CN104108972A - 一种含纳米硅的天然矿物质肥料及其制备方法 - Google Patents

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韩冬芳
王宗抗
安国栋
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Abstract

本发明公开一种含纳米硅的天然矿物质肥料及其制造方法，按重量份数计，将以下原料混合：磷矿粉45-90份，白云石5-50份，助剂1-10份，总量为100份，磨碎后，搅拌、高温煅烧活化该混合物，水淬骤冷后，粉碎产物得到肥料。肥料包括有效成分为，五氧化二磷10-20％，有效钙5-30％，有效硅10-28％，有效镁5-15％，纳米硅占有效硅含量的30-80％。本发明充分有效利用我国低品位磷矿、不但为作物提供中微量元素，同时调理和改善农作物生长的机制，调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改善土壤理化学性质和生物化学性质，提高肥料有效利用率，减少肥料使用量，阻隔农作物吸收重金属。

Description

一种含纳米硅的天然矿物质肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及矿物质肥料生产技术领域，具体涉及一种含纳米硅的天然矿物质肥料及其制备方法。
背景技术
我国人口多耕地少，中国用世界上7％的耕地养活了22％的人口，却用了世界上35％的化肥。连种连作、大量盲目滥施化肥已成一种掠夺性资源开发，导致资源巨大浪费，不仅难以推动粮食增产，反而破坏了土壤的内在结构，造成土壤板结，土质变差、地力下降，再加上过度工业化而带来的环境污染，造成了重金属土壤污染的严重局面；农作物品质下降，农产品安全已严重影响到国民的身体健康。
近30年来，我国氮肥工业得到迅速发展，氮肥产量自1982年突破1000万吨氮，至2012年达4313万吨，特别是尿素得到超常的发展。32年累计生产尿素3.86亿吨氮。尿素在土壤中转化为铵态氮被作物根表面吸收，置换出氢离子使土壤酸化，致使近30年来，我国土壤酸化问题越来越严重。酸化破坏土壤结构，使土壤板结；酸性土壤滋生真菌，根际病害增加；酸化促使土壤中有害金属元素镉、铬、铝、锰的释放；土壤酸化使作物产量下降，甚至绝收，使果园果树大片死亡。治理土壤酸化在某些地区已到了刻不容缓的地步。
我国磷矿主要为难选矿的硅钙(镁)质及钙(镁)质中、低品位磷矿，这两种类型的磷矿总资源量达100亿吨，这些磷矿中含有的硅、钙、镁元素还没有充分得以开发和利用。日本科学家发现，链长为纳米级的硅氧四面体断链，可随水分从植物根部输送至叶面，水分蒸发后，硅氧四面体短链残存在植物细胞壁内。这种硅质化的细胞，能增加作物的抗病能力，增加作物的抗病能力、抗倒伏能力。这种含硅钙镁的矿物质肥料，可阻隔土壤中重金属向作物体内的转移，同时可调节酸性土壤。
目前缺少一种天然矿物质肥料及其制备方法，可以有效利用我国的磷矿石原料，充分利用其中含有的硅元素，降低成本、不仅环保安全、还能有效解决土壤酸化及农作物重金属吸收的严峻问题。
发明内容
为了充分有效利用我国低品位磷矿、不但为作物提供中微量元素，同时调理和改善农作物生长的机制，调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改善土壤理化学性质和生物化学性质，提高肥料有效利用率，减少肥料使用量，阻隔农作物吸收重金属，本发明提供了一种含纳米硅的天然矿物质肥料，其特征在于，肥料有效成分为，五氧化二磷10-20％，有效钙5-30％，有效硅10-28％，有效镁5-15％，纳米硅占有效硅含量的30-80％。
优选的，所述纳米硅的粒径范围为10-50nm。
本发明还公开了一种含纳米硅的天然矿物质肥料的制备方法，其特征在于，按重量份数计，将以下原料混合：磷矿粉45-90份，白云石5-50份，助剂1-10份，总量为100份，磨碎后，搅拌、高温煅烧活化该混合物，水淬骤冷后，粉碎产物得到肥料。
优选的，高温煅烧温度为1000-3000℃,时间为1-5个小时。
优选的，所述助剂为蛇纹石、橄榄石、硅石或菱镁石中的一种以上。
优选的，水淬骤是用压力为0.1-0.5MPa的水喷射。
优选的，粉碎后产物至50-80％以上通过80-160目筛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明的充分利用了我国大量存在的低品位磷矿，体现了资源的高效利用；
2)具有调理和改善作物生长的机制，生产原材料是由天然矿物质组成，含有纳米硅物质，链长为纳米级的硅氧四面体断链，可随水分从植物根部输送至叶面，水分蒸发后，硅氧四面体短链残存在植物细胞壁内。这种硅质化的细胞，能增加作物的抗逆性，从而使作物具有较强的抗病虫害能力，可减少施药次数，还具有抗倒伏、抗干旱、抗寒冷的能力；
3)长期施用还能调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改善土壤理化学性质和生物化学性质；这种含硅钙镁的矿物质肥料，可阻隔土壤中重金属向作物体内的转移，阻隔农作物吸收重金属的作用，同时可调节酸性土壤；
4)提高肥料有效利用率，减少肥料使用量。
附图说明
图1.本发明具体实施例一的肥料样品的电镜扫描照片；
图2.本发明具体实施例二的肥料样品的电镜扫描照片。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
具体实施例一
本发明实施例中的原材料来自湖北荆州地区。
磷矿粉45份，白云石45份，蛇纹石5份、硅石5份，经破碎后，装入入料车，用卷扬机入高温熔融炉。从热风炉来的热风经风嘴喷入高炉，使高温区温度达到1000℃左右，物料在炉内充分煅烧熔融后，煅烧5小时，自出料口放出熔融体，并用表压为0.2MPa的水喷射，使其极冷而凝固并破碎成细小的粒子流入水淬池中，干燥后的半成品再送入球磨机磨细，细度要求80％以上通过80目筛。产品养分含量，经测定，五氧化二磷(P2O5)含量12％，有效钙(CaO)含量30％，有效硅(SiO2)含量28％，有效镁(MgO)5％；经扫描电镜观察和能谱分析仪分析，含硅的纳米级物质微粒总量占有效硅的百分率为50％，纳米硅的粒径为20-30nm，纳米硅的电镜照片见说明书附图。
具体实施例二
本发明实施例中的原材料来自湖北荆州地区。
磷矿粉90份，白云石5份，菱镁石5份，经破碎后，装入入料车，用卷扬机入高温熔融炉。从热风炉来的热风经风嘴喷入高炉，使高温区温度达到1300℃左右，物料在炉内充分煅烧熔融后，煅烧1小时，自出料口放出熔融体，并用0.1MPa的水喷射，使其极冷而凝固并破碎成细小的粒子流入水淬池中，干燥后的半成品再送入球磨机磨细，细度要求50％以上通过100目筛。产品养分含量，五氧化二磷(P2O5)含量10％，有效钙(CaO)含量5％，有效硅(SiO2)含量10％，有效镁(MgO)15％，经扫描电镜观察和能谱分析仪分析，纳米硅的粒径范围为10-30nm，含硅的纳米级物质微粒总量占有效硅的百分率为80％，纳米硅的电镜照片见说明书附图。
具体实施例三
本发明实施例中的原材料来自湖北荆州地区。
磷矿粉49份，白云石50份，橄榄石1份，经破碎后，装入入料车，用卷扬机入高温熔融炉。从热风炉来的热风经风嘴喷入高炉，使高温区温度达到3000℃左右，物料在炉内充分煅烧熔融后，煅烧3小时，自出料口放出熔融体，并用0.5MPa的水喷射，使其极冷而凝固并破碎成细小的粒子流入水淬池中，干燥后的半成品再送入球磨机磨细，细度要求75％以上通过160目筛。产品养分含量，五氧化二磷(P2O5)含量20％，有效钙(CaO)含量16％，有效硅(SiO2)含量20％，有效镁(MgO)10％，经扫描电镜观察和能谱分析仪分析，纳米硅的粒径为30-50nm，含硅的纳米级物质微粒总量占有效硅的百分率为70％。
具体实施例四
本发明实施例中的原材料来自湖北荆州地区。
磷矿粉60份，白云石31份，蛇纹石4、橄榄石3、硅石2份，经破碎后，装入入料车，用卷扬机入高温熔融炉。从热风炉来的热风经风嘴喷入高炉，使高温区温度达到2000℃左右，物料在炉内充分煅烧熔融后，煅烧4小时，自出料口放出熔融体，并用0.4MPa的水喷射，使其极冷而凝固并破碎成细小的粒子流入水淬池中，干燥后的半成品再送入球磨机磨细，细度要求80％以上通过160目筛。产品养分含量，五氧化二磷(P2O5)含量11％，有效钙(CaO)含量18％，有效硅(SiO2)含量18％，有效镁(MgO)12％，经扫描电镜观察和能谱分析仪分析，纳米硅的粒径范围为20-40nm，含硅的纳米级物质微粒总量占有效硅的百分率为30％。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (7)

1.一种含纳米硅的天然矿物质肥料，其特征在于，肥料有效成分为，五氧化二磷10-20％，有效钙5-30％，有效硅10-28％，有效镁5-15％，纳米硅占有效硅含量的30-80％。
2.根据权利要求1所述的含纳米硅的天然矿物质肥料，其特征在于，所述纳米硅的粒径范围为10-50nm。
3.一种含纳米硅的天然矿物质肥料的制备方法，其特征在于，按重量份数计，将以下原料混合：磷矿粉45-90份，白云石5-50份，助剂1-10份，总量为100份，磨碎后，搅拌、高温煅烧活化该混合物，水淬骤冷后，粉碎产物得到肥料。
4.根据权利要求3所述的含纳米硅的天然矿物质肥料的制备方法，其特征在于，高温煅烧温度为1000-3000℃,时间为1-5个小时。
5.根据权利要求3所述的含纳米硅的天然矿物质肥料的制备方法，其特征在于，所述助剂为蛇纹石、橄榄石、硅石或菱镁石中的一种以上。
6.根据权利要求3所述的含纳米硅的天然矿物质肥料的制备方法，其特征在于，水淬骤是用压力为0.1-0.5MPa的水喷射。
7.根据权利要求3所述的含纳米硅的天然矿物质肥料的制备方法，其特征在于，粉碎后产物至50-80％以上通过80-160目筛。
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