一种以硼泥为原料制备中微量元素肥的方法与流程

本发明涉及一种制备中微量元素肥的方法，特别是涉及一种以硼泥为原料制备中微量元素肥的方法。

背景技术：

硼泥是以硼镁矿为原料，采用碳碱法生产硼砂过程中的副产物，每生产一吨硼砂，约产出3-5吨左右硼泥。硼镁矿中含有部分蛇纹石、磁铁矿、以及少量白云石、绿泥石和滑石等杂质，硼泥的主要成分是碱式碳酸镁以及部分没有反应的杂质，一般情况下，辽宁地区硼泥中化学组分为氧化镁、氧化硅以及少量的氧化铁、三氧化二硼和少量的氧化钙等。目前，辽宁省，仅宽甸县硼泥堆放总计超过3600万吨，由于硼泥碱性较强，未经任何处理且露天堆放，污染环境，雨季流失严重，侵蚀地下水，危害严重。

目前，对硼泥综合利用的报道主要有建筑、冶金、废水处理、有价组份提取等。关于硼泥中有价组份提取研究，主要是针对硼泥中的镁的利用进行的，在提取镁的同时可以得到铁、硅等副产品。目前，从硼泥中得到的含镁产品主要有氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、硫酸镁、氯化镁、硅酸镁等。对硅的提取，得到多空二氧化硅、白炭黑、硅酸钠等产品。铁的利用多是对镁的利用过程中除杂回收的，回收的杂质经过处理得到不同的铁产品。

目前，大多数硼泥肥料研究，有的直接将硼泥掺混，也有的掺混后，通过发酵处理，有的仅仅是将硼提取为水溶性硼肥，综合考虑将硼泥中的镁、硅、铁、钙、硼等有用元素作为肥料利用的研究没有报道。

以硼泥为原料，经过化学改性，直接与硫酸反应，回收二氧化碳，碳化生成碳酸氢钠，循环利用，反应液过滤，滤液蒸发部分水分，结晶得到含有少量硼酸和硫酸铁的七水硫酸镁（中微量元素肥），滤渣溶解于氧化钙水溶液中，制备得到钙镁硅基水溶肥，对最大效果地发挥和利用硼泥中的镁、硅、硼、铁、钙等元素的作用具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种以硼泥为原料制备中微量元素肥的方法，采用改性技术处理硼泥，直接与硫酸反应，变废为宝，即解决了环境污染，又实现了资源再利用；得到镁硫为主的中微量元素肥（含硼铁等）的同时，还可得到钙镁硅基营养元素肥；回收二氧化碳与碳化工艺耦合，副产品碳酸氢钠返回碳碱法硼砂工艺利用，降低成本。工艺过程没有二次污染，对硼泥“吃干砸净”，属于绿色工艺。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种以硼泥为原料制备中微量元素肥的方法，所述方法以硼泥为原料，经过研磨、筛分；常温下，与改性剂a进行改性，过滤，得到滤渣；与改性剂b进行改性，过滤，得到滤渣；改性后的硼泥矿粉与硫酸直接反应；将反应放出的二氧化碳，通入碳化塔，与碱液碳化生成碳酸氢钠，结晶后作为副产品，返回碳碱法硼砂生产工艺；将反应液降温、过滤；将滤液减压蒸发部分水分，结晶得到水溶性中微量元素肥即七水硫酸镁，含有少量硼酸和硫酸铁；将滤渣加入氧化钙与氧化镁，焙烧反应，水淬得到水溶性钙镁硅肥；

包括以下制备步骤：

第一步，以硼泥为原料，经过研磨、筛分，200目，含量90%；

第二步，常温下，与改性剂a进行改性，过滤，得到滤渣；

第三步，与改性剂b进行改性，过滤，得到滤渣；

第四步，改性后的硼泥矿粉与硫酸在温度80℃条件下，直接反应；

第五步，将反应放出的二氧化碳，通入碳化塔，与碱液碳化生成碳酸氢钠，结晶后作为副产品，返回碳碱法硼砂生产工艺；

第六步，将反应液降温至30℃，过滤；

第七步，将滤液减压蒸发部分水分，结晶得到水溶性中微量元素肥即七水硫酸镁（含有少量硼酸和硫酸铁）；

第八步，将滤渣加入氧化钙和氧化镁，在950℃条件下，焙烧反应，水淬得到水溶性钙镁硅肥。

本发明的优点与效果是：

1.本发明以硼泥为原料，解决了硼泥堆放造成的污染危害，实现了废弃物高效利用；采用改性方法，实现了直接与硫酸反应，各种元素回收利用率高；工艺过程中回收利用二氧化碳，反应生成碳酸氢钠，循环利用，降低了成本；工艺过程中生成了镁硫为主的含有硼铁的水溶性中微量元素肥；工艺过程中回收了有益元素硅，制成水溶性钙镁硅基肥料。工艺过程实现了对硼泥的吃干砸净。

2.本发明采用改性技术处理硼泥，直接与硫酸反应，变废为宝，即解决了环境污染，又实现了资源再利用；得到镁硫为主的中微量元素肥（含硼铁等）的同时，还可得到钙镁硅基营养元素肥；回收二氧化碳与碳化工艺耦合，副产品碳酸氢钠返回碳碱法硼砂工艺利用，降低成本。工艺过程没有二次污染，对硼泥“吃干砸净”，属于绿色工艺。

附图说明

图1为本发明工艺流程方框图；

图2为镁硫为主的中微量元素肥照片；

图3为中微量元素肥的xrd。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

本发明以硼泥为原料，经过化学改性，与硫酸直接反应，二氧化碳气体回收，碳化生成碳酸氢钠，循环利用；反应液过滤，滤液经过蒸发部分水分，结晶得到以七水硫酸镁为主的含有少量硼酸和硫酸铁的中微量元素肥，滤渣，与氧化钙和氧化镁焙烧反应，经水淬生成水溶性钙镁硅营养元素肥。

1.改性原理

研究表明，硼泥中水溶性硼的含量只有一半左右，硼泥中有35%以上的硼在环境中是不易释放的。对镁硼硅三元相图研究表明，三元体系中存在2mgo.b2o3和2mgo.sio2相，以及3mgo.b2o3和2mgo.sio2相，如何解离硼镁相和硅镁相就是改性的关键技术，也是各种关元素提取率提高的关键。利用改性剂a易于与硼元素络合的特点，实现了硼与镁、铁、钙等的解离；利用改性剂b易于与硅镁元素插层的特点，实现了硅与镁、铁、钙的解离。

2、化学反应原理

mgo+h2so4→mgso4+h2o

feo+h2so4→feso4+h2o

fe2o3+h2so4→fe2(so4)3+h2o

cao+h2so4→caso4+h2o

2mgo.b2o3+2h2so4+h2o→2mgso4+2h3bo3

3mgo.b2o3+3h2so4→3mgso4+2h3bo3

2mgo.sio2+2h2so4→2mgso4+sio2+h2o

mg(oh)2.mgco3.h20+2h2so4→2mgso4+co2+4h2o

naoh+h2o+co2→nahco3+h2o

sio2+cao→casio3

sio2+mgo→mgsio3

2.本发明的基本方案

一种以硼泥为原料制备中微量元素肥的方法，第一步，以硼泥为原料，经过研磨、筛分，200目，含量90%；第二步，常温下，与改性剂a进行改性，过滤，得到滤渣；第三步，与改性剂b进行改性，过滤，得到滤渣；第四步，改性后的硼泥矿粉与硫酸在温度80℃条件下，直接反应；第五步，将反应放出的二氧化碳，通入碳化塔，与碱液碳化生成碳酸氢钠，结晶后作为副产品，返回碳碱法硼砂生产工艺；第六步，将反应液降温至30℃，过滤；第七步，将滤液减压蒸发部分水分，结晶得到水溶性中微量元素肥即七水硫酸镁（含有少量硼酸和硫酸铁）；第八步，将滤渣加入氧化钙和氧化镁，在950℃条件下，焙烧反应，水淬得到水溶性钙镁硅肥。

3.本发明的技术方法

本发明采用以硼泥为原料，采用改性技术处理硼泥，直接与硫酸反应，变废为宝，即解决了环境污染，又实现了资源再利用；得到镁硫为主的中微量元素肥（含硼铁等）的同时，还可得到钙镁硅基营养元素肥；回收二氧化碳与碳化工艺耦合，副产品碳酸氢钠返回碳碱法硼砂工艺利用，降低成本。工艺过程没有二次污染，对硼泥“吃干砸净”，属于绿色工艺。

4.本发明具体的实施方案

（1）称取1kg硼泥，球磨机研磨，过200目筛，得到硼泥粉。

（2）过筛的硼泥加入含有3%（w%,）改性剂a的水溶液改性，过滤，得到滤渣，滤液循环利用。

（3）将滤渣投入含有3.5%（w%,）改性剂b的水溶液改性，过滤，得到滤渣，滤液循环利用。

（4）将改性后的滤渣直接与硫酸（98%）在三口烧瓶中反应，反应温度85℃，反应时间直至没有二氧化碳溢出为止。

（5）二氧化碳通入氯化钠氨水溶液，常温下反应生成碳酸氢钠。

（6）反应结束后，将反应液过滤，滤液旋转蒸发蒸出部分水分，结晶、干燥得到中微量元素肥。

（7）滤渣与氧化钙和氧化镁混合，加入焙烧炉，950℃条件下，反应2h。

（8）将产物趁热倒入水中，水淬，过滤，结晶得到钙镁硅基营养元素肥。

图3中衍射角度，在29处为硼酸的衍射峰，15,17,21.5,和23.9处是硫酸铁的衍射峰，在15.2,16.5,21,30.5处为七水硫酸镁的衍射峰。