CN108218618A - 一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法，利用蛭石与碱在高温焙烧条件下反应，将蛭石中的硅、钙、镁、钾以及额外添加的钾转化成可溶于植物分泌的有机酸的有效硅、有效钙、有效镁、有效钾，便于作物吸收，并具有施入土壤中通气性良好、蓄水性能好等蛭石焙烧后膨胀的特殊性能；本发明通过拣选或选矿得到的重金属离子及有害元素含量不超标的蛭石原料，改变焙烧过程中碱的用量及配比，可以获得有效硅、有效钙、有效镁、有效钾含量高的不同品级的新型蛭石基硅钾肥，本发明具有工艺流程简单、原料来源广泛、生产成本低、无环境污染等特点。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工工程技术领域，具体来说，涉及一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法。
背景技术
“民以食为天，食以土为本”。近年来，伴随着中国农业的快速发展，农业资源环境也在发生变化，尤其是土壤环境的变化，由于农作物连作造成的土壤板结、土传病害不断加重；常年高产出，高投入造成土壤中各种营养元素比例失调；化肥使用不合理造成土壤酸化，土壤盐渍化等都对中国农业的可持续发展构成了威胁。而与之相伴而生的是人口、资源、与环境之间的矛盾的日益尖锐，国民对食品安全的渴望也让农业环境修复势在必行，耕地保育成为必须解决的重大课题。
硅肥已被国际土壤学界确认为继氮、磷、钾肥之后第四种生长元素肥料，硅肥作为新型肥料，在农业生产中发挥越来越重要的作用：（1）硅肥是农作物生长的必需元素；（2）硅肥是农作物的保健肥料；（3）硅肥是农作物的品质肥料；（4）硅肥是农作物的营养调节性肥料；（5）硅肥具有增产、提质的功能；（6）硅肥具有抗倒伏、抗病虫害、抗干旱的作用；（7）硅肥具有促进光合作用、促进根系生长发育、促进养分有效利用的作用；（8）硅肥具有效钝化重金属，减轻土壤重金属污染，提高土壤盐基的作用。可见，新型硅肥的研究与应用对改善我国农业生产具有重要的现实意义。
有效硅是指能被作物吸收利用的那一部分硅，按有效硅的类型可将硅肥分为水溶性硅肥和枸溶性硅肥。水溶性硅肥，具有速效性，但施入土壤后易淋失，肥效短；枸溶性硅是指被植物分泌的有机酸溶解并吸收的硅，枸溶性硅肥具有迟效性，施入土壤后硅释放较缓慢，肥效长，发展枸溶性硅肥的重要性远远大于水溶性硅肥。蛭石高温改性后其体积膨胀数十倍，形成多层次空隙的海绵体，施入土壤中具有通气性良好、蓄水性能好等特性，蛭石基硅钾肥具有硅肥、硅钙肥、钾镁肥的特性，适用于各种绿色植物，尤其是水稻、棉花、果树、蔬菜、小麦、玉米、瓜类、油菜、花生、甘蔗、红薯、土豆等作物具有明显的提质增产作用。
我国的硅肥市场潜力很大，目前主要以各种工业固体废弃物（如高炉渣、煤矸石、黄磷渣、磷石膏等）和矿物（如石灰石、麦饭石、钾长石等）为原料制备硅肥，硅肥产品参差不齐，而且，以工业废渣为原料很难避免重金属等有害元素超标。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明公开了一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法，利用碱将蛭石在高温焙烧条件下改性，将蛭石中的硅、钙、镁、钾以及添加的钾转化成可溶于植物分泌的有机酸的有效硅、有效钙、有效镁、有效钾，便于作物吸收，并具有施入土壤中通气性良好、蓄水性能好等蛭石焙烧后膨胀的特殊性能，是一种新型的蛭石基硅钾肥，具有重要的推广应用价值。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法，包括以下步骤：
（1）原料准备：通过拣选或选矿获得重金属离子及有害元素含量不超标的蛭石原料，经过磨矿分级、脱水，使粒度及水分达到配料要求；
（2）配料：将步骤（1）的脱水后的蛭石原料与碱按配比称量，进行配料混匀，碱按配料后总质量的8%～25%的比例进行添加；
（3）焙烧：将步骤（2）混匀后的物料进行焙烧，焙烧温度为800℃～1100℃，焙烧0.5～2小时，焙烧使物料发生高温化学反应，将蛭石中的硅、钙、镁、钾以及添加的钾转化为所需产品要求的有效硅（SiO2）、有效钙（CaO）、有效镁（MgO）、有效钾（K2O）；
（4）磨粉或制粒：将步骤（3）的产物进行磨粉或制粒得到成品。
步骤（1）中，所述通过拣选或选矿获得重金属离子及有害元素含量不超标的优质蛭石原料，经过磨矿分级、脱水，使粒度及水分达到配料要求，达到细度粒度为-200目的蛭石原料的质量百分比≥70%，水分的质量百分比≤25%。
步骤（2）中，所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或几种按任意比例的混合物。
步骤（2）中，结合蛭石原料中的二氧化硅、氧化钾的含量，以及需要达到的有效硅（SiO2）、有效钾（K2O）的含量，按预期的化学组成计算蛭石原料与碱的配比。
步骤（4）中，将焙烧得到的蛭石基硅钾肥磨粉，达到产品细度要求，一般，使产品通过250µm标准筛的质量百分比≥80%，或进一步制粒成一定粒度均匀的成品。
所得成品中有效硅（SiO2）的质量百分比含量为15～40%、有效钙（CaO）的质量百分比含量为3～20%、有效（MgO）的质量百分比含量为5～20%、有效钾（K2O）的质量百分比含量为5～20%的不同品级的新型蛭石基硅钾肥。
所述蛭石基硅钾肥可以作为土壤调节剂使用。
本发明的有益效果：
（1）利用碱将蛭石在高温焙烧条件下改性，将蛭石中的硅、钙、镁、钾以及额外添加的钾转化成可溶于植物分泌的有机酸而便于作物吸收的有效硅（SiO2）、有效钙（CaO）、有效镁（MgO）、有效钾（K2O），充分利用蛭石自生组成元素，额外添加的成分少。
（2）蛭石高温改性后其体积膨胀数十倍，形成多层次空隙的海绵体，施入土壤中不但能供给作物所需要的有效硅（SiO2）、有效钙（CaO）、有效镁（MgO）、有效钾（K2O），还具有通气性良好、蓄水性能好等特性。
（3）蛭石与碱直接进行配料和焙烧，原料易得、额外添加剂用量少、生产成本低、流程简单，环境友好。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥（土壤调理剂）的方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）原料的准备：通过拣选或选矿获得重金属离子及有害元素含量不超标的优质蛭石原料，选择河南某蛭石精矿，矿中含SiO2质量百分比含量36.48%，CaO质量百分比含量10.48%，MgO质量百分比含量14.64%，K2O质量百分比含量5.13%，Al2O3质量百分比含量6.60%，Fe2O3质量百分比含量6.13%，经过磨矿分级、脱水，磨矿后粒度为-200目为80%（质量百分比），脱水后水分的质量百分比为15%，粒度及水分达到配料要求；
（2）配料：将步骤（1）脱水后的蛭石与碱按配比称量，进行配料混匀，碱为氢氧化钾和碳酸钠的混合物，氢氧化钾占混料后总质量的10%（质量百分比），碳酸钠占混料后总质量的15%（质量百分比）；
（3）焙烧：将步骤（2）混匀后的物料进行焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧1h，焙烧使物料发生高温化学反应，将蛭石中的硅、钙、镁、钾以及添加的钾转化为所需产品要求的有效硅（SiO2）、有效钙（CaO）、有效镁（MgO）、有效钾（K2O）；
（4）磨粉：按照蛭石基硅钾肥产品粒度的要求分别进行磨粉得到细度为通过250 µm标准筛≥80%（质量百分比）的产品，检测得到所得蛭石基硅钾肥产品中有效硅（SiO2）含量36.53%，有效钙（CaO）质量百分比含量10.08%，有效(MgO) 质量百分比含量14.04%，有效钾(K2O) 质量百分比含量15%，水分质量百分比含量0.15%，As质量百分比含量0.002%，Cd质量百分比含量0.0002%，Pb质量百分比含量0.007%，Hg质量百分比含量0.000012%，Cr质量百分比含量0.0016%，重金属含量在国标范围内。
实施例2
一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥（土壤调理剂）的方法，包括以下步骤：
（1）原料的准备：通过拣选或选矿获得重金属离子及有害元素含量不超标的优质蛭石原料，陕西某金红石矿中，脉石矿物以蛭石为主，占矿物总量质量百分比含量的60%-70%，其次是白云石、长石、绿泥石等，采用重选、磁选等常规组合工艺得到金红石精矿，尾矿中含SiO2质量百分比含量37.34%，CaO 质量百分比含量17.95%，MgO 质量百分比含量10.95%，K2O质量百分比含量1.03%，Al2O3质量百分比含量8.60%，Fe2O3质量百分比含量5.82%，经过磨矿分级、脱水，磨矿后粒度为-200目为75%（质量百分比），脱水后水分的质量百分比为10%，粒度及水分达到配料要求；
（2）配料：将步骤（1）脱水后的蛭石与碱按配比称量，进行配料混匀，碱为氢氧化钾，氢氧化钾占混料后总质量的8%（质量百分比）；
（3）焙烧：将步骤（3）混匀后的物料进行焙烧，焙烧温度为800℃焙烧2h，焙烧使物料发生高温化学反应，将蛭石中的硅、钙、镁、钾以及添加的钾转化为所需产品要求的有效硅（SiO2）、有效钙（CaO）、有效镁（MgO）、有效钾（K2O）；
（4）制粒：按照蛭石基硅钾肥产品粒度的要求分别进行磨粉得到细度为通过250 µm标准筛≥80%（质量百分比）的产品，检测得到所得蛭石基硅钾肥产品中有效硅（SiO2）质量百分比含量23.47%，有效钙（CaO）质量百分比含量16.3%，有效镁（MgO）质量百分比含量9.61%，有效钾(K2O) 质量百分比含量10%，水分质量百分比含量0.2%，As质量百分比含量0.0085%，Cd质量百分比含量0.00002%，Pb质量百分比含量0.0007%，Hg质量百分比含量0.000036%，Cr质量百分比含量0.004%的，重金属含量在国标范围内。
该矿山通过选矿回收金红石，尾矿制备蛭石基硅钾肥可实现资源的高效综合利用，清洁生产，无尾排放。
实施例3
一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥（土壤调理剂）的方法，包括以下步骤：
（1）原料的准备：通过拣选或选矿获得重金属离子及有害元素含量不超标的优质蛭石原料，新疆某蛭石精矿中含SiO2质量百分比含量36.48%，CaO质量百分比含量8.32%，MgO质量百分比含量12.37%，K2O质量百分比含量7.14%，Al2O3质量百分比含量7.43%，Fe2O3质量百分比含量6.42%，经过磨矿分级、脱水，磨矿后粒度为-200目为70%（质量百分比），脱水后水分的质量百分比为25%，粒度及水分达到配料要求；
（2）配料：将步骤（1）脱水后的蛭石与碱按配比称量，进行配料混匀，碱为氢氧化钾和氢氧化钠的混合物，氢氧化钾占混料后总质量的8%（质量百分比），氢氧化钠占混料后总质量的4%（质量百分比）；
（3）焙烧：将步骤（3）混匀后的物料进行焙烧，焙烧温度为1100℃焙烧0.5h，焙烧使物料发生高温化学反应，将蛭石中的硅、钙、镁、钾以及添加的钾转化为所需产品要求的有效硅（SiO2）、有效钙（CaO）、有效镁（MgO）、有效钾（K2O）；
（4）磨粉：按照蛭石基硅钾肥产品粒度的要求分别进行磨粉得到细度为通过250 µm标准筛≥80%（质量百分比）的产品，检测得到所得蛭石基硅钾肥产品中有效硅（SiO2）质量百分比含量26.13%，有效钙（CaO）质量百分比含量 8.24%，有效镁（MgO）质量百分比含量11.74%，有效钾(K2O) 质量百分比含量14.32%，水分质量百分比含量0.2%，As质量百分比含量0.0085%，Cd质量百分比含量0.00002%，Pb质量百分比含量0.0007%，Hg质量百分比含量0.000036%，Cr质量百分比含量0.004%的，重金属含量在国标范围内。
Claims (3)
1.一种蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料准备：通过拣选或选矿获得蛭石原料，磨矿分级、脱水；
（2）配料：将步骤（1）脱水后的蛭石原料与碱按配比称量，进行配料混匀，碱按配料后总质量8%～25%的比例进行添加；
（3）焙烧：将步骤（2）混匀后的物料进行焙烧，焙烧温度为800℃～1100℃，焙烧0.5～2小时；
（4）磨粉或制粒：将步骤（3）的产物进行磨粉或制粒得到成品。
2.根据权利要求1所述蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法，其特征在于，在步骤（1）蛭石原料磨矿后的粒度为-200目的质量百分比≥70%，水分的质量百分比≤25%。
3.根据权利要求1所述蛭石改性制备蛭石基硅钾肥的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或几种按任意比例混合。
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