CN103771966A

CN103771966A - 一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法

Info

Publication number: CN103771966A
Application number: CN201310708529.4A
Authority: CN
Inventors: 石林
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-05-07

Abstract

本发明公开了一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法。其主要内容是将微硅粉、石膏、白云石等以及助添加剂Ⅰ和Ⅱ等按一定比例混合，采用搅拌、烘干、成型、焙烧、冷却、球磨等工序，制备成含有钙、硅、镁、硫等中量元素为主的复合肥料。肥料中总有效养分大于60%，其中有效氧化钙大于25%，有效二氧化硅大于20%，有效氧化镁大于5%，有效三氧化硫大于5%，并含有多种微量元素，肥料呈弱碱性。本发明的生产原料多数由天然矿物质所组成，具有取材方便、成本低廉等优势，产品可用来调节酸性或盐碱地土壤的理化性质、全面提升中微量元素水平，是一种天然矿物质复合肥料，具有较高的应用价值和市场推广潜力。

Description

一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法

技术领域

本发明涉及新型肥料领域，属于农业科学。具体涉及一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法。

背景技术

微硅粉也叫硅灰或称凝聚硅灰，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅（金属硅）时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的二氧化硅和硅气体，气体排放后与空气接触，迅速氧化冷凝沉淀而成。2009年以后，由于国内新建硅铁、工业硅炉数量的增加，微硅粉产量迅速上升，微硅粉开始处于无人问津的境地。大量堆积的微硅粉，给企业造成了巨大的环境压力，也占用了大量土地。微硅粉的外观呈灰色或灰白色，粉末状，耐火温度>1600℃。容重在1600～1700千克/立方米。微硅粉中粒度小于1um的占80%以上，平均粒径在0.1～0.3um，比表面积高达20～28m²/g。其细度和比表面积约为水泥的80～100倍，是粉煤灰的50～70倍。微硅粉在形成时，因为在相变过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘附在一起的团聚体。它是一种比表面积很大、活性很高的火山灰物质。

国外早在40～50年代，就对微硅粉的综合利用开展了研究工作。主要应用行业包括：混凝土工业、耐火材料添加剂，冶金球团助剂、水泥掺和剂等领域。我国在此领域内的研究起步较晚，至今还没有引起太多关注。微硅粉在我国还属于一种粗放型的工业副产品，开发它的潜在应用价值意义重大。在我国目前多被用于混凝土、耐火材料、水利水电工程、公路建设等方面。但将微硅粉用于制肥领域较少有人研究。硅是作物所需要的第四大元素，仅次于氮、磷、钾，具有提高作物抗倒伏、增强植物抗病能力，提高农作物的结实率的作用。微硅粉中硅含量高，活性强，完全可以用作硅肥。

本发明的技术路线是：以微硅粉为主要原料，配伍以钙、镁、硫等元素，并用自制的活化剂，使微硅粉中的硅活化，生产出一种以中量元素硅、钙、镁、硫为营养元素的弱碱性肥料。它对于提高土壤和农作物中中量元素水平，抑制土壤酸化具有重大意义。

本发明致力于提高微硅粉的资源化利用程度。具体是通过在微硅粉中加入钙、镁、硫等化合物，并采用自制的低温添加剂，使微硅粉中的硅进一步活化，连同加入的其它组分，一起组合酸性土壤所急需的硅、钙、镁、硫等中量元素为主的复合肥料。

发明内容

将微硅粉（二氧化硅含量≥90%）、石膏、白云石和少量添加剂（Ⅰ和Ⅱ二种）按比例掺和，通过物料计量掺和、搅拌、烘干、焙烧、冷却、粉碎、包装等工序，得到钙、硅、镁和硫等中量元素为主要的复合肥料。

本发明是在微硅粉中加入石膏、白云石等组分，并在助添加剂的作用下，使微硅粉中的钙、硅组分活化，并连同石膏和白云石中的钙、硫、镁一起，组合成以钙、硅、镁、硫为主要成分的、带有弱碱性特征的中量元素肥料。

一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，生产原料以质量百分比（%）计，由以下物料组成混合物料：

微硅粉 20～80

石膏 5～70

白云石 5～65

助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ 1～5

再将上述混合物料经过球磨，烘干，成型加工，焙烧活化，冷却，粉碎，制得中量元素矿物质复合肥料，最后包装成袋。

上述方法中，所述的助添加剂Ⅰ为钾长石、白云母、伊利石或碳酸钾中的一种以上。

上述方法中，所述的助添加剂Ⅱ为芒硝、食盐或氟化钠中的一种以上。

上述方法中，所述助添加剂Ⅰ和Ⅱ 之间的质量比为1：0.5～1:3。

上述方法中，所述球磨为将混合物料球磨至粒径小于0.10mm。

上述方法中，所述烘干是将混合物料烘干至含水率小于6%。

上述方法中，所述成型加工是将烘干后的混合物料成型加工成粒径为1～2cm的球粒。

上述方法中，所述焙烧活化的焙烧温度800～1100℃，焙烧时间为0.5～4小时。

焙烧物中有效二氧化硅含量达20%～30%，有效CaO 25～35%，有效MgO的含量5～9%，SO₃的含量5～10%，并含有Fe、P、Mn等农作物所需要的微量元素养分，pH= 9.00～12.00，重金属含量达农用粉煤灰国家质量标准。是一种适合偏酸性土壤使用的复合肥料。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

（1）综合利用了微硅粉这一固体废弃物的成分特点，体现了资源循环和高效利用的科学理念。

（2）利用了添加剂Ⅰ和Ⅱ，可使该体系下微硅粉的分解温度从传统的1200℃下降到800～1100℃。

（3）生产的复合肥料中中量元素组份齐全，可达到平衡施肥的效果。

（4）从烧成物中重金属的含量看，重金属含量均远远低于农用粉煤灰国家质量标准，不会对环境引起二次污染。

附图说明

图1 利用微硅粉制备中量元素肥料工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明。

实施例1

某肥料公司是一家生产氮磷钾复合肥料的大型国有企业。采用此工艺生产中量元素肥料，其工艺流程如图1所示，采用的原料配伍（按质量百分比计）为：微硅粉60%，石膏27%，白云石12%，助添加剂Ⅰ和Ⅱ加入量为1%，其中助添加剂Ⅰ为钾长石+白云母（质量比1：1）；助添加剂Ⅱ为芒硝+食盐（质量比1：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ之间的重量用量比为1：1。其工艺流程为：将上述矿物质原料充分混合，并进行球磨至粒径小于0.074mm；然后将混合物料烘干至含水率小于5%；烘干粉料成型加工成粒径约2cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在900℃，焙烧时间1小时。活化后的球粒进行冷却、粉碎，可制成中量元素矿物质复合肥料。其中通过第三方成分检验得知：生产的肥料中的有效养分大于72%，其中有效氧化钙大于27%，有效二氧化硅大于22%，有效氧化镁大于6%，有效三氧化硫大于6%，并含有多种微量元素。产品的pH=9.5，生产成本可控制在550元/吨以下，是一种含有多种中量元素的矿物质复合肥料。而且重金属含量远低于国家标准。

表1本实施例中所得出厂的目标产品中的重金属含量与国家标准对比

项目	在酸性土壤上(pH<6.5)	在中性和碱性土壤上（pH>6.5）	目标产品测量值
				总镉（以Cd计）	5	10	0.3
总砷（以As计）	75	75	<3
				总钼（以Mo计）	10	10	<0.9
总硒（以Se计）	15	15	-
				总镍（以Ni计）	200	300	-
总铬（以Cr计）	250	500	7
				总铜（以Cu计）	250	500	2
总铅（以Pb计）	250	500	15
				pH值	10.0	8.7	9.5

实施例2

山西某肥料公司采用此工艺生产中量元素肥料的物料配伍（以质量百分比计）为：微硅粉57%，石膏31%，白云石10%，助添加剂Ⅰ和Ⅱ的加入量为 2%，其中助添加剂Ⅰ为伊利石+碳酸钾（质量比1：1）；助添加剂Ⅱ为食盐+氟化钠（质量比1：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ之间的重量用量比为1：2。其工艺流程为：将上述矿物质原料充分混合，并进行球磨至粒径小于0.090mm；然后将混合物料烘干至含水率小于6%；将烘干后的混合物料成型加工成粒径约1.5cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在950℃，焙烧时间1.5小时。活化后的球粒进行冷却、粉碎，可制成矿物质复合肥料。其中通过第三方成分检验得知：生产的肥料中的有效养分大于65%，其中有效氧化钙大于31%，有效二氧化硅大于21%，有效氧化镁大于5.5%，有效三氧化硫大于8.4%，并含有多种微量元素。产品的pH=9.9，生产成本可控制在520元/吨以下。是一种含有多种中量元素的矿物质复合肥料，可用于酸性或盐碱地土壤的调理或改良。

表2本实施例中出厂的目标产品中的重金属含量与国家标准对比

项目	在酸性土壤上(pH<6.5)	在中性和碱性土壤上（pH>6.5）	目标产品测量值
				总镉（以Cd计）	5	10	0.4
总砷（以As计）	75	75	<4.5
				总钼（以Mo计）	10	10	<1.2
总硒（以Se计）	15	15	-
				总镍（以Ni计）	200	300	-
总铬（以Cr计）	250	500	8
				总铜（以Cu计）	250	500	2.5
总铅（以Pb计）	250	500	19
				pH值	10.0	8.7	9.9

实施例3

广东某肥料公司是一种生产土壤调理剂的大型私营企业。采用此工艺生产中量元素肥料，生产成本下降了近51%，所采用的原料配伍（以质量百分比计）为：微硅粉63%，石膏15%，白云石21%，助添加剂Ⅰ和Ⅱ加入量为1%，其中助添加剂Ⅰ为伊利石+白云母（质量比1：1）；助添加剂Ⅱ为芒硝+氟化钠（质量比1：1），助添加剂Ⅰ和Ⅱ之间的重量用量比也为1：2.75。其工艺流程为：将上述矿物质原料充分混合，并进行球磨至粒径小于0.074mm；然后将混合物料烘干至含水率小于5%；将烘干后的混合物料成型加工成粒径为2cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在1050℃，焙烧时间40分钟。活化后的球粒进行冷却、粉碎，可制成矿物质复合肥料。其中通过第三方成分检验得知：生产的肥料中的有效养分大于63%，其中有效氧化钙大于27%，有效二氧化硅大于22%，有效氧化镁大于6%，有效三氧化硫大于8%，并含有多种微量元素。产品的pH=9.6，生产成本可控制在530元/吨。是一种含有多种中量元素的矿物质复合肥料。可调理南方地区酸化的土壤，补充土壤中缺乏的中量元素营养组分。

表3本实施例中出厂的目标产品中的重金属含量与国家标准对比

项目	在酸性土壤上(pH<6.5)	在中性和碱性土壤上（pH>6.5）	目标产品测量值
				总镉（以Cd计）	5	10	0.8
总砷（以As计）	75	75	<4
				总钼（以Mo计）	10	10	<1.2
总硒（以Se计）	15	15	-
				总镍（以Ni计）	200	300	-
总铬（以Cr计）	250	500	7
				总铜（以Cu计）	250	500	3
总铅（以Pb计）	250	500	17
				pH值	10.0	8.7	9.6

Claims

1.一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，生产原料以质量百分比（%）计，由以下物料组成混合物料：

微硅粉 20～80

石膏 5～70

白云石 5～65

助添加剂Ⅰ和助添加剂Ⅱ 1～5

2.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，所述的助添加剂Ⅰ为钾长石、白云母、伊利石或碳酸钾中的一种以上。

3.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，所述的助添加剂Ⅱ为芒硝、食盐或氟化钠中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，所述助添加剂Ⅰ和Ⅱ 之间的质量比为1：0.5～1:3。

5.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，所述球磨为将混合物料球磨至粒径小于0.10mm。

6.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，所述烘干是将混合物料烘干至含水率小于6%。

7.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，所述成型加工是将烘干后的混合物料成型加工成粒径为1～2cm的球粒。

8.根据权利要求1所述的一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法，其特征在于，所述焙烧活化的焙烧温度800～1100℃，焙烧时间为0.5～4小时。