CN106083254B - 一种基于电解锰渣的硅锰有机肥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电解锰渣的硅锰有机肥及其制备方法，该硅锰有机肥由一定配比的电解锰渣、废糖蜜、甘蔗渣、腐叶土（可以不添加）和水为原料堆肥发酵而成。其制备方法是：将电解锰渣、废糖蜜、甘蔗渣、腐叶土搅拌混合均匀，再加入水，再次搅拌混合均匀，堆料发酵28‑34天，保持料堆外部温度为25‑35℃，料堆湿度为30%‑45%，腐熟，制得所述基于电解锰渣的硅锰有机肥。该硅锰有机肥没有难闻的臭味，有效硅、水溶性锰、氮、磷、钾以及有机质的含量均较高。该制备方法简单易操作，能耗小，无污染。

Description

一种基于电解锰渣的硅锰有机肥及其制备方法
技术领域
本发明属于工业废渣回收再利用技术领域，具体涉及一种基于电解锰渣的硅锰有机肥及其制备方法，本发明是一种利用废糖蜜、甘蔗渣、腐叶土等发酵电解锰渣制备硅锰有机肥的方法，实现锰渣的无害化处理。
背景技术
电解锰渣(以下简称为：锰渣)是碳酸锰矿通过硫酸法浸取制备硫酸锰溶液后剩下的酸性废渣，其排放量大，据统计，每生产1t金属锰将会产生8-9t的锰渣。而我国大多电解锰企业均采用筑坝堆存的方法，不仅占用宝贵的土地资源，且由于渣场建设或雨水冲刷的问题，渣中大量重金属、氨氮会随之流入到周边水体和土壤中，造成环境污染，严重危害周边人畜安全，因此，选择一种合适的方法利用锰渣势在必行。据调查，锰渣中含有的有机质、硫酸铵、锰、硅、硒、氨氮、钾、钠、铁、硼等在内的营养元素或物质，是作物生产所必须的营养元素，能够增加土壤的肥效，促进作物的生长。若能经过一定的处理，将锰渣制成肥料，不仅能实现锰渣的有效回收与综合资源化利用，且减少对环境的污染，产生良好的经济效益、环境效益和社会效益。
目前，已有一些文献报道了将电解锰渣制成肥料的方法，这些文献报道的内容摘录如下：
①﹝申请(专利)号)﹞CN102372527A(名称)一种硅钙锌硫镁肥料﹝申请(专利权)人﹞辽宁省农业科学院环境资源与农村能源研究所。该发明以工业锰渣重量比55-65％、铁矿粉3-8％、硼泥3-8％、炉灰18-22％、沸石粉、稀土原矿为原料，用硫酸酸化，获得产物A；硫酸酸化磷矿粉获得B；将腐殖酸、硫酸铵、水三者混合氨化螯合，获得C；将三种产物及硫酸镁混合，获得比较全面的中微量元素复合肥料。
②(题名)利用电解金属锰渣制备硅锰肥的试验研究(作者)蒋明磊，杜亚光，杜冬云，邓永光，陈南雄(机构)中南民族大学环境科学与工程研究所(刊名)中国锰业.2014，32(2)：16-19(文摘)该研究是在电解锰渣中加入碳酸钙、碳酸钠、氢氧化钠等助剂，按质量比1.00:0.60:0.15:0.10，经高温煅烧，获得的有效硅含量达到6.94％，而用微波消解法获得有效硅含量达8.08％，同时水溶性锰含量达1.51％，枸溶性锰含量达5.01％，符合硅锰肥标准。
③(题名)电解锰渣肥料资源化利用研究(作者)朱亚红(机构)宁夏大学(刊名)宁夏大学专业学位论文.2015.(文摘)该研究分别考察了电解锰渣及电解锰渣与有机-无机复混肥对土壤理化性质及农产品安全性的影响。结果表明，施用电解锰渣比单独施用无机肥效好；电解锰渣与有机肥配合施用后，玉米干物质积累量显著增加；电解锰渣-无机复混肥施用后，辣椒Vc及可溶糖含量均显著增加；而电解锰渣与有机-无机复混肥施用后，促进植物生长发育，食物符合食品安全标准，是可以开发利用的新型肥料资源。
④(题名)锰浸出渣制备白炭黑和锰肥(作者)王晶，农桂银，杜冬云，邓永光，陈南雄，朱汉明，张道洪(机构)中南民族大学催化材料科学国家民委-教育部重点实验室(刊名)矿产综合利用.2012，6:57-59.(文摘)该论文以工业锰浸出渣为原料，提取白炭黑，废渣中水溶性锰含量为1.6％，枸溶性锰含量为5.1％，达到锰肥的要求，并添加HyPer F10为防结块剂，在加入量达到0.07％之后，防结块时间逐渐延长。
⑤﹝申请(专利)号﹞CN1066836A(名称)电解锰渣灰的治理方法及其产品(申请(专利权)人)衢州市农业科学研究所。该方法将重量占45％～95％的电解锰渣灰粗碎，与0～20％的有机物质(动物排泄物、植物秸秆等)、5～30％无机盐类(尿素、过磷酸钙、氯化钾等)、0～5％的作物生长调节剂均匀混合，造粒成型，获得可增产7～20％的锰硅肥。
从上述文献了解到：文献①主要采用湿法工艺，利用锰渣、炉灰、稀土原矿等，将大量、中量及微量元素结合在一起，制备硅钙锌硫镁肥料，有效地提高了肥料利用率，节约了能源，但并未活化电解锰渣中的硅。文献②采用高温煅烧工艺和微波消解法活化锰渣，制备硅锰肥，锰渣中硅得到一定程度活化，但高温煅烧工艺增加了能耗及烟气污染。文献③采用对农作物直接施用电解锰渣及及电解锰渣与有机-无机复混肥的方法，探索电解锰渣的肥效，但未经处理的锰渣无法实现资源最大化利用。文献④主要将锰渣中硅提取制备白炭黑，废渣中锰达到锰肥要求，但采用高浓度氢氧化钠溶液浸出，易腐蚀设备，且产生了大量碱液需处理。文献⑤主要将锰渣与有机质、无机质物理混合，造粒制备锰硅肥，未对渣中的硅进行活化。
综上所述，现有文献所报道的工艺，一般只针对锰渣中水溶性及枸溶性元素的直接利用，尤其是锰资源，而并未对渣中大量存在的硅实现资源化利用；或在活化硅的过程中，能耗高、污染大，后续处理麻烦。而我国土壤严重缺乏有效硅资源，若能利用锰渣中的硅资源，不仅能缓解农业上对硅肥的需求，且能实现对锰渣的高效利用。因此，选择一种合适的方法利用电解锰渣制备硅锰肥具有重要的意义。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于电解锰渣的硅锰有机肥及其制备方法，该硅锰有机肥没有难闻的臭味，有效硅、水溶性锰、氮、磷、钾以及有机质的含量均较高。
该制备方法简单易操作，能耗小，无污染。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种基于电解锰渣的硅锰有机肥，由1重量份电解锰渣、0.2-0.4重量份废糖蜜、0.4-0.6重量份甘蔗渣以及0-0.2重量份腐叶土加水堆肥发酵而成。
进一步，一种基于电解锰渣的硅锰有机肥，由1重量份电解锰渣、0.4重量份废糖蜜以及0.6重量份甘蔗渣加水堆肥发酵而成。
或者，进一步，一种基于电解锰渣的硅锰有机肥，由1重量份电解锰渣、0.2-0.4重量份废糖蜜、0.4-0.6重量份甘蔗渣以及0.2重量份腐叶土加水堆肥发酵而成。
进一步，所述电解锰渣为粉碎后过100目筛的电解锰渣；所述甘蔗渣为干燥、粉碎后过20目筛的甘蔗渣。
一种基于电解锰渣的硅锰有机肥的制备方法，包括如下步骤：
将电解锰渣、废糖蜜、甘蔗渣和腐叶土(其用量为0时则不加)搅拌混合均匀，再加入水，再次搅拌混合均匀，堆料发酵28-34天，保持料堆外部温度为25-35℃，料堆湿度为30％-45％，腐熟，制得所述基于电解锰渣的硅锰有机肥。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
1)本发明采用废糖蜜、甘蔗渣等生物质资源发酵电解锰渣制备硅锰有机肥，与现有的硅锰有机肥相比，有效硅的含量由0.232％提升至7％以上，且水溶性锰的含量大于1.4％，氮、磷、钾含量在23g/kg～28g/kg，有机质含量在10％以上，由此可见，本发明的硅锰有机肥优于现有的硅锰有机肥。
2)本发明与现有的电解锰渣制备硅锰有机肥工艺相比，未添加氢氧化钠等强碱性物质，降低所得的硅锰有机肥产品对土壤的危害。
3)本发明与现有的堆肥工艺相比，无需加入菌种，可以有效节约成本。
4)本发明与现有的电解锰渣制备硅锰有机肥工艺相比，实现了电解锰渣、废糖蜜、甘蔗渣等废弃资源的再利用，且处理量大，为锰渣所带来的日益严峻的环境问题找到了出路。
5)本发明与现有的电解锰渣制备硅锰有机肥工艺相比，工艺流程简单，能耗小，无污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1-3中的原料介绍如下：
电解锰渣是指碳酸锰矿经硫酸法浸后获得的酸性滤渣，将电解锰渣粉碎后过100目的筛子以备用。
对电解锰渣中的成分进行分析，分析结果如表1所示：
成分 总Mn 水溶Mn SiO<sub>2</sub> 有效硅 N P K Zn Cu Ni
含量(％) 4.461 0.27 24.2 0.232 0.10 0.02 0.26 0.02 0.005 0.047
废糖蜜为制糖厂的一种副产品，其为无法再蒸浓结晶的母液，含全糖分约50％左右。
甘蔗渣为制糖过程中，甘蔗经榨糖后剩下的残渣，含50％左右的纤维，将甘蔗渣干燥、粉碎，过20目的筛子以备用。
腐叶土为山间林下植物枝叶在土壤中经微生物分解发酵后形成的营养土。
实施例1
一种基于电解锰渣的硅锰有机肥，其制备步骤如下：
将1重量份电解锰渣、0.4重量份废糖蜜和0.6重量份甘蔗渣搅拌混合均匀，再加入水，再次搅拌混合均匀，堆料发酵，保持料堆外部温度为25-35℃，料堆湿度为40％，堆肥在4天内温度达到50℃以上，并在50℃以上发酵20天后，温度开始下降，经4天后趋于室温，堆肥趋于腐熟，制得基于电解锰渣的硅锰有机肥。
经检测，本实施例制备的硅锰有机肥的水分含量在30％以下，有效硅含量为7.18％，水溶性锰含量为1.48％，氮、磷、钾含量为23.1g/kg，有机质含量为8.7％，pH值为5.5。
实施例2
一种基于电解锰渣的硅锰有机肥，其制备步骤如下：
将1重量份电解锰渣、0.2重量份废糖蜜、0.6重量份甘蔗渣和0.2重量份腐叶土搅拌混合均匀，再加入水，再次搅拌混合均匀，堆料发酵，保持料堆外部温度为25-35℃，料堆湿度为35％，堆肥在4天内温度达到50℃以上，并在50℃以上发酵25天后，温度开始下降，经5天后趋于室温，堆肥趋于腐熟，制得基于电解锰渣的硅锰有机肥。
经检测，本实施例制备的硅锰有机肥的水分含量在30％以下，有效硅含量为7.92％，水溶性锰含量为1.47％，氮、磷、钾含量为28.0g/kg，有机质含量为12.5％，pH值为5.8。
实施例3
一种基于电解锰渣的硅锰有机肥，其制备步骤如下：
将1重量份电解锰渣、0.4重量份废糖蜜、0.4重量份甘蔗渣和0.2重量份腐叶土搅拌混合均匀，再加入水，再次搅拌混合均匀，堆肥发酵，保持料堆外部温度为25-35℃，料堆湿度为45％，堆肥在4天内温度达到50℃以上，并在50℃以上发酵23天后，温度开始下降，经4天后趋于室温，堆肥趋于腐熟，制得基于电解锰渣的硅锰有机肥。
经检测，本实施例制备的硅锰有机肥的水分含量在30％以下，有效硅含量为8.24％，水溶性锰含量为1.40％，氮、磷、钾含量为26.8g/kg，有机质含量为13.1％，pH值为6.2。

Claims (1)

1.一种基于电解锰渣的硅锰有机肥，其特征在于：所述基于电解锰渣的硅锰有机肥由1重量份电解锰渣、0.2-0.4重量份废糖蜜、0.4-0.6重量份甘蔗渣以及0.2重量份腐叶土加水堆肥发酵而成；
电解锰渣是指碳酸锰矿经硫酸法浸后获得的酸性滤渣；
所述的基于电解锰渣的硅锰有机肥的制备方法包括如下步骤：
将电解锰渣、废糖蜜、甘蔗渣和腐叶土搅拌混合均匀，再加入水，再次搅拌混合均匀，堆料发酵28-34天，保持料堆外部温度为25-35℃，料堆湿度为30%-45%，腐熟，制得所述基于电解锰渣的硅锰有机肥。
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