CN107118006A - 一种以浮石为主要原料制取硅钙矿物肥的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于硅钙矿物肥料生产领域，涉及一种以浮石和生石灰为主要原料，采用水热反应生产硅钙矿物肥的方法。将浮石及生石灰粉碎研磨至200目～300目，按照浮石:生石灰为1:0.6～1:1的比例充分混匀；加水使固液比为1:1～1:1.5，并进行搅拌混匀；物料置于高温高压反应釜内，进行活化反应，温度控制在160℃至250℃，恒温6至24小时。水热反应完成后，自然冷却至室温，出釜，干燥，研磨成粉状制成硅钙矿物肥。该方法将浮石中43％～82％的硅转化成为植物可吸收态。

Description

一种以浮石为主要原料制取硅钙矿物肥的生产方法

技术领域

本发明属于硅钙矿物肥料生产领域，涉及一种以浮石和生石灰为主要原料，采用水热反应生产硅钙矿物肥的方法。

背景技术

浮石是一种非金属矿产，主要成份为SiO₂含量60％～72％；Al₂O₃含量10.5％～13.2％。浮石的特性是：孔隙发达、轻质易碎、硬度低、导热系数小、吸水率大(50～60％)、容重小(体积密度为450kg/m³左右，颗粒堆积密度为250kg/m³左右)，被广泛应用于工农业的诸多领域。近年来，随着国内外非金属矿产的应用研究的发展，浮石的应用领域也不断得以开拓。

我国浮石资源丰富、分布广泛。北起黑龙江、南至海南岛的火山分布区都有浮石矿产分布，以北方地区为多，质量较好，喷发年代较新，多产于沿海地区。

1.浮石综合利用现状

浮石因其特殊的物化特性、形貌特征及明显的资源优势，被广泛应用在诸多领域：建筑材料(轻骨料混凝土、水泥混合材、泡沫微晶玻璃和生产浮石砌块、浮石板材)、医药(传统中药)、化学工业(干燥剂、过滤剂、吸收剂、催化剂、洁手剂、漂色剂)、保护渣掺料、载体等。其中以建材行业用量最大，应用范围最广。

2.硅肥应用现状

从植物营养学来看，氮、磷、钾、硅被称为作物营养的四大要素。长期种植喜硅作物，土壤中硅素养分被大量带走，硅素供应不平衡问题日趋凸显出来，成为高产稳产优质的制约因素。据有关资料显示，朝鲜半岛缺硅土壤约占30％，日本70％以上，我国台湾及东南亚地区50％以上。我国缺硅耕地、水稻田，也占50％。然而长江中下游地区水稻施肥目前仍是以施大量元素氮、磷、钾为主。

硅肥在喜硅作物(水稻、番茄等)的整个生产发育阶段起到重要的保护作用，能明显地提高其产量和品质。世界上最早应用于生产的硅肥是日本小林均教授1954年发现的以炼铁水淬渣为主要原料的固体枸溶性硅肥。目前，硅肥的品种主要有枸溶性硅肥、水溶性硅肥两大类。

枸溶性硅肥是指不溶于水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥。常见的多以冶炼行业中的炉渣(主要有炼铁水淬渣、黄磷渣、锰铁高炉渣、粉煤灰等)，经高温煅烧工艺加工而成。一般施用量较大(每亩25-50公斤左右)，适合做土壤基施。水溶性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥。农作物对其吸收利用率较高，为高温化学合成，生产工艺较复杂，成本较高，但施用量较小。一般用作叶面喷施、冲施和滴灌，也可进行基施和追施。具体用量可根 据作物品种喜硅情况、当地土壤的缺硅情况以及硅肥的具体含量而定。

3.本发明技术创新

目前浮石主要利用在建材方面，并无作为主要原材料生产硅钙矿物肥的先例。本发明将浮石中的硅活化成植物可吸收态，同时提供钙、镁、铁、钾等中微量元素。

本发明生产的以浮石和生石灰为主要原料的硅钙矿物肥，属于枸溶性肥料，是一种缓释肥，雨水淋失不会造成下游水体富营养化。与其他枸溶性硅肥的高温煅烧工艺不同，原料为天然浮石和生石灰，采用水热法，从而使不溶性硅转化为容易被植物吸收的枸溶性硅。整个过程无三废排放，绿色环保。本发明生产的以浮石和生石灰为主要原料的硅钙矿物肥缓释长效，含量高、活性强、吸收利用率高，保证作物对硅元素的吸收达到最优水平。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种浮石开发利用的新手段，即以浮石作为主要原料的硅钙矿物肥。利用水热法，将浮石中的非晶态二氧化硅活化成植物可吸收的有效硅。

本发明的技术方案：

1.一种利用水热反应以浮石和生石灰为主要原料制取硅钙矿物肥的方法，该方法包括下列步骤：

(1)将浮石和生石灰分别粉碎研磨至细粉状物料；

(2)按照浮石:生石灰为1:0.6～1:1的比例，将上述粉状物料混匀，加水，使固体物料与水的体积比为1:1～1:1.5，搅拌混匀；

(3)将水固混合物置于高压反应釜内进行水热反应，在160℃～250℃下保温6～24小时；

(4)水热反应完成后，自然冷却，开釜，干燥，粉碎过筛，即可获得硅钙矿物肥。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)中的原料主要为浮石和生石灰。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)中的粉状物料颗粒大小在200目～300目。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中的浮石和生石灰的比例为1:0.6～1:1。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中的固液比为1:1～1:1.5。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)中的水热反应温度为160℃～250℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)中的水热反应时间为6～24小时。

该方法将浮石中43％～82％的硅转化成为植物可吸收态。

具体实施方式

本发明选用吉林白山市池西天池浮石加工厂生产的浮石粉末，颗粒细度为200目，其主量分析结果见下表：

生石灰为市场购买，含量97％。

实施例1

1.称取生石灰2.000g、浮石粉3.000g于反应釜内衬内，将上述粉状物料混匀，加5ml水，搅拌混匀；

2.反应釜内衬加盖，置于高压反应釜内，密封。烘箱内250℃下保温6小时；

3.水热反应完成后，待高压反应釜自然冷却，开釜，105℃烘干水分，粉碎，玛瑙研钵研磨至200目，制得硅钙矿物肥。

4.硅钙矿物肥枸溶性成分含量分析：

(1)称取水热反应产物1.000g于塑料瓶内，加0.5mol/L的盐酸100ml，小心摇匀后拧紧瓶盖，震荡摇匀1小时；

(2)15cm漏斗单层定性滤纸过滤浸提液于100ml容量瓶内，过滤完成后摇匀浸提液，待测；

(3)取1ml浸提液于50ml离心管内，蒸馏水稀释定容，摇匀后全谱直读等离子体发射光谱仪检测稀释后溶液中化学成分含量，并计算成产物中化学成分的百分含量。

化学成分	K2O	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	Na2O	CaO
								含量(％)	1.50	26.15	5.75	1.46	0.16	2.39	36.00

则经水热反应处理后硅的溶出率为：26.15％*5g*100％/(3g*69.47％)＝62.74％

实施例2

1.称取生石灰2.000g、浮石粉3.000g于反应釜内衬内，将上述粉状物料混匀，加5ml水，搅拌混匀；

2.反应釜内衬加盖，置于高压反应釜内，密封。烘箱内160℃下保温12小时；

3.水热反应完成后，待高压反应釜自然冷却，开釜，105℃烘干水分，粉碎，玛瑙研钵研磨至200目，制得硅钙矿物肥。

4.硅钙矿物肥枸溶性成分含量分析：

(1)称取水热反应产物1.000g于塑料瓶内，加0.5mol/L的盐酸100ml，小心摇匀后拧紧 瓶盖，震荡摇匀1小时；

(2)15cm漏斗单层定性滤纸过滤浸提液于100ml容量瓶内，过滤完成后摇匀浸提液，待测；

(3)取1ml浸提液于50ml离心管内，蒸馏水稀释定容，摇匀后全谱直读等离子体发射光谱仪检测稀释后溶液中化学成分含量，并计算成产物中化学成分的百分含量。

化学成分	K2O	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	Na2O	CaO
								含量(％)	0.99	18.21	3.83	1.60	0.18	1.61	35.41

则经水热反应处理后硅的溶出率为：18.21％*5g*100％/(3g*69.47％)＝43.69％

实施例3

1.称取生石灰2.500g、浮石粉2.500g于反应釜内衬内，将上述粉状物料混匀，加5ml水，搅拌混匀；

2.反应釜内衬加盖，置于高压反应釜内，密封。烘箱内190℃下保温12小时；

3.水热反应完成后，待高压反应釜自然冷却，开釜，105℃烘干水分，粉碎，玛瑙研钵研磨至200目，制得硅钙矿物肥。

4.硅钙矿物肥枸溶性成分含量分析：

(1)称取水热反应产物1.000g于塑料瓶内，加0.5mol/L的盐酸100ml，小心摇匀后拧紧瓶盖，震荡摇匀1小时；

(2)15cm漏斗单层定性滤纸过滤浸提液于100ml容量瓶内，过滤完成后摇匀浸提液，待测；

(3)取1ml浸提液于50ml离心管内，蒸馏水稀释定容，摇匀后全谱直读等离子体发射光谱仪检测稀释后溶液中化学成分含量，并计算成产物中化学成分的百分含量。

化学成分	K2O	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	Na2O	CaO
								含量(％)	2.43	28.31	6.25	2.01	0.16	3.25	43.11

则经水热反应处理后硅的溶出率为：28.31％*5g*100％/(2.5g*69.47％)＝81.50％

实施例4

1.称取生石灰2.000g、浮石粉3.000g于反应釜内衬内，将上述粉状物料混匀，加5ml水，搅拌混匀；

2.反应釜内衬加盖，置于高压反应釜内，密封。烘箱内190℃下保温24小时；

3.水热反应完成后，待高压反应釜自然冷却，开釜，105℃烘干水分，粉碎，玛瑙研钵研 磨至200目，制得硅钙矿物肥。

4.硅钙矿物肥枸溶性成分含量分析：

(1)称取水热反应产物1.000g与塑料瓶内，加0.5mol/L的盐酸100ml，小心摇匀后拧紧瓶盖，震荡摇匀1小时；

(2)15cm漏斗单层定性滤纸过滤浸提液于100ml容量瓶内，过滤完成后摇匀浸提液，待测；

(3)取1ml浸提液与50ml离心管内，蒸馏水稀释定容，摇匀后全谱直读等离子体发射光谱仪检测稀释后溶液中化学成分含量，并计算成产物中化学成分的百分含量。

化学成分	K2O	SiO2	Al2O3	Fe2O3	MgO	Na2O	CaO
								含量(％)	1.57	28.41	6.05	1.72	0.16	2.42	36.08

则经水热反应处理后硅的溶出率为：28.41％*5g*100％/(3g*69.47％)＝69.18％

由上述4个实施例可以看出，浮石粉和生石灰混合物，经水热法处理后，硅的溶出率为43％～82％。由此可见，经水热法处理后浮石中的硅得到有效活化，40％以上的硅都可以被弱酸浸取。

使用仪器：

顺序式X-射线荧光光谱仪，型号AXIOS Minerals，生产厂家为荷兰PANalytical分析仪器公司。

全谱直读等离子体发射光谱仪，型号IRIS Advantage ICP-OES，生产厂家为美国热电公司。

Claims (7)

1.一种利用水热反应以浮石和生石灰为主要原料制取硅钙矿物肥的方法，该方法包括下列步骤：

(1)将浮石和生石灰分别粉碎研磨至细粉状物料；

(2)按照浮石:生石灰为1:0.6～1:1的比例，将上述粉状物料混匀，加水，使固体物料与水的体积比为1:1～1:1.5，搅拌混匀；

(3)将水固混合物置于高压反应釜内进行水热反应，在160℃～250℃下保温6～24小时；

(4)水热反应完成后，自然冷却，开釜，干燥，粉碎过筛，即可获得硅钙矿物肥。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)中的原料主要为浮石和生石灰。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1)中的粉状物料颗粒大小在200目～300目。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中的浮石和生石灰的比例为1:0.6～1:1。

5.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2)中的固液比为1:1～1:1.5。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)中的水热反应温度为160℃～250℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(3)中的水热反应时间为6～24小时。