CN113501735A - 一种电解锰渣基缓释肥的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电解锰渣基缓释肥的制备方法。主要包括如下几个步骤：（1）将无机非金属缓释材料、破碎后的电解锰渣和其它肥料组分外加剂复配，形成缓释肥前驱体；（2）活性硅铝源和酸激发剂混合制备无机粘结剂；（3）缓释肥前驱体与无机粘结剂混合造粒成型，养护后装袋备用。本发明制备的缓释肥呈中性，不仅克服了常规缓释肥制备和使用过程中的职业健康和环境污染问题，还有助于电解锰渣的资源化和碱性土壤改良。

Description

一种电解锰渣基缓释肥的制备方法

技术领域

本发明涉及固体废物资源化领域，尤其涉及一种电解锰渣基缓释肥的制备方法。

背景技术

我国是世界上最大的电解金属锰生产国、消费国和出口国，生产能力已经超过200万吨，产渣量占电解锰渣总生产量的98%。电解锰渣是电解金属锰生产过程中产生的酸性滤渣，是电解金属锰行业的主要污染物。目前，电解锰渣资源化利用的方向主要在建筑材料领域，中国专利CN112047702A提出了一种基于电解锰渣的免烧仿古青砖的制备方法和应用，以电解锰渣为主要原料，通过真空挤压成型制成所需规格的免烧仿古青砖。中国专利CN101644089A提出了一种电解锰渣砖的制备方法，以电解锰渣为主要原料，通过强制式搅拌机搅拌后，经振动成型工艺成型，最后蒸压（自然）养护制得锰渣砖。虽然上述专利为电解锰渣的建材化和资源化提供了不少新思路，但是以电解锰渣为原料制备的建材却始终未能在工程上得到规模化的应用。这主要是因为电解金属锰工艺的中和除杂阶段加入了大量氨水，导致电解锰渣中氨氮含量较高，在建材生产和建材利用过程中会挥发出刺激性气体，限制了该类建材的生产和使用。现有的干法、火法以及湿法处理工艺，在处理成本或处理效果上仍无法完全满足电解锰渣作为建材产品原料的要求。中国专利CN111592260A提出了一种以碱性化合物为添加剂脱除电解锰渣中氨氮的方法，通过加入碱性化合物、粉煤灰、赤泥等添加剂，将成分复杂的电解锰渣中的可溶性铵盐转化为易分解的一水合氨，然后在热能和机械能的作用下将一水合氨转化为氨气，该方法虽然一定程度上能够脱除电解锰渣中的氨氮，但是电解锰渣中还存在难溶性铵盐，该部分铵盐若未得到有效的脱除，将会对电解锰渣的建材化使用造成影响，除此之外，该专利需要提供热能和机械能，能耗高，成本高，在工程应用上具有一定的困难。同时由于普通建材产品在消费距离上的缺陷，从而更大程度上限制了电解锰渣在建材领域的应用。

针对上述电解锰渣资源化利用所存在问题，电解锰渣肥料资源化利用研究（朱亚红. 电解锰渣肥料资源化利用研究[D].宁夏大学,2015.）提出一种将电解锰渣制备成肥料的方法。将电解锰渣肥料资源化利用不仅能够促进植物生长，改良土壤环境，还可以实现固体废物资源化、达到保护生态环境的目的。电解锰渣富含锰、硼、钾、有机质、硫酸铵、硒、铵态氮、铁等营养元素或物质，它们正是农作物生长发育所需的原材料，作物施肥时加入适量的电解锰渣，能够促进作物的营养生长，增强作物抗病抗倒伏能力。中国专利CN108752059B提供了一种利用锰渣生产林用硅钙锰复合矿物肥的方法，对锰渣进行预处理后，以处理后的锰渣为主要原料进行水热反应，再将反应渣进行造粒、干燥，最终得到产品。中国专利CN106083254B提供了一种基于电解锰渣的硅锰有机肥的制备方法，将电解锰渣、废糖蜜、甘蔗渣、腐叶土和水为原料堆肥发酵而成。上述两种电解锰渣基肥料虽然制备过程简单，肥料养分较高，但是存在释放速率不稳定，肥效流失过快，甚至造成土壤污染的风险等缺点，因此合理控制肥效释放成为该技术的关键。

为了实现肥效稳长，提高肥料利用率，将普通肥料制备成缓释肥料不失为最优的选择。因为缓释肥具有用量少（缓释肥用量比常规肥料少10-20%），利用率高，淋溶损失少等优点，所以能够有效解决上述养分释放过程难以控制的问题。中国专利CN101353270A提供了一种高强度脲醛缓释肥颗粒及片剂的制备方法，该肥料主要由脲甲醛、氮肥、磷肥、钾肥和填料通过一定比例压制而成，技术生产工艺简单、能耗低且缓释效果好，但脲醛缓释肥在制备以及使用过程中，由于脲甲醛粘结剂中存在未完全反应的甲醛，因此会对生产环境引入职业健康风险，并且肥料失去肥效后的处置也是一大难题。针对此问题，本发明研发酸激发无机铝硅酸盐粘结剂，该粘结剂绿色环保、强度高，且利用该粘结剂制备电解锰渣基缓释肥，不仅能有效减少现有电解锰渣堆放造成的环境污染和资源浪费的现象，还能解决肥料肥效流失过快等技术问题。同时该技术工艺简单，原材料廉价易得，能耗低，肥效流失完毕后，该肥料可随土地耕作而破碎，不会对环境造成有害影响，无二次污染，易于工程化应用。

发明内容

本发明提供了一种电解锰渣基缓释肥的制备方法，具体发明内容如下：

本发明将无机非金属矿物缓释材料与破碎后的电解锰渣和其它肥料组分外加剂复配，制备缓释肥前驱体，同时基于活性硅铝源和酸激发剂混合制备无机粘结剂，缓释肥前驱体与酸激发无机铝硅酸盐粘结剂混合造粒成型，电解锰渣基缓释肥由上述颗粒经养护得到。

本发明的有益效果：

(1)本发明原材料廉价易得，能耗低，工艺操作简单，具有工程应用潜力；

(2)本发明以电解锰渣为原料制备缓释肥，能够有效利用电解锰渣中的有益元素，为植物提供生长所需的营养元素，同时避免了电解锰渣筑坝堆放带来的环境问题和资源浪费问题；

(3)本发明制备的电解锰渣基缓释肥缓释效果好，且具有抑制营养元素流失的性能，同时该缓释肥接近中性，不会造成土壤酸化，并且有利于碱性土壤的改良；

(4)本发明所涉及的整个制备过程和使用过程无任何有毒有害污染物产生，安全环保。

具体实施方式

实施案例1：

一种电解锰渣基缓释肥的制备方法，电解锰渣、膨润土、偏高岭土和氧化铝以质量比20：5：1：0.03混合，向匀速转动的混合物表面，按照液固比1：3.25喷淋30%磷酸水溶液，待成粒后，经50℃恒温养护24小时制备得到电解锰渣基缓释肥。经7d水浸测试，电解锰渣基缓释肥不松散，且颗粒饱满。

实施案例2：

一种电解锰渣基缓释肥的制备方法，电解锰渣、膨润土、偏高岭土和氧化铝以质量比15：3.75：1：0.05混合，向匀速转动的混合物表面，按照液固比1：3.4喷淋30%磷酸水溶液，待成粒后，经50℃恒温养护24小时制备得到电解锰渣基缓释肥。经7d水浸测试，电解锰渣基缓释肥不松散，且颗粒饱满，28d养分释放率测试结果表明，养分氮的释放率在第1天增长到达10-15%，整个淋溶期间养分释放率稳定在5-8%，缓释性能良好。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.本发明公布了一种电解锰渣基缓释肥的制备方法，主要包括如下几个步骤：

(1)缓释肥前驱体制备：将无机非金属缓释材料、破碎后的电解锰渣和其它肥料组分外加剂复配，形成缓释肥前驱体。其它肥料组分外加剂以电解锰渣为基础，针对具体施用对象，根据自己的需求相应施加。

(2)酸激发无机铝硅酸盐粘结剂制备：活性硅铝源与酸激发剂按比例配制，均匀混合后待用。

(3)电解锰渣基缓释肥制备：步骤(1)制备的缓释肥前驱体与步骤(2)制备的酸激发无机铝硅酸盐粘结剂混合造粒成型、养护后装袋备用。

2.根据权利要求1所述的缓释肥前驱体制备，其主要特征如下：无机非金属缓释材料包括膨润土、 天然沸石和红粘土。

3.根据权利要求1所述的缓释肥前驱体制备，其主要特征如下：m电解锰渣：m无机非金属矿物（质量比）=2.5-7。

4.根据权利要求1所述的酸激发无机铝硅酸盐粘结剂制备，其主要特征如下：活性硅铝源包括偏高岭土和粉煤灰。

5.根据权利要求1所述的酸激发无机铝硅酸盐粘结剂，其主要特征如下：酸激发剂是85%磷酸和水混合均匀得到，m磷酸：m水（质量比）=0.1-0.6。

6.根据权利要求1所述的电解锰渣基缓释肥的制备，其主要特征如下：缓释肥前驱体：酸激发无机铝硅酸盐粘结剂（质量比）=0.2-0.42。

7.根据权利要求1所述的电解锰渣基缓释肥制备，其主要特征如下：养护过程为恒温养护，恒温养护的温度为25-60℃，恒温养护时间为12-48h。