类而适当调整，处理温度可以是常温或适当加热，处理时间可根据铵盐用量及处理温度适当调整，通常为1～2小时。

根据本发明的具体实施方案，本发明的肥料用含钾矿石的制备方法中，所述步骤(b)中，加热温度为550℃～750℃(空气中加热即可)，加热时间为1～2小时。

根据本发明的具体实施方案，本发明的肥料用含钾矿石的制备方法中，所述步骤(c)中，是将步骤(b)处理后的矿石浸入氯化钾水溶液中进行处理，氯化钾水溶液的浓度为5wt％～15wt％，含钾矿石与氯化钾水溶液的质量比为1∶0.5～1.5，处理温度15～35℃，浸渍时间大于等于1小时。

根据本发明的具体实施方案，本发明的肥料用含钾矿石的制备方法中，所述步骤(d)中，优选控制加热温度350℃～900℃，加热时间通常在1～2小时。

另一方面，本发明还提供了按照上述方法处理得到的肥料用含钾矿石。该肥料用含钾矿石，相比于未处理前的天然含钾矿石，钠含量减少，钾含量有所提高(根据原料矿石中的钠、钾含量的不同，钾含量提高程度有所不同)，通常，处理后的肥料用含钾矿石中的钾含量在6％～25％左右(以钾的氧化物计)。

另一方面，本发明还提供了所述的含钾矿石在制备含钾肥料中的应用。换而言之，本发明还提供了一种含钾矿石肥料，其中含有本发明的肥料用含钾矿石。具体应用时，可根据本发明矿石的含钾量以及植物生长需要，直接将本发明的含钾矿石施肥，也按照现有技术配制成复合肥进行施肥。对此，本发明不再赘述。

本发明的含钾矿石肥料，按照本发明方法，耕地土壤中溶解的钾(K)离子不足时，将本发明方法制备的矿石施肥在土壤，就可以预防传统钾肥料的问题，植物的三大必要物质-钾(K)可以高纯度溶解在土壤水中，还可以缓冲土壤的PH值，预防土壤的酸性化。

本发明的有益效果：

按照本发明方法，耕地土壤中溶解的钾(K)离子不足时，将本发明方法制作的矿石施肥在土壤，就可以预防传统钾肥料的问题，植物的三大必要物质-钾(K)可以高纯度溶解在土壤水中，提高土壤中的溶解纯度，抑制矿石例如丝光沸石或斜发沸石等积累钠，还可以缓冲土壤的pH值，预防土壤的酸性化。并且，不仅通过矿石的效果提高土壤的肥沃度，还可以持续向土壤提供钾(K)离子。

附图说明

图1为本发明的肥料用含钾矿石的制备方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地理解本发明，现参照下列实施例及附图进一步描述本发明。实施例仅用于解释而不以任何方式限制本发明。

实施例1

请参见图1所示，本实施例的肥料用含钾沸石的制备方法主要包括步骤：

(a)利用铵盐处理天然含钾矿石；

(b)加热上述步骤(a)处理后的矿石；

(c)利用溶解氯化钾的水溶液处理上述步骤(b)处理后的矿石；

(d)加热上述步骤(c)处理后的矿石，得到肥料用含钾矿石。

更具体地，在上述方法中，首先为了去除天然矿石(本实施例中，选择天然沸石-丝光沸石；此外，也可用斜发沸石，能达到同样的技术效果)中含有的钠离子，利用铵盐处理，以便用含有的倾向更大的铵离子置换钠离子。该工序中，是将阳离子置换容量(CEC)50meq/100g以上的斜发沸石(或丝光沸石)粉碎成4目～125目左右，为了有效去除天然沸石中所含的钠，利用NH₄盐处理，从天然沸石中去除钠。

然后，将含有NH₄离子的沸石在大气中加热至约750℃维持约1小时左右，即可形成含有氢离子的沸石。将这样制作的沸石200g保管在封闭的容器中，再将KCl 20g溶于水中制作成200ml。将这样制作的水溶液中保管的含有氢离子的沸石200g进行沉积，置换氢离子为钾离子。此时，将含有氢离子的沸石在KCl水溶液中沉积的状态，在常温(15℃～35℃)中搅拌一个小时以上，即可充分置换氢离子为钾离子。之后，在约900℃温度下加热去除水分，形成钾离子纯度高的沸石，完成本发明的肥料用含钾沸石，可直接用作含钾沸石肥料。

经对本实施例中处理前后的沸石中钾、钠含量进行检测，具体如下：

项目分类	原矿	处理后	备注
				SiO₂	66.2％	66.2％
K₂O	4.30％	10.5％	↑
				Na₂O	1.04％	0	↓

实施例2

本实施例中以天然钾长石为原料制备肥料用含钾矿石，具体操作如下：

选择离子交换容量(CEC)约25meq/100g的天然矿石钾长石，粉碎成能通过100目筛，利用NH₄盐处理；

然后，将上述处理后的矿石在大气中加热至约600℃，维持该温度约2小时；

之后将上述制作的矿石约500g浸渍于5％浓度的氯化钾溶液1L中，常温(15℃～35℃)中搅拌约1小时；

最后，将上述处理后的矿石在约400℃温度下加热去除水分，得到本实施例的肥料用钾长石，可直接用作钾肥。

经对本实施例中处理前后的钾长石中钾、钠含量进行检测，具体如下：

项目分类	原矿	处理后	备注
				SiO₂	55.2％	55.3％
K₂O	8.03％	10.5％	↑
				Na₂O	0.28％	0	↓

应用实施例1

产品规格：SiO₂ 66.2％，K₂O 10.5％(实施例1中处理后得到的含钾沸石肥料)

应用实施例2

产品规格：SiO₂ 55.3％，K₂O 10.5％(实施例2中处理后得到的钾长石肥料)

此外，在上述应用本发明的实施例1、2的钾肥的过程中，还存在以下优点：

1、在同等栽培条件下，与使用传统钾肥的农作物相比，使用本发明的钾肥后增产效果明显，普遍增产15％～20％；

2、本发明的矿石中含有的SiO₂可以起到疏松土壤作用，使植物根系扎深发达，茎干坚韧、抗倒伏。另外SiO₂还具有保全肥料的能力比土壤强10倍，经比较，使用本发明的产品3～5kg/亩，相当于使用传统钾肥10～15kg/亩的作用。

3、本发明的产品可适用于各种土壤条件；

4、农作物抗旱能力强，可预防枯死现象。

Claims

1.一种肥料用含钾矿石的制备方法，其特征在于，该方法包括步骤：

(a)利用铵盐处理天然含钾矿石；所述天然含钾矿石选自含钾的氯化物类矿石、含钾的硫酸盐类矿石、含钾的硅酸盐类矿石中的一种或多种，且所述天然含钾矿石为阳离子交换容量CEC≥20meq/100g的矿石；

(b)加热上述步骤(a)处理后的矿石；该步骤中，加热温度为550℃～750℃，加热时间为1～2小时；

(c)利用溶解氯化钾的水溶液处理上述步骤(b)处理后的矿石；该步骤中，是将步骤(b)处理后的矿石浸入氯化钾水溶液中进行处理，氯化钾水溶液的浓度为5wt%～15wt%，含钾矿石与氯化钾水溶液的质量比为1：0.5～1.5，处理温度15～35℃，浸渍时间大于等于1小时；

(d)加热上述步骤(c)处理后的矿石，得到肥料用含钾矿石；该步骤中，加热温度350℃～900℃，加热时间1～2小时。

2.根据权利要求1所述的肥料用含钾矿石的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的肥料用含钾矿石的制备方法，其特征在于，所述天然含钾矿石选自钾长石、沸石、黑云母中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的肥料用含钾矿石的制备方法，其特征在于，所述沸石为丝光沸石和/或斜发沸石。

5.根据权利要求3所述的肥料用含钾矿石的制备方法，其特征在于，所述天然含钾矿石为阳离子交换容量CEC≥50meq/100g的沸石。

6.根据权利要求1所述的肥料用含钾矿石的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，是将天然含钾矿石粉碎成4目～125目，然后浸入铵盐溶液中进行处理。

7.一种肥料用含钾矿石，其是按照权利要求1～6任意一项方法处理得到的矿石。

8.权利要求7所述的含钾矿石在制备含钾肥料中的应用。

9.一种含钾沸石肥料，其中含有按照权利要求5的方法处理得到的肥料用含钾矿石。