CN103771967B

CN103771967B - 一种利用稻谷壳生产硅肥的方法

Info

Publication number: CN103771967B
Application number: CN201310709004.2A
Authority: CN
Inventors: 石林
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103771967A

Abstract

本发明公开了一种利用稻谷壳生产硅肥的方法。其方法为将稻谷壳、石膏、石灰石+白云石、助添加剂Ⅰ和Ⅱ充分混合和球磨，得到粉体料，然后将粉体料进行烘干并加工成型，通过焙烧、冷却、粉碎和包装等工序，得到一种利用稻谷壳生产的硅肥。肥料中总有效养分大于65%，其中有效氧化钙大于25%，有效二氧化硅大于22%，有效氧化镁大于5%，有效三氧化硫大于5%，有效氧化钾大于1%，并含有多种中微量元素。肥料呈弱碱性（pH=9～12）。本发明生产原料为农业固体废弃物及非金属矿物，取材方便、成本低廉优势，生产的产品可用来调节酸化或盐碱化土壤的理化性质、全面提升我国农田的中微量元素水平，具有较高的应用前景和市场推广价值。

Description

一种利用稻谷壳生产硅肥的方法

技术领域

本发明涉及一种新型肥料的生产方法，属于农业科学。具体涉及一种利用稻谷壳生产硅肥的方法。

背景技术

稻谷壳是稻谷加工过程中产生的农业固体废弃物。具有产量大、来源广和利用率低等特点。在我国水稻产区，稻谷壳一般视作废料丢弃。

我国是世界上最大的水稻种植国家,据农业部的统计：2005年我国稻谷产量已达18059万吨,稻谷壳通常占稻谷的20%。按照此计算,我国每年稻谷壳产量约3600多万吨,稻谷壳资源十分丰富。然而，由于稻谷壳表面坚硬,硅含量较高，不易被细菌分解，且堆积密度小，体积大、堆放需要较大的面积，且易造成环境污染。因此，稻谷壳已成为米业企业的沉重包袱，稻谷壳的高效资源化利用具有实用价值。稻谷壳的主要组成是纤维素类、木质素类和硅类,因品种及地域的不同,其组成也有所差别,但大致组成为：粗纤维35.5%（缩聚戊糖16%～22%）、木质素21%～26%、灰分11.4%、二氧化硅10%～21%。稻谷壳中的可燃成分在70%以上，其热值为12.5～14.6MJ/kg，大约是煤的1/2。因此，稻壳用于能源无疑是稻谷壳最具前景的应用领域。另一方面，稻谷壳中约含10～21%的SiO₂,且呈无定型结构，而自然界中绝大多数SiO₂都呈结晶态存在，水稻将土壤中稀少的无定型SiO₂富集于稻谷壳中，它是一种很有价值的资源。

根据稻谷壳的化学组成,其利用也大体可分为三大类:利用它的纤维素类物质,采用水解的方法，生产如糠醛、木糖、乙酰丙酸等化工产品;利用它的硅资源产如泡花碱、白炭黑、二氧化硅等含硅化合物;利用它的氢元素,通过热解（气化、燃烧等手段）获得能源。

而本发明是利用稻谷壳来生产硅肥，这一技术思路在国内外未有学者提及。硅是作物所需要的第四大元素，仅次于氮、磷、钾，具有提高作物抗倒伏、增强植物抗病能力，提高农作物的结实率。稻谷壳中硅含量高，活性强，完全可以用作硅肥。本发明的技术路线是：以稻谷壳为主要原料，配伍以钙、镁、硫等化合物，采用自制的活化剂，使稻谷壳中的硅活化，生产出一种以中量元素硅、钙、镁、硫为营养元素的弱碱性肥料（硅肥）。

发明内容

本发明将致力于提高稻谷壳的高效农业资源化利用率。提供一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，具体作法为：通过在稻谷壳中加入钙、镁、硫等化合物，并采用自制的低温添加剂，使稻谷壳中的硅进一步活化，连同加入的其它组分，一起组合酸性土壤所急需的硅、钙、镁、硫等中量元素为主的复合肥料。

一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，其生产原料以质量百分比（%）计，由以下物料组成：

稻谷壳20～80

石膏5～78

石灰石+白云石5～65

助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ1～5

将上述物料充分混合和球磨，得到粉体料，然后将粉体料进行烘干并加工成型，通过焙烧、冷却、粉碎和包装等工序，得到一种利用稻谷壳生产的硅肥。

上述方法中，所述的稻谷壳中二氧化硅含量≥90%。

上述方法中，所述的石灰石+白云石中石灰石与白云石质量比为2.0：1～5.5：1。

上述方法中，所述的助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ中助添加剂Ⅰ为钾长石、白云母、伊利石、碳酸钾和氯化钾中的一种以上；助添加剂Ⅱ为芒硝、食盐和氟化钠中的一种以上；助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ之间的质量比为1：0.5～1：3.0。

上述方法中，所述球磨为将物料球磨至粒径0.074mm以下,即大于200目。

上述方法中，所述烘干为烘干至粉体料的含水率小于6%；所述烘干粉料加工成型成粒径约1～3cm的球粒。

上述方法中，所述焙烧的焙烧温度800～1200℃，焙烧时间0.5～4小时。

上述方法中，所述硅肥中有效二氧化硅含量为20%～30%，有效CaO含量为25%～35%，有效MgO的含量5～9%，SO₃的含量5%～10%，并含有K、Fe、Mn、Ti、P、Cl农作物所需要的大、中、微量元素，pH=9.00～12.00，重金属含量达农用粉煤灰国家质量标准，是一种适合偏酸性土壤或盐碱地土壤施用的复合性硅肥。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

（1）针对稻谷壳这一固体废弃物的特点，体现了资源循环和高效利用的科学理念。因为稻谷壳中可燃物大于70%，有相当的热值，加之硫、氮的含量低，着火点小于300℃。因此，利用稻谷壳一方面可起到生物质燃料之目的，可降低活化过程中所需要的能耗，另一方面，也可降低燃烧过程中硫氧化物和氮氧化物的排放量。

（2）利用了添加剂Ⅰ和Ⅱ，可使该混合系统稻谷壳的活化焙烧温度从原来的1300℃以上下降到800～1200℃。

（3）生产的复合肥料中，中量元素钙、硅、镁、硫、铁等营养组份齐全，可达到平衡施肥的效果。

（4）从烧成物（目标产品）中重金属的含量来看：重金属含量均远远低于农用粉煤灰国家质量标准，不会对土壤和农作物构成二次污染。

附图说明

图1为利用稻谷壳制备硅肥工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明主要工艺流程如图1。按照质量百分比计：稻谷壳20%～80%，石膏5%～78%，石灰石+白云石5%～65%，助添加剂Ⅰ和Ⅱ1%～5%。将原料混合，并进行球磨，球磨至粒径0.10mm以下；然后烘干至粉体料的含水率小于6%；烘干粉料成型加工成粒径约1～2cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在800～1200℃，焙烧时间0.5～4小时；活化焙烧后的球粒进行冷却、粉碎、包装，可制成以硅元素为主的复合肥料。

下面通过示例性的实施例对本发明做进一步的描述。应当理解，本发明的范围不应局限于实施例的范围。

实施例1

深圳某肥料公司是一家生产复合肥料的大型股份制企业。采用此工艺生产硅肥，所采用的原料配伍（按质量百分比计）为：稻谷壳55%，石膏27%，石灰石+白云石14.5%（其中石灰石与白云石的质量比值为2.5：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ加入量为3.5%，其中助添加剂Ⅰ为钾长石+白云母（质量比1：1）；助添加剂Ⅱ为芒硝+食盐（质量比1：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ之间的质量比亦为1：1。其工艺流程为：将上述矿物质原料充分混合，并进行球磨，球磨至粒径0.074mm以下；然后将混合物料烘干至含水率小于5%；烘干粉料成型加工成粒径约2cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在1100℃，焙烧时间65分钟。焙烧后的球粒进行冷却、粉碎，可制成以硅元素为主的矿物质肥料。其中通过第三方成分检验（采用钙镁磷肥国家标准GB20412-2006）得知：生产的肥料中的有效养分大于72%，其中有效氧化钙大于27%，有效二氧化硅大于22%，有效氧化镁大于6%，有效三氧化硫大于6%，有效氧化钾大于1%，并含有多种微量元素。产品的pH=9.7，生产成本可控制在550元/吨以下，是一种含有多种中微量元素的矿物质肥料。

表1本实施例所得出厂的目标产品中的重金属含量与国家标准对比

实施例2

山西某肥料公司采用此工艺生产硅肥的物料配伍（以质量百分比计）为：稻谷壳57%，石膏31%，石灰石+白云石10%（其中石灰石与白云石的质量比值为2.3：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ的加入量为2%，其中助添加剂Ⅰ为伊利石+氯化钾（质量比1：1）；助添加剂Ⅱ为食盐+氟化钠（质量比1：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ之间的质量比为1：2。其工艺流程为：将上述矿物质原料充分混合，并进行球磨，球磨至粒径0.090mm以下；然后将混合物料烘干至含水率小于6%；烘干粉料成型加工成粒径约1.5cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在1070℃，焙烧时间80分钟。焙烧后的球粒进行冷却、粉碎，可制成以硅为主要元素的矿物质肥料。其中通过第三方成分检验（采用钙镁磷肥国家标准GB20412-2006）得知：生产的肥料中的有效养分大于76%，其中有效氧化钙大于31%，有效二氧化硅大于21%，有效氧化镁大于5.5%，有效三氧化硫大于8.4%，有效氧化钾大于1.2%，并含有多种微量元素。产品的pH=9.6，生产成本可控制在570元/吨以下。是一种以硅为主要元素的多种矿物质肥料，可用于酸性或盐碱地土壤的调理或改良。

表2本实施例所得出厂的目标产品中的重金属含量与国家标准对比

实施例3

广东某肥料公司是一种生产土壤调理剂的大型私营企业。采用此工艺生产硅肥，生产成本下降了近54%，所采用的原料配伍（以质量百分比计）为：稻谷壳51%，石膏25%，石灰石+白云石20.5%（其中石灰石与白云石的质量比值为2.7：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ加入量为3.5%，其中助添加剂Ⅰ为伊利石+白云母（质量比1：1）；助添加剂Ⅱ为芒硝+氟化钠（质量比1：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ之间的质量比亦为1：2.05。其工艺流程为：将上述矿物质原料充分混合，并进行球磨，球磨至粒径0.074mm以下；然后将混合物料烘干至含水率小于4%；烘干粉料成型加工成粒径约2.2cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在950℃，焙烧时间55分钟。焙烧后的球粒进行冷却、粉碎，可制成矿物质复合肥料。其中通过第三方成分检验（采用钙镁磷肥国家标准GB20412-2006）得知：生产的肥料中的有效养分大于73%，其中有效氧化钙大于27%，有效二氧化硅大于22%，有效氧化镁大于6%，有效三氧化硫大于8%，有效氧化钾大于1.3%，并含有多种微量元素。产品的pH=9.65，生产成本可控制在530元/吨。是一种含有多种中量元素的矿物质复合肥料。可调理南方地区酸化的土壤，补充土壤中缺乏的中量元素营养组分。

表3本实施例所得出厂的目标产品中的重金属含量与国家标准对比

项目	在酸性土壤上(pH<6.5)	在中性和碱性土壤上（pH>6.5）	目标产品测量值
				总镉（以Cd计）	5	10	0.9
总砷（以As计）	75	75	<3.5
				总钼（以Mo计）	10	10	<1.2
总硒（以Se计）	15	15	-
				总镍（以Ni计）	200	300	-
总铬（以Cr计）	250	500	9
				总铜（以Cu计）	250	500	12
总铅（以Pb计）	250	500	19
				pH值	10.0	8.7	9.65

Claims

1.一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，其特征在于，其生产原料以质量百分比（%）计，由以下物料组成：

稻谷壳20～80

石膏5～78

石灰石+白云石5～65

助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ1～5

将上述物料充分混合和球磨，得到粉体料，然后将粉体料进行烘干并加工成型，通过焙烧、冷却、粉碎和包装，得到一种利用稻谷壳生产的硅肥；

所述的助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ中助添加剂Ⅰ为钾长石、白云母、伊利石、碳酸钾和氯化钾中的一种以上；助添加剂Ⅱ为芒硝、食盐和氟化钠中的一种以上；助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ之间的质量比为1：0.5～1：3.0。

2.根据权利要求1所述一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，其特征在于，所述的石灰石+白云石中石灰石与白云石质量比为2.0：1～5.5：1。

3.根据权利要求1所述一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，其特征在于，所述球磨为将物料球磨至粒径0.074mm以下,即大于200目。

4.根据权利要求1所述一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，其特征在于，所述烘干为烘干至粉体料的含水率小于6%；所述烘干粉料加工成型成粒径1～3cm的球粒。

5.根据权利要求1所述一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，其特征在于，所述焙烧的焙烧温度800～1200℃，焙烧时间0.5～4小时。

6.根据权利要求1所述一种利用稻谷壳生产硅肥的方法，其特征在于，所述硅肥中有效二氧化硅含量为20%～30%，有效CaO含量为25%～35%，有效MgO的含量5～9%，SO₃的含量5%～10%，并含有K、Fe、Mn、Ti、P、Cl农作物所需要的大、中、微量元素，pH=9.00～12.00，重金属含量达农用粉煤灰国家质量标准。