CN105234157B - 一种激活赤泥中有效性硅的改性方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激活赤泥中有效性硅的改性方法，以脱碱赤泥或者脱碱赤泥与陈化赤泥混合物料作为基料，经磷酸盐溶液浸泡处理或搅拌处理，烘干磨细，即可。采用本发明所述的改性方法后，赤泥的微观结构发生变化，改性赤泥中有效性硅含量可最高增至赤泥基料的2.38倍，增长138.31％。且本发明所述改性方法工艺简单，能耗低，加工过程无污染排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种激活赤泥中有效性硅的改性方法，属于农业资源化利用技术领域。
背景技术
赤泥作为硅肥原料已有多年，利用赤泥制成硅钙农用肥料是其农业资源化利用的主要途径。硅通过改善植物的细胞组织，使植物形成硅化细胞从而提高产量，改善作物果实的品质，改良土壤等。但赤泥中硅元素主要以稳定的结晶态存在，如图2所示，溶解度很低，其在农业生产上作为肥料受其本身理化性质(如碱性强)的限制，利用率并不高。赤泥中硅元素存在于粘土矿物中，以硅酸盐为主，水溶性和可生物利用性低。因此，在现有生产工艺条件下以赤泥为原料制得的硅肥中硅素利用率普遍不高。
发明内容
本发明提供一种激活赤泥中有效性硅的改性方法，将赤泥中以结晶态矿物存在的硅元素释放出来，增加其水溶态或有效性硅含量，提高赤泥中硅的利用率，促进赤泥的农业资源化利用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种激活赤泥中有效性硅的改性方法，以脱碱赤泥，陈化赤泥或两者混合物料作为基料，经磷酸盐溶液浸泡、加热或搅拌处理，烘干磨细，即可。
本发明所述的改性方法中，所述基料处理前需先磨细过100目筛，有利于提高其后续改性效果。
本发明所述的改性方法中，所述基料为脱碱赤泥、陈化赤泥二者混合时，脱碱赤泥与陈化赤泥混合的体积比为1:1-4:1。在该比例混合条件下，既有利于实现激活硅的有效性，又可降低材料成本。
本发明所述的改性方法中，所述磷酸盐选自可溶性磷酸盐或微溶性磷酸盐。进一步地，所述可溶性磷酸盐选自磷酸二氢钾，磷酸氢二钾等，所述微溶性磷酸盐选自磷酸二氢钙等。
本发明所述的改性方法中，所述磷酸盐对基料的摩尔用量为0.5～3mol/kg，优选1～2mol/kg。
本发明所述的改性方法中，所述浸泡处理条件为：温度50-200℃，时间1～5h；优选50-100℃，时间2～3小时。
本发明所述的改性方法中，所述搅拌处理条件为：常温或低于50℃，处理时间<2h。
作为本发明优选的实施方式，当所述磷酸盐溶液为可溶性磷酸盐溶液时，可溶性磷酸盐溶液的浓度以0.5～2mol/L为宜，并将可溶性磷酸盐溶液按照上述摩尔用量加入到基料中，通常固液比为1:3～1:5。
作为本发明另一优选的实施方式，当所述磷酸盐溶液为微溶性磷酸盐溶液时，微溶性磷酸盐溶液的浓度≤0.5mol/L，并按照固液比1:3～1:8将微溶性磷酸盐溶液加入到基料中。
通过大量实验研究，本发明确定了所述改性方法的最佳条件：以脱碱赤泥与陈化赤泥质量比4:1的混合物料为基料，按2mol/(kg基料)用量加入磷酸盐溶液，于100℃加热浸泡基料3h，烘干磨细，即可。
采用本发明所述的改性方法后，赤泥的微观结构发生变化，如图3所示，改性赤泥中有效性硅含量可最高达到赤泥基料的2.38倍，增长138.31％。且本发明所述改性方法工艺简单，能耗低，加工过程无污染排放。
附图说明
图1为不同改性处理赤泥材料后有效硅的含量。
图2为赤泥原料微观结构图。
图3为本发明所述方法改性后的赤泥的微观结构图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种赤泥改性方法，以陈化赤泥为基料，将浓度为1mol/L的磷酸二氢钾加入到基料中，达到1mol/(kg赤泥)浸泡浓度，按固液比1:5常温浸泡1h，烘干磨细，即得改性赤泥。
实施例2
一种赤泥改性方法，按照实施例1的方法进行改性，区别在于：区别在于：以脱碱赤泥为基料。
实施例3
一种赤泥改性方法，按照实施例2的方法进行改性，区别在于：在固液比1:3时常温浸泡2h。
实施例4
一种赤泥改性方法，按照实施例2的方法进行改性，区别在于：磷酸盐用量为2mol/(kg赤泥)，50℃水浴加热浸泡2h。
实施例5
一种赤泥改性方法，按照实施例2的方法进行改性，区别在于：采用0.5mol/L磷酸二氢钙溶液，磷酸盐用量1.5mol/(kg赤泥)，固液比1:5，120r/min搅拌1h。
实施例6
一种赤泥改性方法，按照实施例2的方法进行改性，区别在于：以脱碱赤泥与陈化赤泥质量比4:1的混合物料为基料，采用浓度为2mol/L磷酸氢二钾溶液，用量为1mol/(kg赤泥)加入赤泥基料中。实施例7
一种赤泥改性方法，按照实施例6的方法进行改性，区别在于：磷酸氢二钾用量为2mol/(kg赤泥)，100℃加热浸泡3h。
效果验证
按土壤有效硅的测定方法NY/T 1121.15-2006方法对实施例1-7所得改性赤泥进行检测，结果如下表所示，其柱形图如图1所示：
由上表可知，实施例1-7中有效硅含量相对基料均有不同程度的增长，其中实施例4、实施例5、实施例7改性效果最好，其改性赤泥中有效性硅含量可达到赤泥基料的2.38倍，即增长138.31％，效果显著。由此可见，采用本发明所述改性方法可将赤泥中以结晶态矿物存在的硅元素释放出来，增加其水溶态或有效性硅含量，从而提高赤泥中硅的利用率，促进赤泥的农业资源化利用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (12)
1.一种激活赤泥中有效性硅的改性方法，其特征在于，以脱碱赤泥，或脱碱赤泥与陈化赤泥的混合物料作为基料，经磷酸盐溶液浸泡、加热或搅拌处理，烘干磨细，即可。
2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述基料处理前需先磨细过100目筛，有利于提高其后续改性效果。
3.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述基料为脱碱赤泥、陈化赤泥二者混合时，脱碱赤泥与陈化赤泥混合的体积比为1:1～4:1。
4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述磷酸盐选自可溶性磷酸盐或微溶性磷酸盐。
5.根据权利要求4所述的改性方法，其特征在于，所述可溶性磷酸盐选自磷酸二氢钾和/或磷酸氢二钾；所述微溶性磷酸盐选自磷酸二氢钙。
6.根据权利要求1或3所述的改性方法，其特征在于，所述磷酸盐对基料的摩尔用量为0.5～3mol/kg。
7.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，所述磷酸盐对基料的摩尔用量为1～2mol/kg。
8.根据权利要求1或3所述的改性方法，其特征在于，所述浸泡处理条件为：温度50-200℃，时间1～5h。
9.根据权利要求1或3所述的改性方法，其特征在于，所述搅拌处理条件为：常温或高于常温但低于50℃，处理时间<2h。
10.根据权利要求1或7所述的改性方法，其特征在于，当所述磷酸盐溶液为可溶性磷酸盐溶液时，可溶性磷酸盐溶液的浓度以0.5～2mol/L为宜，并将可溶性磷酸盐溶液按固液比1:3～1:5加入到基料中；
当所述磷酸盐溶液为微溶性磷酸盐溶液时，磷酸盐溶液浓度以<0.5mol/L为宜，并按照固液比1:3～1:8将微溶性磷酸盐溶液加入到基料中。
11.根据权利要求6所述的改性方法，其特征在于，当所述磷酸盐溶液为可溶性磷酸盐溶液时，可溶性磷酸盐溶液的浓度以0.5～2mol/L为宜，并将可溶性磷酸盐溶液按固液比1:3～1:5加入到基料中；
当所述磷酸盐溶液为微溶性磷酸盐溶液时，磷酸盐溶液浓度以<0.5mol/L为宜，并按照固液比1:3～1:8将微溶性磷酸盐溶液加入到基料中。
12.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，以脱碱赤泥与陈化赤泥质量比4:1的混合物料为基料，按2mol/(kg基料)用量加入磷酸盐溶液，于100℃加热浸泡基料3h，烘干磨细，即可。
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