一种富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)以富二氧化硅物质和以氧化钙为主要成分的物质为原料采用水热法合成得硅酸钠钙；2)将硅酸钠钙在稀碱液中分解得硅酸钙；3)将硅酸钙洗涤，干燥，即得富枸溶性硅的土壤调理剂。本发明所制备的土壤调理剂中枸溶性硅含量≥30.0％，硅有效率达90％以上，硅酸钙储水能力达到同等质量土壤的17倍以上。此外，本发明的原料可由粉煤灰等大宗工业固废制得，也可以由以二氧化硅为主要成分的一次资源制得，来源极为广泛。
【专利说明】
一种富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于工业废弃物回收利用领域及农业领域，具体地，本发明涉及一种富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]土壤调理剂是指用于保持或改善植物营养和土壤物理化学性质以及生物活性的各种物料。它能够打破土壤板结、疏松土壤、提高土壤透气性、降低土壤容重，促进土壤微生物活性、增强土壤肥水渗透力；改良土壤、治理荒漠、保水抗旱、增强农作物抗病能力、提高农作物产量、改善农产品品质、恢复农作物原生态等。硅元素是高等植物中重要的无机组成成份，几乎存在于所有植物体内，其对植物体具有某些特殊功能，被公认为植物体的有益元素，其生理功能有:参与细胞壁的组成，提高作物的抗病抗逆能力；影响和调节植物光合作用与蒸腾作用；促进植物生长，提高作物产量和品质。植物在吸收硅元素时，只可吸收其根部酸性环境可溶解的硅，称之为枸溶性硅。除有益元素硅之外，硅酸钙中还因原料的不同含有多种植物生长所需的大量元素、中量元素及微量元素，如磷，钾，钙、镁、硫，锰、铁、氯等。另外，硅酸钙疏松多孔的特征还使其兼具土壤保水，吸附土壤重金属离子，降低土壤容重，提高土壤透气性等作用。因此，土壤调理剂硅酸钙的应用日益得到重视。
[0003]土壤调理剂制备方法较多。中国专利申请CN101724403A发明了一种多功能土壤调理剂及其制备方法，该发明是以磷石膏、粉煤灰和磷矿粉为原料，采用三者混合堆放陈化方法生产土壤调理剂，该土壤调理剂兼具保水、缓释固氮、调节土壤酸碱性等功能，但该发明没能充分活化粉煤灰中的硅组分并加以有效利用，且磷矿粉中的氟可能流向土壤，长期使用或将造成氟元素富集，污染环境。中国专利申请CN103771911A公开了一种利用工业硅钙板废料生产中量元素土壤调理剂的方法，但由于废料硅活性差，其枸溶性硅含量较低，仅在20% -22%之间。中国专利申请CN101450875A介绍了一种利用水热反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法，该发明是以原生资源为原料，硅酸盐中硅活化困难，枸溶性硅含量不理想。中国专利申请CN102559195A公开了一种土壤重金属控制调理剂及其生产方法，能够降低农作物的重金属含量，特别是镉的含量，该发明是以硅酸钙、膨润土和水为原料，采用直接混合造粒的方法制备，原料为市售硅酸钙，呈碱性，成本较高。此外，中国专利申请CN102796527A提到了一种含有多孔硅钙肥土壤调理剂的生产方法，该发明是以钾长石、生石灰和发泡剂为原料，采用水热方法制备。
[0004]综上，目前土壤调理剂的制备多采用原生资源为原料，用水热反应或直接物理混合陈化方式得到单一或多种功效的土壤调理剂，有效硅含量普遍不高。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于，提供一种富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，该方法可大幅提高枸溶性硅含量且以二次资源为原料。
[0006]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0007]—种富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0008]I)以富二氧化硅物质和以氧化钙为主要成分的物质为原料采用水热法合成得硅酸钠钙；
[0009]2)将硅酸钠钙在稀碱液中分解得硅酸钙；
[0010]3)将硅酸钙洗涤，干燥，即得富枸溶性硅的土壤调理剂。
[0011]优选地，所述富二氧化硅物质为粉煤灰、石英砂、高岭土、膨润土中的一种或多种。
[0012]优选地，所述以氧化钙为主要成分的物质为氧化钙、磷石膏和脱硫石膏中的一种或多种。
[0013]优选地，所述步骤I)中，富二氧化硅物质和以氧化钙为主要成分的物质混合，然后在浓度为100-600g/L的NaOH溶液中反应制备硅酸钠钙，反应温度为150_300°C，反应时间为0.5-5h，氧化I丐和二氧化娃的摩尔比为0.7-1.2。
[0014]进一步优选地，所述步骤I)中，NaOH溶液的浓度为300_500g/L，反应温度为200-230°C，反应时间为l_2h。
[0015]优选地，所述步骤2)中，所述分解反应是将硅酸钠钙在0.l-100g/L的NaOH溶液中水解，水解反应温度为60-230 °C，反应时间为0.5-20ho
[0016]进一步优选地，NaOH溶液的浓度为20_50g/L，水解反应温度为150_170°C，反应时间为2-8ho
[0017]与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明所制备的土壤调理剂中枸溶性硅含量彡30.0%，硅有效率达90%以上，硅酸钙储水能力达到同等质量土壤的17倍以上。
[0018]此外，本发明的原料可由粉煤灰等大宗工业固废制得，也可以由以二氧化硅为主要成分的一次资源制得，来源极为广泛。
【附图说明】
[0019]图1为本发明富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0020]下面以附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0021]实施例1
[0022]按照氧化钙和二氧化硅的摩尔比为1.2，以粉煤灰、氧化钙为原料在150°C、NaOH浓度600g/L的条件下反应5h合成以硅酸钠钙为主要成分的固态渣，主要成分为14.72%的Na20,29.93%的S12^P 31.8%的CaO0该固态渣与NaOH浓度为0.lg/L的稀碱液混合，在反应Il中进行动态水热分解反应，反应温度60°C，反应时间20h。反应后的料楽进行过滤洗涤，即得一种硅酸钙，将该硅酸钙洗涤干燥，即得土壤调理剂。该土壤调理剂中枸溶性硅的含量为31.0%，硅酸钙储水能力达到同等质量土壤的18倍。
[0023]实施例2
[0024]按照氧化钙和二氧化硅的摩尔比为0.8，以粉煤灰、磷石膏为原料在230°C、NaOH浓度300g/L的条件下反应Ih合成以硅酸钠钙为主要成分的固态渣，主要成分为16.20%的Na20、33.56%的S1jP 32.47%的CaO。该固态渣与NaOH浓度为100g/L的稀碱液混合，在反应Il中进行动态水热分解反应，反应温度230°C，反应时间0.5h。反应后的料楽进行过滤洗涤，即得一种硅酸钙，将该硅酸钙洗涤干燥，即得土壤调理剂。该土壤调剂剂中枸溶性硅的含量为30.3%，硅酸钙储水能力达到同等质量土壤的17倍。
[0025]实施例3
[0026]按照氧化钙和二氧化硅的摩尔比为0.7，以石英砂、脱硫石膏为原料在300°C、NaOH浓度100g/L的条件下反应0.5h合成以硅酸钠钙为主要成分的固态渣，主要成分为15.08%的Na2O'33.42%的S12^P 33.79%的CaO0该固态渣与NaOH浓度为50g/L的稀碱液混合，在反应釜中进行动态水热分解反应，反应温度150°C，反应时间8h。反应后的料浆进行过滤洗涤，即得一种硅酸钙，将该硅酸钙洗涤干燥，即得土壤调理剂。该土壤调理剂中枸溶性硅的含量为30.0%，硅酸钙储水能力达到同等质量土壤的19倍。
[0027]实施例4
[0028]按照氧化钙和二氧化硅的摩尔比为1.0，以高岭土、氧化钙为原料在200°C、NaOH浓度500g/L的条件下反应2h，合成以硅酸钠钙为主要成分的固态渣，主要成分为14.68%的Na20、33.15%的S1jP 32.70%的CaO。该固态渣与NaOH浓度为20g/L的稀碱液混合，在反应爸中进行动态水热分解反应，反应温度170°C，反应时间2h。反应后的料楽进行过滤洗涤，即得一种硅酸钙，将该硅酸钙洗涤干燥，即得土壤调理剂。该土壤调理剂中枸溶性硅的含量为31.1%，硅酸钙储水能力达到同等质量土壤的18倍。
[0029]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，所述方法包括以下步骤: 1)以富二氧化硅物质和以氧化钙为主要成分的物质为原料采用水热法合成得硅酸钠钙； 2)将硅酸钠钙在稀碱液中分解得硅酸钙； 3)将硅酸钙洗涤，干燥，即得富枸溶性硅的土壤调理剂。2.根据权利要求1所述的富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述富二氧化硅物质为粉煤灰、石英砂、高岭土、膨润土中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述以氧化钙为主要成分的物质为氧化钙、磷石膏和脱硫石膏中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中，富二氧化硅物质和以氧化钙为主要成分的物质混合，然后在浓度为100-600g/L的NaOH溶液中反应制备娃酸钠|丐，反应温度为150-300°C，反应时间为0.5_5h，氧化|丐和二氧化硅的摩尔比为0.7-1.2。5.根据权利要求4所述的富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中，NaOH溶液的浓度为300-500g/L，反应温度为200-230°C，反应时间为l_2h。6.根据权利要求1所述的富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述分解反应是将硅酸钠钙在浓度为0.l-100g/L的NaOH溶液中水解，水解反应温度为60-230 °C，反应时间为0.5-20ho7.根据权利要求6所述的富枸溶性硅的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，NaOH溶液的浓度为20-50g/L，水解反应温度为150_170°C，反应时间为2_8h。
【文档编号】C01B33/24GK105985776SQ201510040893
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月27日
【发明人】马淑花, 李瑶, 刘中凯, 郑诗礼, 王晓辉, 张懿
【申请人】中国科学院过程工程研究所