CN104003823A

CN104003823A - 一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法

Info

Publication number: CN104003823A
Application number: CN201410217260.4A
Authority: CN
Inventors: 石林; 林维佳; 熊秋庭; 王冠雯; 张艺
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: CN104003823B

Abstract

本发明公开一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法。其方法为：将低品位磷矿石和氨碱法生产过程中产生的工业白泥分别球磨并过200目筛，于100-120℃下烘干至恒重，然后按质量比混合，并加入助熔剂，在1000~1200℃下焙烧0.5~2h后，烧成物经冷却、粉碎和研磨，即得一种含有磷、钙、硅、镁、硫等营养元素的酸性土壤调理剂。所述营养型酸性土壤调理剂中有效五氧化二磷大于8%，有效硅大于10%，有效镁大于2%，有效钙大于45%，产品中的有效成分不低于65%，酸碱度pH=8~12。本发明所用的生产原料来源广泛，廉价易得；制备过程节约电能，充分利用资源，提高低品位磷矿的利用率。

Description

一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法

技术领域

本发明涉及农业领域，具体涉及一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法。

背景技术

磷矿石是一种重要的不可再生资源，也是肥料和磷化工的重要工业原料。中国的磷矿资源约占全球总储量的30％，主要分布在云南、湖北、贵州、四川，这四省的资源储量约占全国的76.60％。目前，我国每年磷矿石的消耗量高达7000万吨。尽管中国磷矿资源较丰富，但长期以来，人们对磷矿资源的开采方式是“采富弃贫”，而且按照目前的速度开采，我国品位为30％以上的高品位磷矿只有十年的开采量。

另一方面，在磷矿石的开采及选矿加工过程中，有产生大量的废弃物，这些废弃物大部分是低品位磷矿，平均品位只有17％。这些废弃的矿石不仅占用了大量土地、污染环境，而且还造成巨大的资源的浪费。在我国，仅有一些大型企业开采率可达95％以上，其它中型矿山的资源回采率大多在50％左右，而小矿的资源回采率只有30％，有的甚至更低。因此，如何合理开发利用中国大量的低品位磷矿，是磷肥和磷化工行业迫切需要解决的重大题。

在低品位磷矿的应用方面，目前已有的专利涉及很多方面。如制取磷酸、黄磷、过磷酸钙、生物磷肥，还可以制取土壤重金属的钝化剂。申请公布号为CN101913571A，发明名称《利用低品位磷矿石生产过磷酸钙的工艺方法》，将低品位磷矿石磨粉后，加入浓度为70％-75％的稀硫酸，在110℃搅拌混合，经化成、散场、熟化、翻仓即得成品。此法采用硫酸来制取过磷酸钙，成本较高，对环境还会造成污染。而在制取生物磷肥的过程中，需使用一些微生物菌群，且采用好氧厌氧发酵，时间较长。由华中农业大学发明的一种治理土壤重金属铜、铅、镉污染的钝化剂，申请公布号为CN102559198A，采用中低品位磷矿为主要原料，与草酸按一定比例混合，在28℃下活化6天，50℃下干燥20-24h得到钝化剂。此法不破坏土壤的理化性质、二次污染小，但处理时间较长。目前采用低品位磷矿、氨碱法工业白泥为主要原料来制备一种营养型酸性土壤调理剂的方法未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法，通过采用白泥等原料来活化低品位磷矿，既解决低品位磷矿利用率低的问题，又减少白泥的大量堆放产生的占地及环境污染问题，同时可以充分利用原料中的各种元素，制成一种含磷、钙、硅、镁和硫的营养型酸性土壤调理剂，从而为钙基工业固体废弃物农用资源化提供依据。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法，包括如下步骤：将低品位磷矿石和氨碱法生产过程中产生的工业白泥分别球磨并过200目筛，于100-120℃下烘干至恒重，然后按质量比混合，并加入助熔剂，在1000～1200℃下焙烧0.5～2h后，烧成物经冷却、粉碎和研磨，即得利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂。

上述方法中，所述磷矿石和工业白泥的质量比为0.55:1～1.95:1，所述磷矿石中主要化学成分及质量含量为：SiO₂25％～35％，CaO22％～28％，P₂O₅15％～25％，MgO2％～3％，CaF₂1％～2％；所述白泥的主要化学成分及质量含量为：CaO30％～40％，MgO8％～9％，SiO₂2％～3％，SO₃9％～10％。

上述方法中，所述低品位磷矿石中五氧化二磷含量为15％～25％。

上述方法中，所述助熔剂包括氯化钠、氯化钙、硫酸钠或氟化钠中的一种以上，助熔剂的用量为低品位磷矿和工业白泥于100-120℃下烘干至恒重时总质量的2％～5％。

上述方法中，所述营养型酸性土壤调理剂中有效五氧化二磷大于8％，有效硅大于10％，有效镁大于2％，有效钙大于45％，产品中的有效成分不低于65％，酸碱度pH＝8～12。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1.本发明所用的生产原料白泥为工业固体废弃物，来源广泛，廉价易得。

2.节约电能。在营养型酸性土壤调理机的生产过程中，原料中的杂质部分对低品位磷矿的分解起到助熔作用，降低磷矿石的熔点，从而降低能耗，提高低品位磷矿石的利用率，从而解决我国富磷矿少、贫磷矿多的问题。

3.充分利用资源，提高低品位磷矿的利用率。在产物方面，生成的磷酸钙、硅酸钙、硅酸镁可以作为一种营养型酸性土壤调理剂，不仅作为磷肥补充土壤中的磷元素，还可以补充土壤中的钙、硅、镁、硫等营养元素。

4.本发明所生产的营养型酸性土壤调理剂其pH值为8～12，可以抑制土壤的酸性。另外其化学反应如下：

CaMg(CO₃)₂＝CaO+MgO+2CO₂↑

SiO₂+2CaO＝Ca₂SiO₄

SiO₂+2MgO＝Mg₂SiO₄

2Ca₅(PO₄)₃(F、Cl、OH)＝3Ca₃(PO₄)₂+CaF₂

产物中含有磷、钙、硅、镁、硫等大、中和微量元素，且产品呈碱性。因此，可以作为一种营养型酸性土壤调理剂加以应用。

具体实施方式

下面通过实例对本发明进行具体阐述，有必要在此指出的是本实例只用于对本发明进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明中一些非本质的内容进行修改和调整。

以下实施例中所用到的磷矿中主要化学成分及质量含量如下表所示：

低品位磷矿的主要化学成分*

以下实施例中所用到的工业白泥为氨碱法生产过程中产生，其中主要化学成分及质量含量如下表所示：

工业白泥的主要化学成分

实施例1

四川某企业利用低品位磷矿石制备磷肥

西川某企业采用此技术生产磷肥，其低品位磷矿含P₂O₅大约15％。将磷矿石及工业白泥粉碎并过200目标准筛，将材料置于温度为105±5℃烘箱预干燥5小时至恒重，然后置于干燥箱中冷却到室温，为生产肥料作准备。然后按照工业白泥与磷矿石的质量比为1.7:1.0，加入工业白泥与磷矿石烘干至恒重时总质量的5％的氯化钠作为助溶剂，混合均匀，在焙烧温度为1030℃，焙烧时间1小时的条件下进行焙烧，得到产品。通过分析测试，可以得知，产品中有效五氧化二磷的含量达到9.0％，磷元素转化率达到87％。pH大约是8.4，有效钙含量大约是43％，有效镁含量大概是3％。本产品不仅将低品位磷矿资源化，还为土壤提供磷、钙、镁等营养元素，质量较好。

实施例2

云南某企业利用低品位磷矿制备土壤复合肥料

云南某企业采用此技术生产磷肥，其低品位磷矿含P₂O₅大约15％。将磷矿石及工业白泥粉碎并过200目标准筛，然后将材料置于温度为105±5℃烘箱预干燥6小时至恒重，然后置于干燥箱中冷却到室温，为生产肥料作准备。然后按照白泥与磷矿石的质量比为1.2:1.0，加入工业白泥与磷矿石烘干至恒重时总质量的4％的氟化钙作为助溶剂，混合均匀，在焙烧温度为1000℃，焙烧时间1小时20分钟的条件下进行焙烧，得到产品。通过分析测试，可以得知，产品中有效五氧化二磷的含量达到大约8.3％，磷元素转化率达到90％。pH大约是8.4，有效钙含量大约是46％，有效镁含量大概是3％，有效硅含量大概是15％。本产品不仅将低品位磷矿资源化，还作为肥料使用于土壤中，为土壤提供磷、钙、镁、硅等营养元素，还可以调节酸性土壤，质量较好。

实施例3

广东某企业制备土壤复合肥料

广东某企业采用此技术生产复合肥料，其低品位磷矿含P₂O₅大约18％。将磷矿石及工业白泥粉碎并过200目标准筛，将材料置于温度为105±5℃烘箱预干燥6小时至恒重，然后置于干燥箱中冷却到室温，为生产肥料做准备。然后按照白泥与磷矿石的质量比为0.75:1.0，加入工业白泥与磷矿石烘干至恒重时总质量的3％的硫酸钠作为助溶剂，混合均匀，在焙烧温度为1020℃，焙烧时间1小时的条件下进行焙烧，得到产品。通过分析测试，可以得知，产品中有效五氧化二磷的含量达到大约8.8％，磷元素转化率达到95％。pH大约是8.7，有效钙含量大约是50％，有效镁含量大概是4％，有效硅含量大概是15％。本产品不仅将低品位磷矿资源化，还作为肥料使用于土壤中，为土壤提供磷、钙、镁、硅等营养元素，还可以调节酸性土壤，可以作为复合肥料使用。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将低品位磷矿石和氨碱法生产过程中产生的工业白泥分别球磨并过200目筛，于100-120℃下烘干至恒重，然后按质量比混合，并加入助熔剂，在1000~1200℃下焙烧0.5~2h后，烧成物经冷却、粉碎和研磨，即得利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂。

2.根据权利要求1所述的一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，所述磷矿石和工业白泥的质量比为0.55:1~1.95:1，所述磷矿石中主要化学成分及质量含量为：SiO₂25%~35%，CaO 22%~28%， P₂O₅15%~25%，MgO 2%~3%，CaF₂1%~2%；所述白泥的主要化学成分及质量含量为：CaO 30%~40%，MgO 8%~9%，SiO₂2%~3%，SO₃9%~10%。

3.根据权利要求1所述的一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，所述低品位磷矿石中五氧化二磷含量为15%~25%。

4.根据权利要求1所述的一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，所述助熔剂包括氯化钠、氯化钙、硫酸钠或氟化钠中的一种以上，助熔剂的用量为低品位磷矿和工业白泥于100-120℃下烘干至恒重时总质量的2%~5%。

5.根据权利要求1所述的一种利用低品位磷矿生产营养型酸性土壤调理剂的方法，其特征在于，所述营养型酸性土壤调理剂中有效五氧化二磷大于8%，有效硅大于10%，有效镁大于2%，有效钙大于45%，产品中的有效成分不低于65%，酸碱度pH=8~12。