CN110330975B

CN110330975B - 一种土壤调理剂的制备方法和土壤调理剂

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Publication number: CN110330975B
Application number: CN201910679893.XA
Authority: CN
Inventors: 俞子俭
Original assignee: Shenzhen Qianhai Earth Mineral Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Qianhai Earth Mineral Technology Co ltd
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-04-16
Anticipated expiration: 2039-07-25
Also published as: CN110330975A

Abstract

本发明涉及一种土壤调理剂，更具体地涉及一种土壤调理剂的制备方法。所述土壤调理剂的制备方法是：将含钾岩石粉体与碱液混合，得到混合料浆，并将所述混合料浆置于高压环境中进行水热反应，得到经过所述水热反应后的中间料浆；冷却所述中间料浆，在冷却后的所述中间浆料中加入沉硅剂进行沉硅反应，得到经过所述沉硅反应后的目标浆液；将所述目标浆液进行固液分离操作，获取固液分离后所得的固体成分，得到含阳离子的土壤调理剂。本发明所用的含钾岩石原料来源丰富，制备过程中所需的助剂量和洗涤用水量少，降低了制备过程中过滤操作和洗涤操作的难度，以及提高了制备所得土壤调理剂的质量。

Description

一种土壤调理剂的制备方法和土壤调理剂

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，特别涉及一种土壤调理剂的制备方法和土壤调理剂。

背景技术

酸性土壤是我国最典型最广泛的障碍土壤，是由于土壤缺失交换性盐基离子，主要是钾离子(K⁺)、钙离子(Ca²⁺)、镁离子(Mg²⁺)，致使土壤的pH(Hydrogen ionconcentration，氢离子浓度指数)值偏低造成的。一般认为pH值小于5.5，即为酸性土壤,但K、Ca、Mg元素是植物生长必须的营养元素，因此酸性土壤的广泛存在严重影响植物的生长。改良酸性土壤的关键措施是施用“改酸型土壤调理剂”，给土壤补给这些缺失的盐基离子。

农业上使用的含K、Ca、Mg元素的强酸性肥料对酸性土壤的改良几乎是毫无效果的，因为强酸性肥料在生理上属于酸性肥料，它的使用会使土壤存在酸根离子的残留问题。为了避免出现这一问题，硅酸盐类的肥料是最好的选择。因此，修复和改良酸性土壤需要一种富含K、Ca、Mg等的阳离子并且是以硅酸根为阴离子配位的土壤调理剂。烧结法工艺可以制得含硅钙类的矿物肥料或土壤调理剂，但由于烧结法工艺决定了产物基本都有一定的水硬性，施入土壤后发生水化反应，容易产生烧苗烧根现象，并导致土壤结块，因此烧结法工艺制得的硅钙类的产品在安全施用上存在风险，不利于改良酸性土壤。

目前，利用钾长石资源制取钾盐钾肥方面主要可以划分为两类方法：第一类方法以制取碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等钾盐为目的，其中包括利用主要含Ca，Mg或钠(Na)等元素的助剂高温分解钾长石的方法，使钾长石中的钾转化为水溶性钾，再通过若干浸取步骤和固液分离步骤，分别制取钾盐产品和硅铝产品等；还包括以含氟酸性介质湿法分解钾长石的方法，分别制取含钾(K)、铝(Al)、硅(Si)的不同产品。其中，钾长石是含钾岩石的另一种表现形式。这类方法因为流程太长、工艺复杂、固液分离效果差、固液分离后的洗涤操作用水量大、副产品量大难处理等原因没有得到工业应用。

第二类方法是采用改变分离钾长石中K、Al、Si的思路，利用助剂高温分解钾长石后，不需分别制取，而是直接把分解产物作为产品。其中用的较多的助剂是含Ca的物质，如石灰石等，由于钾长石含有60％～90％的铝硅物质，要分解钾长石要添加大量助剂来结合钾长石中铝硅物质，生成大量2CaOSiO₂、3CaOSiO₂、3CaOAl₂O₃等硅钙类、铝酸钙类矿物质，这类矿物虽然也含有Si、Ca等营养元素，但是这类矿物有水硬性，遇水后放热，因为这类矿物都是水泥的主要矿物成分，在施入土壤后如果处理不当，容易引起土壤结块，更甚者引起烧苗烧根现象；而且产物中由于存在大量的硅钙类、铝酸钙类矿物质，氧化钾(K₂O)含量被大量的稀释，K₂O含量普遍为4～6％，产品附加值低。

由此可知，现有技术中土壤调理剂的制备方法有以下缺陷：制备过程中助剂用量和洗涤用水量大、固液分离效果差和制备所得的土壤调理剂质量低下。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种土壤调理剂的制备方法和土壤调理剂，旨在解决现有的制备土壤调理剂过程中助剂用量和洗涤用水量大、固液分离效果差和制备所得的土壤调理剂质量低下的技术问题。

针对现有技术方法的不足，本发明提供了一种利用土壤调理剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将含钾岩石粉体与碱液混合，得到混合料浆，并对所述混合料浆进行水热反应，得到经过所述水热反应后的中间料浆；

冷却所述中间料浆，在冷却后的所述中间浆料中加入沉硅剂进行沉硅反应，得到经过所述沉硅反应后的目标浆液；

将所述目标浆液进行固液分离操作，获取固液分离后所得的固体成分，得到含阳离子的土壤调理剂。

将含钾岩石研磨成粉末状，得到含钾岩石粉体，将含钾岩石粉体与碱液混合，调配成混合料浆，选择在高压环境中，对混合料浆进行水热反应，得到经过水热反应后的中间料浆，其中，高压环境包括高压反应釜和高压管道等。将中间料浆冷却至90℃～100℃，得到冷却后的中间浆料，在搅拌冷却后的中间浆料中加入沉硅剂，进行沉硅反应，得到经过沉硅反应后的目标料浆，用过滤的方式对目标料浆进行固液分离操作，过滤过程中用到的滤饼上留有固相产物，将固相产物洗涤并干燥，得到富含阳离子的硅基土壤调理剂产品。

以上所述的沉硅反应，实现了碱土金属与Si元素结合生成含钙镁硅的水合物等物质，该类物质一方面为土壤调理剂产品提供钙镁硅的养分，另一方面比起现有技术中的烧结法生成的易水化的物质，不存在使用到土壤中后出现二次反应的情况，施用更安全。沉硅反应还实现了碱液的回收利用，水热反应的液相中主要离子为K⁺、Na⁺、Si²⁺，经过沉硅反应并过滤后，所得滤液主要成分为钾钠碱液，钾钠碱液经浓缩后可再次利用。

优选的，所述沉硅剂为块状物，粒径大小为1.0mm～80.0mm。

本发明在进行沉硅反应时，采用大粒径块状沉硅剂，沉硅剂的粒径大小为1.0mm～80.0mm。进一步地，为了提高沉硅反应的反应速率，减少过滤(即固液分离)时间，提高过滤效率，降低洗涤用水量，优先选择粒径大小为5.0mm～40.0mm的沉硅剂。比如当沉硅剂为块状石灰或煅烧白云石块矿(粒径大小为5.0mm～40.0mm)时，可使沉硅反应后的固相产物以砂状产出，便于过滤和洗涤。

本发明采用石灰乳和不同粒径的块状石灰来进行沉硅反应对比试验，除了沉硅剂的粒径不同，其余采用相同的试验条件，试验结果见下表。

沉硅剂	钙硅比	沉硅率	过滤时间/S	洗涤用水量
					石灰乳	1.0	96.2％	600	10.0倍干基量
石灰粉末	1.0	95.8％	590	10.0倍干基量
					1～5mm颗粒	1.0	95.8％	265	4.3倍干基量
5～10mm颗粒	1.0	95.5％	129	3.1倍干基量
					10～20mm颗粒	1.0	94.6％	125	3.1倍干基量
20～40mm颗粒	1.0	94.3％	119	3.0倍干基量

由上表可知，块状或颗粒状石灰(粒径大于或等于1mm)与石灰乳或石灰粉末相比，在取得相近沉硅率的情况下，过滤时间从600S(秒)降低至119S，节约了将近80％的过滤时间，洗涤用水量也显著降低。

上述表格中第五列洗涤用水量的单位中“干基量”指的是目标料浆经过滤之后留在滤饼上的固相产物干燥后的质量，“倍干基量”是洗涤用水量的单位，表示意义为洗涤用水量是干基量的多少倍。

需要说明的是，中间料浆也有固相和液相，但不直接过滤，直至第二步沉硅反应完成后一起过滤，减少了过滤次数，且中间料浆的固相物质是极细的，如果直接在水热反应后过滤，是较难处理的，但是通过与沉硅反应后的固相产物一起过滤，由于沉硅反应后生成的砂状产物颗粒大，先在过滤操作使用的滤布上沉降并形成过滤层，使水热反应产物更易过滤，提高了过滤效率。

优选的，所述碱液为含KOH和NaOH的混合碱溶液，或者为KOH纯溶液。

需要说明的是，在本发明中，水热反应使用到的碱液作为助剂参与反应。虽然使用的助剂包括碱金属氢氧化物，和/或碱土金属氧化物，如氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)等，但是因为碱金属和碱土金属氧化物在水溶液中均以氢氧化物的形式存在，所以可以认为助剂都是碱液。

在水热反应对应的水热体系下，KOH、NaOH、氢氧化钙(Ca(OH)₂)和氢氧化镁(Mg(OH)₂)(在水热体系下，碱土金属氧化物转化为氢氧化物)都能分解含钾岩石粉体，但是所用助剂的种类和用量不同，分解含钾岩石粉体所得的产物也随之改变：Ca(OH)₂和Mg(OH)₂在水热体系下分解含钾岩石粉体的固相产物，所得的产物为雪硅钙石的水合铝硅酸钙(镁)类物质，水合铝硅酸钙类物质质量轻，含水率高，不易于固液分离，且分离效率极低，洗涤固相产物的用水量大。如洗涤1吨该固相产物的用水量将近20吨，给工业应用和推广带来难以克服的屏障。含钾岩石粉体中的钾元素被分解出来并赋存于液相产物中，因此一般选择Ca(OH)₂和Mg(OH)₂作为助剂采用水热反应生产水溶性钾产品。因此，在水热反应阶段不添加包括Ca(OH)₂和Mg(OH)₂的助剂，并且应避免这两类物质的存在。

在水热体系下，NaOH作为助剂分解含钾岩石粉体，可将含钾岩石粉体中的K元素置换出来并使K元素存在于液相产物中，固相产物为含Na元素的沸石类物质。需要说明的是，水热反应的目的是使K元素尽可能多的留存于固相产物中，而Na元素尽可能少的留存于固相产物中(因为较多的钠元素存于土壤中被认为有害)，因此NaOH不应作为助剂。KOH作为助剂分解含钾岩石粉体，固相产物则为硅酸铝钾(KAlSiO₄)，K元素留存于固相产物中，因此留存于固相产物中的K元素作为土壤调理剂中K元素的供应来源，即用KOH水热分解含钾岩石粉体是理想的助剂。但是KOH的价格昂贵，考虑到经济成本，在本实施例中，选用KOH和NaOH的混和碱液作为助剂水热分解含钾岩石粉体。可以理解的是，在其它实施例中，也可采用KOH纯溶液作为助剂水热分解含钾岩石粉体。

需要说明的是，水热反应使用到的助剂可以循环使用，因此可以认为水热反应几乎不消耗助剂。

优选的，所述水热反应的体系中K₂O和Na₂O的摩尔比大于或者等于1.0。

本发明选用KOH和NaOH的混和碱液作为助剂水热分解含钾岩石粉体，但是助剂中KOH和NaOH摩尔比影响水热反应固相产物中K元素的含量。因此本发明基于经济考虑以及所得固相产物中含较少Na元素的原则，设置了一组实验，分别采用不同摩尔比的KOH和NaOH的混和碱液作为助剂水热分解含钾岩石粉体。实验过程如下：

在相同的反应温度，相同的反应时间，相同的助剂用量(助剂的总摩尔数相同)下，分别设计了水热体系中氧化钾(K₂O)和氧化钠(Na₂O)的摩尔比为1/4、1/2、3/4、1/1、2/1、5/1六个实验，检测水热反应后所得中间料浆的固相产物中K₂O和Na₂O的含量，绘制水热反应固相产物中K₂O和Na₂O含量与水热体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比关系图(如图1)，其中，T(K₂O)指水热体系中氧化钾的摩尔数，T(Na₂O)指水热体系中氧化钠的摩尔数。

从图1中可看出，水热反应固相产物中K₂O含量随着水热体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比的增大而增大，固相产物中Na₂O含量随着水热体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比的增大而减少；当T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比大于或等于1.0时，水热反应固相产物中K₂O含量趋于稳定并趋近最大值，而Na₂O含量趋近最小值。因此，本发明设定的水热体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比大于或等于1.0。但是KOH价格昂贵，是NaOH的3～4倍。因此，T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比越大，KOH的用量越大，相对产品的生产成本越高，在本实施例中，可将T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比范围设置为1.0～5.0，既可以降低生产成本，又能够提高水热反应固相产物的K元素含量。

优选的，所述沉硅剂中含有碱土金属氧化物和/或氢氧化物，所述沉硅剂中的碱土金属氧化物和/或氢氧化物与所述中间料浆的溶液中SiO₂的摩尔比范围为0.1:1.0～1.0:1.0。

在沉硅反应中，工业上普遍采用石灰乳作为沉硅剂(即沉硅反应的助剂)，因为石灰乳颗粒细，沉硅反应更充分，但由此带来的结果是反应产物的含水率较高，固液分离后洗涤操作困难，提高了固液分离后洗涤用水量，这对于工业应用来说是非常不可取的。

水热反应的助剂选择KOH和NaOH的混合碱溶液，且限定了水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比范围，避开了水热反应体系中碱土金属氧化物的存在，使钾长石中的K元素与Al元素转化成KAlSiO₄。

水热反应结束后，水热体系中的K元素，铝(Al)元素以及1/3的Si元素进入中间料浆的固相产物中，以KAlSiO₄的形式存在，含钾岩石中的2/3的Si元素进入中间料浆的液相产物中，以SiO₂的形式存在。由于含钾岩石中的Al元素进入了固相，因此在进行沉硅反应时不再消耗沉硅剂，且避免生成难过滤的水合铝硅酸盐类物质。钾岩石中1/3的Si元素与K元素，铝(Al)元素生成不溶于水的KAlSiO₄，与现有技术相比，少处理了1/3的Si元素，剩余2/3的Si元素在中间料浆液相产物中以SiO₂的形式存在，控制沉硅剂中的碱土金属氧化物和/或氢氧化物与中间料浆溶液中SiO₂的摩尔比范围，避免沉硅剂用量过小，沉硅反应不完全，也避免沉硅剂用量过大，提高生产成本和资源浪费。沉硅剂的使用量只需使沉硅反应产物为水合硅酸钙和水合硅酸镁即可，若沉硅反应产物中含有硅酸二钙、硅酸三钙等，则说明添加的沉硅剂过量。

优选的，所述混合料浆的液相质量与所述混合料浆的固相质量比值为1.0～10.0。

在将含钾岩石粉体与碱液混合得到混合料浆过程中，控制混合料浆中液相质量与固相质量的比值范围为1.0～10.0，给予水热反应合理的反应物的量的比值，使含钾岩石分解充分，且不造成助剂的浪费。

优选的，所述混合料浆中的碱金属氧化物与所述混合料浆中的SiO₂的摩尔比为0.5:1.0～1.0:1.0。

在水热反应中，控制混合料浆中碱金属氧化物与混合料浆中SiO₂的摩尔比为0.5:1.0～1.0:1.0，最优的，控制混合料浆中碱金属氧化物与混合料浆中SiO₂的摩尔比为0.65:1.0～0.96:1.0，使得含钾岩石粉体中绝大部分Al元素转化成KAlSiO₄，以固相的形式存在，不再消耗后面沉硅反应所需的沉硅剂，也防止生成难以过滤的水合铝硅酸盐物质。若混合料浆中碱金属氧化物与混合料浆中SiO₂的摩尔比低于0.5:1.0，则碱金属氧化物的量过低，不利于Al元素的转化；若混合料浆中碱金属氧化物与混合料浆中SiO₂的摩尔比高于1.0:1.0，则碱金属的量过高，说明加入的碱液的量过大，会产生额外的生产成本。

优选的，所述水热反应的反应条件为：反应温度150℃～350℃，反应时间15min～240min。

优选的，所述沉硅反应的反应条件为：反应温度90℃～100℃，反应时间15min～60min。

沉硅反应的反应时间可设为15min～60min，最优的，该反应时间为30min～60min。

进一步的，本发明还提供一种土壤调理剂，该土壤调理剂由如上所述步骤制备得到。

本发明提供的土壤调理剂的制备方法中，水热反应所需的助剂可以循环使用，沉硅反应所需的助剂只需处理含钾岩石粉体中2/3的Si元素，并通过控制沉硅剂中的碱土金属氧化物和/或氢氧化物与中间料浆的溶液中SiO₂的摩尔比，减少了制备过程中的助剂用量；沉硅反应还通过控制沉硅剂的粒径，使生成的目标料浆易于过滤，且洗涤过滤后的产物的用水量减少；由于助剂用量减少，使得最终的产品中K₂O含量提高，且沉硅反应后，固相产物的结晶水含量低，使得产物的总体质量下降，间接提高了产品的质量。

此外，本发明还提供一种土壤调理剂，通过将含钾岩石粉体与碱液混合，得到混合料浆，并将混合料浆置于高压环境中进行水热反应，得到经过水热反应后的中间料浆，冷却中间料浆，在冷却后的中间浆料中加入沉硅剂进行沉硅反应，得到经过沉硅反应后的目标浆液，将目标浆液进行固液分离操作，获取固液分离后所得的固体成分，得到含阳离子的土壤调理剂。该土壤调理剂中K₂O含量高，便于植物的生长。

附图说明

图1为水热反应固相产物中K₂O和Na₂O含量与水热体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比关系图。

具体实施方式

为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。

本发明采用NY/T 2272-2012和NY/T 2273-2012的分析方法分析物质所含组分即组分量。NY/T 2272-2012是测量土壤调理剂中Ca、Mg、Si元素含量的方法。NY/T 2273-2012是测量土壤调理剂中K、Na元素含量的方法。

本发明中适用的含钾岩石的物料包括钾长石粉、霞石正长岩、富钾页岩、富钾板岩、富钾响岩等以KAlSi₃O₈为主要矿物相的铝硅酸盐矿石资源。

实验实施例1：

实施例1使用的原料成分分析表

名称	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	CaO	Na<sub>2</sub>O	K<sub>2</sub>O
								钾长石粉	61.30	16.99	2.84	0.5	0.5	1.32	13.37

称取76.0gNaOH溶液(纯度96％)和157.0gKOH溶液(纯度48％)，两者混和并加水溶解，定容配制成600.0mL碱液备用。称取200.0g钾长石粉，加入调配好的碱液，得到混合料浆，混合料浆中碱金属氧化物与SiO₂的摩尔比为0.93。将搅拌均匀的混合料浆置于高压反应釜中，开启搅拌器并升温至240℃，在恒温240℃条件下继续搅拌，进行水热反应，水热反应体系中T(K₂O)/(TNa₂O)摩尔比为1.0，反应进行60min(小时)，得到中间料浆。

水热反应结束后降压冷却至90℃，取样分析中间料浆液相中的SiO₂含量，往中间料浆中加入81.0g粒径为10～20mm块状生石灰(作为沉硅剂)，在恒温90℃条件下搅拌，进行沉硅反应，反应进行30min，得到目标料浆，对目标料浆进行固液分离，洗涤固相产物并干燥，得到含K、Ca、Si元素的土壤调理剂KC-1。经计算，加入的生石灰中的CaO与中间料浆溶液中的SiO₂的摩尔比为1.0。

实验结果：KC-1中K₂O含量为10.2％，CaO含量为24.9％，SiO₂含量为38.5％。

实验实施例2：

实施例2使用的原料成分分析表

名称	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	CaO	Na<sub>2</sub>O	K<sub>2</sub>O
								霞石正长岩	54.68	20.26	4.78	0.8	1.29	0.45	13.19

称取42.0gNaOH溶液(纯度96％)和176.0gKOH溶液(纯度48％)，两者混和并加水溶解，定容配制成800mL碱液备用。称取200g霞石正长岩粉，加入调配好的碱液，得到混合料浆，混合料浆中碱金属氧化物与SiO₂的摩尔比为0.85。将搅拌均匀后的混合料浆置于高压反应釜中，开启搅拌器并升温至180℃，在恒温180℃条件下继续搅拌，进行水热反应，水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比为2.0，反应进行240min，得到中间料浆。

水热反应结束后降压冷却至95℃，取样分析中间料浆液相中的SiO₂含量，往中间料浆中加入26.0g粒径为5～10mm块状煅烧白云石块(作为沉硅剂)，在恒温95℃条件下搅拌，进行沉硅反应，反应进行60min，得到目标料浆，对目标料浆进行固液分离，洗涤固相产物并干燥，得到含K、Ca、Mg、Si元素的土壤调理剂KC-2。经计算，加入的白云石块中的碱土金属氧化物与中间料浆溶液中的SiO₂的摩尔比为0.5。

实验结果：KC-2中K₂O含量为17.82％，CaO含量为8.01％，MgO含量为5.56％，SiO₂含量为35.21％。

实验实施例3：

实施例3使用的原料成分分析表

名称	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	CaO	Na<sub>2</sub>O	K<sub>2</sub>O
								钾长石粉	60.23	18.65	1.66	0.6	0.98	0.63	14.25

称取25gNaOH溶液(纯度96％)和161gKOH溶液(纯度82％)，两者混和并加水溶解，定容配制成1400mL碱液备用。称取200g钾长石粉，加入调配好的碱液，得到混合料浆，混合料浆中碱金属氧化物与SiO₂的摩尔比为0.65。将搅拌均匀后的混合料浆置于高压反应釜中，开启搅拌器并升温至300℃，在恒温300℃条件下继续搅拌，进行水热反应，水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比为3.1，反应进行30min，得到中间料浆。

水热反应结束后降压冷却至100℃，取样分析中间料浆液相中的SiO₂含量，往中间料浆中加入5.4g粒径为5～10mm块状煅烧菱镁矿(作为沉硅剂)，在恒温100℃条件下搅拌，进行沉硅反应，反应进行30min，得到目标料浆，对目标料浆进行固液分离，洗涤固相产物并干燥，得到含K、Mg、Si元素的土壤调理剂KC-3。经计算，加入的煅烧菱镁矿中的碱土金属氧化物与中间料浆溶液中的SiO₂的摩尔比为0.1。

实验结果：KC-3中K₂O含量为24.56％，MgO含量为4.50％，SiO₂含量为36.20％。

实验实施例4：

实施例4使用的原料成分分析表

名称	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	CaO	Na<sub>2</sub>O	K<sub>2</sub>O
								钾长石粉	61.90	17.61	1.05	0.26	0.59	0.86	14.65

称取360gKOH溶液(纯度48％)，加水溶解，定容配制成800mL碱液备用。称取200g钾长石粉，加入调配好的碱液，等到混合料浆，混合料浆中碱金属氧化物与二氧化硅的摩尔比为0.91。将搅拌均匀后的混合料浆置于高压反应釜中，开启搅拌器并升温至280℃，在恒温280℃条件下继续搅拌，进行水热反应，水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比为66.7，反应进行15min，得到中间料浆。

水热反应结束后降压冷却至90℃，取样分析中间料浆液相中的SiO₂含量，往中间料浆中加入16.0g粒径为5～10mm块状生石灰(作为沉硅剂)，在恒温90℃条件下搅拌，进行沉硅反应，反应进行50min，得到目标料浆，对目标料浆进行固液分离，洗涤固相产物并干燥，得到含K、Ca、Si元素的土壤调理剂KC-4。经计算，加入的生石灰中的碱土金属氧化物与中间料浆溶液中的SiO₂的摩尔比为0.2。

实验结果：KC-4中K₂O含量为20.1％，CaO含量为10.26％，SiO₂含量为35.28％。

实验实施例5：

实施例5使用的原料成分分析表

名称	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MgO	CaO	Na<sub>2</sub>O	K<sub>2</sub>O
								钾长石粉	68.90	14.16	1.24	0.3	0.4	0.68	11.58

称取81gNaOH溶液(纯度96％)和227gKOH溶液(纯度48％)，两者混和并加水溶解，定容配制成600mL碱液备用。称取200g钾长石粉，加入调配好的碱液，得到混合料浆，混合料浆中碱金属氧化物与SiO₂的摩尔比为0.96。将搅拌均匀后的混合料浆置于高压反应釜中，开启搅拌器并升温至240℃，在恒温240℃条件下继续搅拌，进行水热反应，水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比为1.2，反应进行120min，得到中间料浆。

水热反应结束后降压冷却至95℃，取样分析中间料浆液相中的SiO₂含量，往中间料浆中加入82.0g粒径为20～30mm块状生石灰(作为沉硅剂)，在恒温95℃条件下搅拌，进行沉硅反应，反应进行40min，得到目标料浆，对目标料浆进行固液分离，洗涤固相产物并干燥，得到含K、Ca、Si元素的土壤调理剂KC-5。经计算，加入的生石灰中的碱土金属氧化物与中间料浆溶液中的SiO₂的摩尔比为0.8。

实验结果：KC-5中K₂O含量为8.96％，CaO含量为26.50％，SiO₂含量为38.83％。

实验对比例1：

实施例6使用的原料成分分析表

称取117.0gNaOH溶液(纯度96％)和37.0gKOH溶液(纯度48％)，两者混和并加水溶解，定容配制成600mL碱液备用。称取200g钾长石粉，加入调配好的碱液，得到混合料浆，混合料浆中碱金属氧化物与SiO₂的摩尔比为0.93，将搅拌均匀的混合料浆置于高压反应釜中，开启搅拌器并升温至260℃，在恒温260℃条件下继续搅拌，进行水热反应，水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比为0.3，反应进行60min，得到中间料浆。

水热反应结束后降压冷却至90℃，取样分析中间料浆液相中的SiO₂含量，往中间料浆中加入73.0g直径为10～20mm块状生石灰(作为沉硅剂)，在恒温90℃条件下搅拌，进行沉硅反应，反应60min，得到目标料浆，对目标料浆进行固液分离，洗涤固相产物并干燥，得到含K、Na、Ca、Si元素的产物KC-6。经计算，加入的生石灰中的CaO与中间料浆溶液中的SiO₂的摩尔比为0.9。

实验结果：KC-6中K₂O含量为0.82％，Na₂O含量为7.82％，CaO含量为25.90％，SiO₂含量为38.90％。

该对比例中水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比为0.3，小于1，导致实验所得产物KC-6中含K元素的量低于含Na元素的量。

实验对比例2：

实施例7使用的原料成分分析表

称取42.0gNaOH溶液(纯度96％)和176.0gKOH溶液(纯度48％)，两者混和并加水溶解，定容配制成800mL碱液备用。称取200g霞石正长岩粉，加入调配好的碱液，得到混合料浆，混合料浆中碱金属氧化物与SiO₂的摩尔比为0.85，将搅拌均匀后的混合料浆置于高压反应釜中，开启搅拌器并升温至180℃，在恒温180℃条件下继续搅拌，进行水热反应，水热反应体系中T(K₂O)/T(Na₂O)摩尔比为2.0，反应进行240min，得到中间料浆。

水热反应结束后降压冷却至60℃，取样分析中间料浆液相中的SiO₂含量，称取60.0g生石灰，加入适量水乳化，得到石灰乳，将该石灰乳加入到中间料浆中，在恒温60℃条件下搅拌，进行沉硅反应，反应60min，得到目标料浆，对目标料浆进行固液分离，洗涤固相产物并干燥，得到得到含K、Ca、Si元素的土壤调理剂KC-7。经计算，加入的生石灰中的碱土金属氧化物与中间料浆溶液中的SiO₂的摩尔比为1.0。

实验结果：KC-7中K₂O含量为12.83％，CaO含量为21.01％，SiO₂含量为37.11％。

该对比例得到了本发明所述的土壤调理剂，在沉硅反应中加入的沉硅剂是石灰乳，且沉硅反应温度偏低，与本发明所述的实验条件有明显的的不同。

实验对比例1与实验实施例1、2、3、4和5对比，产物KC-6中K元素的量也低于产物KC-1，KC-2，KC-3，KC-4，KC-5中K元素的量，且含有较K元素的量大的Na元素含量，因此实验对比例1所得的产品质量劣于实验实施例1、2、3、4和5所得的产品质量，不利于植物的生长，因此该产物不适宜用于改良酸性土壤。

实验对比例2与实验实施例1、2、3、4和5对比，沉硅剂未选择块状或颗粒状的沉硅剂，沉硅反应温度偏低，虽然得到的土壤调理剂与实验实施例所得的土壤调理剂质量相近，但制备过程中固液分离效率较低，固相产物洗涤困难，且洗涤用水量大。

本发明提供的一种制备土壤调理剂的制备方法，制备过程中通过控制物质之间的比例范围及粒径范围，降低生产成本和固液分离的难度，节约水资源，制备出的产品富含土壤所需K、Ca、Mg等营养元素。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述土壤调理剂的制备方法包括以下步骤：

将含钾岩石粉体与碱液混合，得到混合料浆，并对所述混合料浆进行水热反应，得到经过所述水热反应后的中间料浆；其中，所述碱液为含KOH和NaOH的混合碱溶液，或者为KOH纯溶液；所述混合料浆中的碱金属氧化物与所述混合料浆中的SiO₂的摩尔比为0.5:1.0~1.0:1.0；所述水热反应的体系中K₂O和Na₂O的摩尔比大于或者等于1.0；所述水热反应的反应条件为：反应温度150℃~350℃，反应时间15min~240min；

冷却所述中间料浆，在冷却后的所述中间浆料中加入沉硅剂进行沉硅反应，得到经过所述沉硅反应后的目标浆液；其中，所述沉硅剂为块状物，粒径大小为1.0mm~80.0mm，所述沉硅剂为生石灰，煅烧白云石块，或煅烧菱镁矿；所述沉硅剂中含有碱土金属氧化物和/或氢氧化物，所述沉硅剂中的碱土金属氧化物和/或氢氧化物与所述中间料浆的溶液中SiO₂的摩尔比范围为0.1:1.0~1.0:1.0；

2.如权利要求1所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述混合料浆的液相质量与所述混合料浆的固相质量比值为1.0~10.0。

3.如权利要求1所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述沉硅反应的反应条件为：反应温度90℃~100℃，反应时间15min~60min。

4.一种土壤调理剂，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的土壤调理剂制备方法制备的土壤调理剂。