CN114773106A

CN114773106A - 一种硅磷土壤改良剂

Info

Publication number: CN114773106A
Application number: CN202210300338.3A
Authority: CN
Inventors: 李国峰; 刘立伟; 张昆; 李营营; 栗艳峰; 赵礼兵
Original assignee: North China University of Science and Technology
Current assignee: North China University of Science and Technology
Priority date: 2022-03-24
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2022-07-22

Abstract

本发明公开了一种硅磷土壤改良剂，通过将含磷含量20％左右的磷矿石细磨为磷矿粉，而后加入硅含量90％左右的石英砂进行超细粉磨处理，依靠机械活化作用得到。本发明将磷矿粉和石英砂混合物料进行高能量研磨，石英砂得到活化的同时促进了磷矿粉的活化，大幅提高产品中易被植物吸收的枸溶性硅、磷的含量。经过超细粉磨活化后的磷矿粉和石英砂，矿物晶体结构遭到破坏，反应活性提高，且生产过程中，不需要添加药剂，不产生污染和多余杂质，生产效率高、成本低、操作简单，对提高磷矿资源利用率有着重要作用。

Description

一种硅磷土壤改良剂

技术领域

本发明属于复合肥料技术领域，具体涉及一种硅磷土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

我国磷矿资源总量丰富，但磷矿资源分布不均，北方绝大部分地区缺磷，依赖云南、贵州和湖北的供给，形成了“南磷北送、西磷东调”的局面，且以中低品位磷矿为主，含磷的平均品位不足17％，磷矿资源重要的用途为生产磷肥，也是一种重要的不可再生资源，对国民经济、保障农业可持续发展起着举足轻重的作用。

除少数富矿可直接作为磷化工原料外，绝大部分矿石需要提纯，由于磷品位越低，获得合格精矿时的选比越大，分选过程中磷的损失也就越大，导致矿石中磷资源利用率降低的同时产生大量的尾矿，造成环境污染，故运用新的技术手段利用低品位磷矿尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种可同步实现硅、磷的活化，使得低品位磷矿得到高附加值利用，且其活化效果好，可大幅降低生产周期和生产成本制备的硅磷土壤改良剂。

本发明采用如下技术方案：

一种硅磷土壤改良剂，其包括质量比为9～6∶1～4的磷矿石和石英砂。

其中，所述磷矿石的磷含量为18％～22％，磷枸溶率(溶于柠檬酸的磷含量/磷含量)为7％～9％。

其中，所述石英砂的硅含量为85％～95％，硅枸溶率(溶于柠檬酸的硅含量/硅含量)＜0.1％。

进一步的，上述硅磷土壤改良剂通过如下方法制备：

(1)磷矿石经破碎磨矿处理后，得到粒径为2mm的第一批处理物；

(2)第一批处理物进行行星式球磨机超细粉磨活化，得到粒径＜0.15mm的第二批处理物；

(3)按质量比称取第二批处理物和石英砂；将混合料利用行星式球磨机进行湿式粉磨，粉磨产品粒度减小至3μm以下，得到硅磷土壤改良剂。

制备方法中，所述步骤(2)和步骤(3)中，行星式球磨机的研磨转速为400r/min～500r/min。

制备方法中，所述步骤(2)和步骤(3)中，行星式球磨机研磨时，矿浆浓度为45％～65％。

制备方法中，所述步骤(2)中，行星式球磨机的磨矿时间为10min～20min。

制备方法中，所述步骤(3)中，行星式球磨机的磨矿时间为60min～180min。

本发明的有益效果在于：

本发明所得产品中不添加任何药剂，仅利用矿石性质进行机械活化，一是工业应用较为安全，不产生有毒有害产品；二是制备过程简单，混合物料中添加适宜质量比的石英，实现硅磷高效同步活化，缩短生产周期，降低生产成本。

矿石颗粒的粉磨过程，本质是机械能转化为内能，致使颗粒变形或破裂的过程，当机械力作用产生的能量施加在混合物料时，会降低其颗粒尺寸、增大表面自由能，破坏矿物的晶体结构，产生晶格畸变及无定形化现象，进而提高其有效成分的溶解与释放能力，即增加混合物料中枸溶性磷和枸溶性硅的含量，可直接作为土壤改良剂使用，大幅提高资源利用率。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为混合物料粉磨后的接触角和表面自由能变化图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细的描述。

图1为发明工艺流程图。如图1所示，磷矿石经碎磨预处理后进行细磨，得到磷矿粉，将磷矿粉与石英砂按比例混合，利用行星式球磨机对混合物料进行超细粉磨活化，同步提高混合物料中枸溶性磷和枸溶性硅的含量，得到硅磷土壤改良剂。

实施例1

采用某磷含量20.6％、磷枸溶率8.2％的磷矿，通过常规碎磨手段将其粉碎至粒度＜2mm；利用行星式球磨机进行细磨，得到＜0.15mm的磷矿粉；将磷矿粉与硅含量92％、硅枸溶率0.04％的石英按质量比9∶1混合，采用行星式球磨机在转速500r/min、矿浆浓度55％、时间150min条件下对混合物料进行超细粉磨活化，得到磷枸溶率65.1％、硅枸溶率25.8％的硅磷土壤改良剂。

实施例2

采用某磷含量20.6％、磷枸溶率8.2％的磷矿，通过常规碎磨手段将其粉碎至粒度＜2mm；利用行星式球磨机进行细磨，得到＜0.15mm的磷矿粉；将磷矿粉与硅含量92％、硅枸溶率0.04％的石英按质量比8∶2混合，采用行星式球磨机在转速500r/min、矿浆浓度55％、时间150min条件下对混合物料进行超细粉磨活化，得到磷枸溶率68.7％、硅枸溶率28.4％的硅磷土壤改良剂。

实施例3

采用某磷含量20.6％、磷枸溶率8.2％的磷矿，通过常规碎磨手段将其粉碎至粒度＜2mm；利用行星式球磨机进行细磨，得到＜0.15mm的磷矿粉；将磷矿粉与硅含量92％、硅枸溶率0.04％的石英按质量比7∶3混合，采用行星式球磨机在转速500r/min、矿浆浓度55％、时间150min条件下对混合物料进行超细粉磨活化，得到磷枸溶率72.5％、硅枸溶率33.9％的硅磷土壤改良剂。

实施例4

采用某磷含量20.6％、磷枸溶率8.2％的磷矿，通过常规碎磨手段将其粉碎至粒度＜2mm；利用行星式球磨机进行细磨，得到＜0.15mm的磷矿粉；将磷矿粉与硅含量92％、硅枸溶率0.04％的石英按质量比6∶4混合，采用行星式球磨机在转速500r/min、矿浆浓度55％、时间150min条件下对混合物料进行超细粉磨活化，得到磷枸溶率75.2％、硅枸溶率35.2％的硅磷土壤改良剂。

对比例

采用某磷含量20.6％、磷枸溶率8.2％的磷矿，通过常规碎磨手段将其粉碎至粒度＜2mm；利用行星式球磨机进行细磨，得到＜0.15mm的磷矿粉；采用行星式球磨机对磷矿粉进行超细粉磨活化，在转速500r/min、矿浆浓度55％、粉磨时间150min条件下，得到磷枸溶率58.4％的粉磨产品。

试验例1

(1)晶体结构分析：利用X射线衍射分析技术，分析粉磨产品晶体结构参数的变化。

为了更好的表明混合物料中石英砂活化的同时促进磷矿粉活化这一特点，本发明提供了氟磷灰石(211)晶面和石英(011)晶面的结构参数，如下表1和表2所示：行星式球磨机转速500r/min、矿浆浓度55％、粉磨时间150min条件下，编号1为不添加石英砂(对比例)，编号2为磷矿粉和石英砂按质量比9∶1混合(实施例1)，编号3为磷矿粉和石英砂按质量比8∶2混合(实施例2)；编号4为磷矿粉和石英砂按质量比7∶3混合(实施例3)，编号5为磷矿粉和石英砂按质量比6∶4混合(实施例4)。

表1粉磨活化后混合物料中氟磷灰石和二氧化硅的晶面间距变化

表2粉磨活化后混合物料的结构参数变化

由表1和表2可知，经过活化后，混合物料中氟磷灰石和石英的晶面间距均呈增加趋势，即磷灰石和石英的晶格结构均遭到破坏，发生了晶格畸变；随混合物料中石英砂所占质量比增加，磷灰石衍射峰发生宽化、晶胞体积增加，即石英砂的添加强化了磷矿物晶体结构的畸变，故石英活化的同时强化了磷矿粉的活化。

(2)表面能分析：利用接触角测量仪测定粉磨产品的接触角，并计算其表面自由能，试验条件同上，结果如图2所示。

由图2可知，随混合物料中石英砂所占比例的增加，粉磨产品的接触角逐渐降低，表面自由能逐渐增加，即粉磨产品的表面活性更强，进一步说明磷矿粉和石英砂得到了同步活化。

试验例2

为了解该土壤改良剂的效果，对白菜进行了栽培试验。如表3所示。

表3土壤改良效果实验

将白菜处于统一环境中生长，对比添加土壤改良剂的前后叶子的状态，由上述实验分析结果表明，未添加改良剂的白菜叶子较小，活力较差，添加本实验的土壤改良剂后白菜叶子明显嫩绿，生长较为旺盛。这是因为本发明的土壤改良剂可通过改善植物对土壤中硅、磷元素的吸收，从而促进了农作物的生长。

申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。