CN113387744A - 一种基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥及其制备方法。本发明提供的基于磷矿浮选尾矿制备的粒状中量元素肥的方法，包括：1)将磷矿浮选尾矿粉碎，得到磷矿浮选尾矿粉；2)将崩解助剂与步骤1所得磷矿浮选尾矿粉混合造粒，烘干，得到所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥。本发明在保证颗粒强度的同时，能够使得颗粒快速崩解，进而满足作物对镁等养分的吸收与利用，维持作物的正常生长。

Description

一种基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥及其制备方法

技术领域

本发明属于肥料领域，具体涉及一种基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥及其制备方法。

背景技术

我国的磷矿品位普遍较低，平均品位P₂O₅含量仅为16.8％。我国磷矿的80％-90％用来生产湿法磷酸，湿法磷酸一般要求磷矿P₂O₅含量大于29.0％，MgO含量一般不能超过1.0％。而中国能直接利用的富磷矿石只占总储量的7％。为了满足湿法磷酸和高浓度磷肥的生产要求，需要对低品位磷矿进行富集，以提高P₂O₅含量，降低镁等有害性杂质含量。在精选磷矿的同时产生了大量的浮选尾矿，据相关数据显示，每生产1t磷精矿，将产生0.44t的尾矿。目前，我国浮选尾矿综合利用率只有7％，其主要利用途径是对磷矿浮选尾矿进行二次加工以制备水泥熟料、建筑用砖、窑法磷酸和微晶玻璃等工业产品。在农业上的用途也更多是对磷尾矿进行二次加工研制复合肥和水溶肥等。比如，专利CN108975985A采用浓硫酸酸解尾矿粉，反应完毕滤出磷石膏，在滤液中加入高镁矿粉进而得到含MgO和P₂O₅的复合肥料；专利CN110423148A通过在氨基酸浓缩液中加入高镁磷尾矿制备氨基酸水溶肥；专利CN107162843A通过在硝酸酸解磷浮选尾矿等，在其过滤液中加入其他氮源、磷源和钾源等研制榨菜专用肥；专利CN106244159A通过将磷尾矿粉活化以后，加入有机质、氨基酸和钙镁磷肥值得粉末土壤调理剂。以上专利虽为浮选尾矿的利用提供了思路，但同时存在生产工艺复杂、投入成本较高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥及其制备方法。本发明解决的技术难题是在保证颗粒强度的同时，颗粒能快速崩解，进而满足作物对镁等养分的吸收与利用，维持作物的正常生长。

本发明提供的基于磷矿浮选尾矿制备的粒状中量元素肥的方法，包括：

1)将磷矿浮选尾矿粉碎，得到磷矿浮选尾矿粉；

2)将崩解助剂与步骤1所得磷矿浮选尾矿粉混合造粒，烘干，得到所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥。

上述方法的步骤1)中，所述磷矿浮选尾矿粉的目数为40-100目；具体为60目；

所述磷矿浮选尾矿中含有CaO、MgO和P₂O₅等养分；

其中，CaO的质量百分含量为28-35％；具体为32％；

MgO的质量百分含量为14-18％；具体为16％；

P₂O₅的质量百分含量为3-10％；具体为5％。

所述步骤2)中，所述崩解助剂由崩解剂A和崩解剂B组成；

所述崩解剂A为质量百分浓度为10-50％(具体为40％))的硫酸镁水溶液；崩解剂A主要起粘结+溶散作用；

所述崩解剂B为硫磺粉；崩解剂B主要起助崩解作用；

所述崩解剂A的添加方式为外喷在物料表面；

所述崩解剂B的添加方式为与所述磷矿浮选尾矿粉混匀；

所述崩解剂A和B的添加顺序为先加入所述崩解剂B，再加入所述崩解剂A。

所述崩解剂A和崩解剂B的质量比为3-12：1；具体为6：1。

所述崩解助剂的添加量为所述崩解助剂与步骤1所得磷矿浮选尾矿粉总质量的2-10％；具体为3-5％。

所述步骤2烘干步骤中，温度为60-90℃；具体为90℃；

时间为2-3小时；具体为2小时。

所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥的直径为2-4mm。

本发明提供的基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥，由所述磷矿浮选尾矿粉和所述崩解助剂组成。

另外，上述本发明提供的基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥在如下任意一种中的应用，也属于本发明的保护范围：

a、提高作物的干物重；

b、促进作物对养分的吸收；

c、促进作物生长；

d、施肥。

具体的，所述养分为镁；

所述作物为蔬果类作物；具体选自大豆、油菜、柑橘、番茄和叶菜类蔬菜中至少一种；更具体为柑橘或番茄等。

所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥的施用深度为5-20cm；具体为5cm；

所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥的施用土壤为pH为3.5-5.5(如4.74)的酸性土；施用量为10-40kg/亩。

本发明具有以下优点：

1，生产工艺简单。直接利用磷矿浮选尾矿，不用酸解等二次加工程序；

2，丰富我国含镁中量元素肥料种类。据我国农业农村部种植业管理司肥料登记信息显示，截至2020年5月，登记的中量元素肥中含镁产品占比仅为16.3％。可以看出我国的含镁中量元素肥料较少。而我国超过50％以上的土壤缺镁，每年需补充980万吨MgO，对镁肥有巨大的需求。而浮选尾矿中MgO含量可达到18％左右，与七水硫酸镁含镁量相当，是镁含量较高的镁肥资源，且CaO含量也较高(32％左右)，补充镁营养的同时可补充钙营养。

3，生产成本低。相对于通过酸解等二次加工需投入大量额外成本，对尾矿直接利用可有效减少投入成本。基于磷矿浮选尾矿研制粒状中量元素肥可为消费者提供廉价、施用便捷的含镁肥料产品。

4，粒状中量元素肥显著促进作物对镁的吸收与利用，提高作物产量，表现出了很好的农学应用效果。

附图说明

图1为不同崩解剂对崩解时间的影响；

图2为不同崩解剂对颗粒强度的影响；

图3为不同处理对大豆地上部干物重的影响；

图4为不同处理对大豆镁吸收量的影响；

图5为不同处理对上海青地上部干物重的影响；

图6为不同处理对上海青镁吸收量的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。

实施例1、肥料生产案例1

1，将磷矿浮选尾矿(利用浮选技术精选磷矿后得到的尾矿；约含32wt％CaO、16wt％MgO和5wt％P₂O₅)和硫磺研磨，过60目标准试验筛，备用。

2，称取997份磷矿浮选尾矿，3份硫磺粉(崩解剂B)，将两者充分混合均匀。

3，采用室内圆盘造粒机，将崩解助剂A(40wt％浓度硫酸镁水溶液)均匀喷洒在物料上使之粘结成粒。小于1mm或大于4mm的颗粒重新粉碎添加进圆盘造粒机内，重新造粒。1000g总物料共消耗100-110ml崩解助剂A。4，在鼓风干燥箱中，90℃条件下烘2小时，取出，冷却至室温。

5，最后用标准试验筛筛选2-4mm直径的颗粒，保存，以备测试用。

设置如下4个对照对肥料颗粒崩解时间进行测试；

对照1、5wt％矿源黄腐酸钾水溶液；

对照2、20wt％尿素水溶液；

对照3、5wt％生化黄腐酸钾水溶液；

对照4、20wt％磷酸一铵水溶液；

对照5、去离子水溶液。

不同对照处理所用溶液量均为100-110ml；

如图1所示测试结果可知，除对照4处理的崩解时间较长外，其余处理的崩解时间均小于1min(图1)。根据HG/T 5171-2017要求，粒状中量元素肥颗粒强度需大于等于20N。

由图2所示可知，只有硫酸镁处理和对照4处理满足要求，其余处理的颗粒强度均要小于20N。

综上，硫酸镁溶液做崩解剂时，既能满足粒状中量元素肥颗粒强度要求，又能在1min内崩解，是理想的崩解助剂。

实施例2、农学评价案例1

本案例采用温室盆栽方式以大豆为试验载体评价实施例1所得粒状中量元素肥的农学效果，(土壤基本信息为：pH 4.74，可交换性镁含量为22.3mg kg^-1)。具体操作步骤如下：

将实施例1生产的粒状中量元素肥或粉末尾矿(每盆1g))于表土下5cm处等间距分布，同时以溶液形式补充其他元素以保证大豆对其他元素的吸收需求。后选择生长良好、长势均匀的大豆幼苗2株，移栽至盆中。定期浇水以维持田间持水量的65-80％。

试验设置四个处理，分别为空白对照、优化处理(NPK15-15-15)、优化+粉末尾矿处理(NPK15-15-15+60目粉末尾矿(32％CaO，16％MgO，5％P₂O₅，60目)和优化+粒状中量元素肥处理(NPK15-15-15+粒状中量元素肥)，每组处理4个重复，30天之后从子叶节处剪断进行植株收获，并进行干物重和养分含量测定。

通过对大豆干物重测试结果发现，与优化处理相比，施用粉末尾矿和粒状中量元素肥均能显著提高干物重(图3)，其干物重分别是优化处理的1.61倍和1.57倍；粉末尾矿处理和粒状中量元素肥处理之间干物重不存在显著差异。

镁吸收量与之类似，与优化处理相比，施用粉末尾矿和粒状中量元素肥均能显著促进作物对镁的吸收(图4)。其镁吸收量分别是优化处理的3.45倍和2.33倍；粉末尾矿处理的镁吸收量虽高于粒状中量元素肥处理，但仍能满足作物对镁的需求，维持作物的正常生长。

实施例3、农学评价案例2

本案例采用温室盆栽方式以上海青为试验载体评价粒状中量元素肥的农学效果，(土壤基本信息为：pH 4.74，可交换性镁含量为22.3mg kg^-1)。具体操作步骤如下：

将实施例1生产的粒状中量元素肥或粉末尾矿(每盆1g)于表土下5cm处等间距分布，同时以溶液形式补充其他元素以保证上海青对其他元素的吸收需求。后选择生长良好、长势均匀的上海青幼苗1株，移栽至盆中。定期浇水以维持田间持水量的65-80％。

试验设置四个处理，分别为空白对照、优化处理(NPK22-8-10)、优化+粉末尾矿处理(NPK22-8-10+60目粉末尾矿(32％CaO，16％MgO，5％P₂O₅，60目))和优化+粒状中量元素肥处理(NPK22-8-10+粒状中量元素肥)，每组处理5个重复，44天之后从茎基部剪断进行植株收获，并进行干物重和养分含量测定。

通过对上海青干物重测试结果发现，与优化处理相比，施用粉末尾矿和粒状中量元素肥均能提高干物重(图3)，其干物重分别是优化处理的1.08倍和1.02倍；粉末尾矿处理和粒状中量元素肥处理之间干物重不存在显著差异。

镁吸收量与之类似，与优化处理相比，施用粉末尾矿和粒状中量元素肥均能显著促进作物对镁的吸收(图4)。其镁吸收量分别是优化处理的2.36倍和1.37倍；粉末尾矿处理的镁吸收量虽高于粒状中量元素肥处理，但仍能满足作物对镁的需求，维持作物的正常生长。

Claims (10)

1.一种基于磷矿浮选尾矿制备的粒状中量元素肥的方法，包括：

1)将磷矿浮选尾矿粉碎，得到磷矿浮选尾矿粉；

2)将崩解助剂与步骤1所得磷矿浮选尾矿粉混合造粒，烘干，得到所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述磷矿浮选尾矿粉的目数为40-100目；具体为60目；

所述磷矿浮选尾矿中含有CaO、MgO和P₂O₅；

其中，CaO的质量百分含量为28-35％；

MgO的质量百分含量为14-18％；

P₂O₅的质量百分含量为3-10％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述崩解助剂由崩解剂A和崩解剂B组成；

所述崩解剂A为质量百分浓度为10-50％的硫酸镁水溶液；

所述崩解剂B为硫磺粉；

所述崩解剂A的添加方式为外喷在物料表面；

所述崩解剂B的添加方式为与所述磷矿浮选尾矿粉混匀；

所述崩解剂A和B的添加顺序为先加入所述崩解剂B，再加入所述崩解剂A。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述崩解剂A和崩解剂B的质量比为3-12：1；具体为6：1。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述崩解助剂的添加量为所述崩解助剂与步骤1所得磷矿浮选尾矿粉总质量的2-10％；具体为3-5％。

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述步骤2烘干步骤中，温度为60-90℃；具体为90℃；

时间为2-3小时；具体为2小时。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于：所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥的直径为2-4mm。

8.一种基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥，由权利要求1-7任一所述磷矿浮选尾矿粉和所述崩解助剂组成。

9.权利要求8所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥在如下任意一种中的应用：

a、提高作物的干物重；

b、促进作物对养分的吸收；

c、促进作物生长；

d、施肥。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述养分为镁；

所述作物为蔬果类作物；具体选自大豆、油菜、柑橘、番茄和叶菜类蔬菜中至少一种；更具体为柑橘或番茄。

所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥的施用深度为5-20cm；具体为5cm；

所述基于磷矿浮选尾矿的粒状中量元素肥的施用土壤为pH为3.5-5.5的酸性土；施用量为10-40kg/亩。

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