专利名称：一种硅钙镁钾矿质多元素复合肥及其制备方法
技术领域：
本发明属于矿质多元素复合肥料技术领域，涉及一种硅钙镁钾矿质多元素复合肥 及其制备方法。
背景技术：
我国缺钾耕地面积已占耕地总面积的56%，钾肥不足已成为我国农业发展的制约 因素之一。近十几年，我国长期依赖钾肥进口，2008年我国钾肥实际需求量与国内产量之间 的缺口已经达到770万吨。我国钾肥需要量约占世界总产量的1/4，市场金额将超过14亿 美元。而近几年进口钾肥的价格已经开始让农民感到吃惊。据河南省土壤肥料站赵风兰研究报道(硅钾肥产业化风险评价及前景分析，地域 研究与开发，2006年第6期)，进口钾肥主要是氯化钾和硫酸钾。氯化钾含有氯离子，对许多 忌氯作物的产量和品质均有不良影响；硫酸钾价格昂贵，且硫酸根对土壤也有一定的破坏 作用，长期使用会造成土壤板结。而且，这两种钾肥均为水溶性，其利用率较低，仅为40%左 右，常常随水流失，不仅造成浪费，而且会对地下水和河流产生污染。然而，我国却分布着大量非水溶性的钾矿资源尚未开发利用。如何开发利用好这 些拘溶性钾肥资源，是解决我国钾肥工业发展、农用钾肥有效使用等问题的关键(薛彦辉 等，钾长石低温烧结法制钾肥，非金属矿，2000年第1期)。富钾岩石是我国特有的矿产资源，指由以铝硅酸钾矿物为主组成的矿物集合体， 包括正长岩类、富钾粗面岩类、钾长石砂岩等，含钾矿物有钾长石、伊利石、白云母石等；其 中所含的硅、钙、镁、钾等大、中、微量元素，经离解活化后，这些营养元素将会以离子等形式 进入土壤溶液，进而发挥其肥效。我国有富钾岩资源量超过100亿吨(陶红等，钾长石制取 钾肥研究进展及前景，矿产综合利用，1998年第1期)，但利用富钾岩石生产钾肥的产业没 有突破性进展(陈履安，含钾岩石开发应用问题及建议，中国矿业，1997年第2期)。中国科 学院地学部、生命科学部及化学部共同提出的“关于建立我国钾肥资源稳定供应体系的建 议”(中国科学院院刊，2000年第1期)，就强调了非常规钾资源，即通称的富钾岩石作为我 国钾肥来源之一的重要性。在农业生产中，特别是大量使用氮、磷、钾肥料后，要使农作物健康生长，仅依靠自 然循环供给硅素养份是不够的，必须重视硅肥的开发和应用。早在1926年，美国加州大学 农业研究人员提出水稻是喜硅作物，并研制了含硅肥料进行试验，效果明显。1935年日本开 始硅素养份的研究，1954年开始生产和应用，1955年日本政府在肥料法中正式规定硅肥作 为一种新型肥料。我国70年代中期开始研究硅肥，80年代后期才实现工业化生产。河南省科学院地理研究所根据河南省不同土壤类型和作物品种，进行了全面和系 统的硅素养份基础理论和硅肥生产、应用的研究，为硅肥发展提供了科学依据。目前硅肥的 生产技术成熟，可利用工业废渣生产硅肥。如炼铁高炉渣、电炉炼钢渣、电炉黄磷渣、炼铝炉 渣、发电锅炉的粉煤灰、制氨煤球炉渣等生产硅肥。
虽然当前许多营养专家把硅作为大量元素看待，但传统上仍然把硅作为微量元素 处理，在实际生产中也没有单纯施硅肥的意识与习惯。所以，如果能够将硅肥作为的营养元 素开发出一种复合肥，就能减少施肥次数和降低施肥成本，满足农作物对硅肥的需求，又能 够符合农民的生产习惯。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种硅钙镁钾矿质多元素复合肥及其制备方法， 该矿质多元素复合肥是一种基于富钾岩石制备的不溶于水的拘溶性肥料，含有大量元素 钾，中量元素硅、钙、镁和多种微量元素，可作为基肥或追肥使用。本发明通过以下技术方案来实现 一种硅钙镁钾矿质多元素复合肥，以富钾岩石、白云石和石灰石为原料焙烧制备而得 到的粒径< 250mm的粉状粒肥料，其中，氧化钾的质量分数> 8%，二氧化硅、氧化钙、氧化镁 之和的质量分数> 50%，水的质量分数< 3%。所述的二氧化硅、氧化钙和氧化镁的质量比为 二氧化硅氧化钙氧化镁=25 30 20 22 :3 4。所述的富钾岩石、白云石和石灰石的质量比为 富钾岩石白云石石灰石=1 0. 3 0. 4 :0. 6 0. 7。所述的硅钙镁钾矿质多元素复合肥，还包括含硼、铁、锌和钼元素的化合物，其中 每种元素的质量分数彡0. 5%。一种利用富钾岩石生产硅钙镁钾矿质多元素复合肥的方法，包括以下步骤
1)粉碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别粉碎得到细度为200 250目的粉体；
2)勻料过筛分别将球磨后的三种石料粉末过80 100目筛；
3)成球以质量份数计，将勻料过筛后的1份富钾岩石、0.3 0. 4份的白云石、0. 6 0. 7份的石灰石和8 10份的水充分混勻，然后造粒制成粒径6 IOmm的生料颗粒；
4)煅烧将生料颗粒在1100 1300°C下煅烧3 5h，然后随窑冷却得到熟料；
5)球磨将熟料破碎到粒径10 30mm的颗粒，然后再用球磨机球磨至细度为200 250目，得到粉状粒的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。所述的富钾岩石中氧化钾的质量分数> 15%，二氧化硅的质量分数> 60% ；白云石 中镁的质量分数为18 23% ；石灰石中钙的质量分数> 60%。所述的将富钾岩石、白云石和石灰石的粉碎为
粗碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别破碎到粒径为20 40mm的石块；
细碎分别将粗碎得到的三种石块进一步破碎，得到粒径为5 IOmm的碎块；
球磨分别将细碎得到的三种碎块用球磨机进行球磨，球磨至细度为200 250目的粉体。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果
本发明提供的硅钙镁钾矿质多元素复合肥，是包含大量元素钾，中量元素硅、钙和镁的 复合肥，同时兼顾微量元素，包括硼、锌、铁、铜、钼、锰、钛、硒等微量元素；其营养丰富，肥效 长久，使用后对改善土壤结构、增加土壤有效营养成分大有好处。硅钙镁钾矿质多元素复合肥是一种不溶于水的拘溶性肥料，具有不蒸发、不下渗、不流失的特点，营养元素将会以离子等形式进入土壤溶液，进而发挥其肥效，使用后不会造 成土壤的酸化、碱化、板结；克服了使用可溶性的氯化钾和硫酸钾作为钾肥带来的使用率 低、污染环境、长期使用造成土壤板结的缺陷。本发明提供的硅钙镁钾矿质多元素复合肥，是以我国特有的拘溶性钾肥资源富钾 岩石为基本原料，结合提供其他元素的石材，利用“两磨一烧”热处理技术，再将石料混合之 后经过煅烧之后活化元素离子，生产得到的纯天然环保型矿质肥；具有原料来源方便，制备 工艺简单，易于控制的优势。有助于缓解我国钾肥不足，长期依赖钾肥进口的现状。
硅钙镁钾矿质多元素复合肥以作基肥为主，也可作追肥，但作追肥宜早不宜晚，即 在作物生长前期使用。硅钙镁钾矿质多元素复合肥对于土壤缺素症的抑制效果非常明显， 因缺素症造成的果树流胶病、根腐病、落叶病等，施用后症状明显减轻或消失。硅钙镁钾矿质多元素复合肥在果树、蔬菜、粮食、棉花等作物应用后增产、提质效 果明显。陕西省渭南市土壤肥料工作站阎春丽高级农艺师在小麦上试验，小麦施用硅钙 镁钾矿质多元素复合肥后，平均亩产小麦414. 8 426. 1公斤，增产9. 5 11. 2%，亩增值 51. 7 58. 4元，投产比1 :2. 1 2. 3。苹果施用硅钙镁钾矿质多元素复合肥后，树势生长 健壮，叶片深绿，抗逆性增强，且果面光洁，着色好，能改善苹果外观质量和内在品质，亩增 产437kg，产量增加18. 8%，增产效果显著，亩增值655. 5元，投产比1 :5· 5。
具体实施例方式本发明利用我国特有的钾肥资源富钾岩石为基本原料，结合其他提供其他元素的 石材，提供一种拘溶性的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。下面结合具体实施例对本发明做进 一步描述，所述是对本发明的解释而不是限定。以富钾岩石、白云石和石灰石为原料焙烧制备而得到的硅钙镁钾矿质多元素复合 月巴，为粒径< 250mm的粉状粒，其中，氧化钾的质量分数> 8%，二氧化硅、氧化钙、氧化镁之 和(Si02+Ca0+Mg0)的质量分数> 50%，水的质量分数< 3% ；还包含硼、铁、锌、钼等微量元 素，其中含硼、铁、锌和钼元素的质量分数> 0. 5%。本发明具体采用以下来源的石料作为具体实施方式
的原料
富钾岩石为产于陕西秦岭地区的优质富钾岩石，又称钾长石，K2O含量在15%以上，SiO2 含量60%以上，开发利用价值极高。白云石为产于陕西秦岭地区的优质矿石，含镁量在18 23%之间；石灰石为产于 陕西秦岭地区的优质矿石，含钙量不低于60%。实施例1
硅钙镁钾矿质多元素复合肥通过以下步骤来制备
1)粗碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别用鄂式破碎机破碎到粒径为20 40mm的 石块，石块能通过40 X 40mm的筛网就可以了。2)细碎分别将粗碎得到的三种石块送入锤破机中进一步破碎，破碎到粒径5 IOmm的碎块，碎块能通过IOXlOmm的筛网就可以了。3) 一次球磨分别将细碎得到的三种碎块用球磨机进行球磨，球磨至细度为200 目；由于三种矿石原料硬度不一，质软的先磨成出机，质硬的后出机。4)勻料过筛分别将球磨后的三种石料粉末过80目的筛子筛分三次，使得每种石料粉末搅拌均勻。5)成球以质量份数计，将勻料过筛后的1份的富钾岩石、0. 3份的白云石、0. 7份 的石灰石，和8份的水充分混勻，然后造粒制成粒径6 IOmm的生料颗粒；所述的造粒可以 为通常的造粒工艺，比如圆盘造粒。6)煅烧将生料颗粒在1100°C高温下煅烧5h，然后随窑自然冷却，生料颗粒彼此 连接形成葡萄球状的熟料；
7)二次球磨将熟料破碎到粒径10 30mm的颗粒，然后再用球磨机球磨至细度为200 目，得到粉状粒的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。实施例2
硅钙镁钾矿质多元素复合肥通过以下步骤来制备
1)粗碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别用鄂式破碎机破碎到粒径为20 40mm的 石块，石块能通过40 X 40mm的筛网就可以了。2)细碎分别将粗碎得到的三种石块送入锤破机中进一步破碎，破碎到粒径5 IOmm的碎块，碎块能通过IOXlOmm的筛网就可以了。3) 一次球磨分别将细碎得到的三种碎块用球磨机进行球磨，球磨至细度为250 目；由于三种矿石原料硬度不一，质软的先磨成出机，质硬的后出机。4)勻料过筛分别将球磨后的三种石料粉末过100目的筛，筛分三次，使得每种石 料粉末搅拌均勻。5)成球以质量份数计，将勻料过筛后的1份的富钾岩石、0. 4份的白云石、0. 6份 的石灰石，和8份的水充分混勻，然后造粒制成粒径6 IOmm的生料颗粒；
6)煅烧将生料颗粒在1300°C高温下煅烧3h，然后随窑自然冷却，生料颗粒彼此连接 形成葡萄球状的熟料；
7) 二次球磨将熟料破碎到粒径10 30mm的颗粒，然后再用球磨机球磨至细度为 250目，得到粉状粒的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。实施例3
硅钙镁钾矿质多元素复合肥通过以下步骤来制备
1)粗碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别用鄂式破碎机破碎到粒径为20 40mm的 石块，石块能通过40 X 40mm的筛网就可以了。2)细碎分别将粗碎得到的三种石块送入锤破机中进一步破碎，破碎到粒径5 IOmm的碎块，碎块能通过IOXlOmm的筛网就可以了。3) 一次球磨分别将细碎得到的三种碎块用球磨机进行球磨，球磨至细度为200目。4)勻料过筛分别将球磨后的三种石料粉末过85目的筛子筛分三次，使得每种石 料粉末搅拌均勻。5)成球以质量份数计，将勻料过筛后的1份的富钾岩石、0. 35份的白云石、0. 65 份的石灰石，和8. 5份的水充分混勻，然后造粒制成粒径6 IOmm的生料颗粒；
6)煅烧将生料颗粒在1200°C高温下煅烧4.5h，然后随窑自然冷却，生料颗粒彼此连 接形成葡萄球状的熟料；
7)二次球磨将熟料破碎到粒径10 30mm的颗粒，然后再用球磨机球磨至细度为200目，得到粉状粒的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。实施例4
硅钙镁钾矿质多元素复合肥通过以下步骤来制备
1)粗碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别用鄂式破碎机破碎到粒径为20 40mm的 石块，石块能通过40 X 40mm的筛网就可以了。2)细碎分别将粗碎得到的三种石块送入锤破机中进一步破碎，破碎到粒径为 5 IOmm的碎块，碎块能通过IOXlOmm的筛网就可以了。3) 一次球磨分别将细碎得到的三种碎块用球磨机进行球磨，球磨至细度为220目。4)勻料过筛分别将球磨后的三种石料粉末过90目的筛子，筛分三次，使得每种 石料粉末搅拌均勻。5)成球以质量份数计，将勻料过筛后的1份的富钾岩石、0. 315份的白云石、0. 66 份的石灰石，和9份的水充分混勻，然后造粒制成粒径6 IOmm的生料颗粒；
6)煅烧将生料颗粒在1250°C高温下煅烧4h，然后随窑自然冷却，生料颗粒彼此连接 形成葡萄球状的熟料；
7)二次球磨将熟料破碎到粒径10 30mm的颗粒，然后再用球磨机球磨至细度为220 目，得到粉状粒的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。实施例5
硅钙镁钾矿质多元素复合肥通过以下步骤来制备
1)粗碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别用鄂式破碎机破碎到粒径为20 40mm的 石块，石块能通过40 X 40mm的筛网就可以了。2)细碎分别将粗碎得到的三种石块送入锤破机中进一步破碎，破碎到粒径为 5 IOmm的碎块，碎块能通过IOXlOmm的筛网就可以了。3) 一次球磨分别将细碎得到的三种碎块用球磨机进行球磨，球磨至细度为200目。4)勻料过筛分别将球磨后的三种石料粉末过80目的筛子，筛分三次，使得每种 石料粉末搅拌均勻。5)成球以质量份数计，将勻料过筛后的1份的富钾岩石、0. 38份的白云石、0. 65 份的石灰石，和8. 5份的水充分混勻，然后造粒制成粒径6 IOmm的生料颗粒；
6)煅烧将生料颗粒在1180°C高温下煅烧3.8h，然后随窑自然冷却，生料颗粒彼此连 接形成葡萄球状的熟料；
7)二次球磨将熟料破碎到粒径10 30mm的颗粒，然后再用球磨机球磨至细度为200 目，得到粉状粒的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。硅钙镁钾矿质多元素复合肥的使用及使用效果 a、使用要点
(1)使用时期硅钙镁钾矿质多元素复合肥以作基肥为主，也可作追肥，但作追肥宜早 不宜晚，即在作物生长前期使用。(2)施肥量果树幼园，每亩100 120公斤，果树成龄园每亩150 200公斤；薯 类、葱蒜、根菜、药材类，每亩100公斤；瓜茄类每亩100 150公斤；叶菜、棉花类每亩50 80公斤；粮食、油菜类每亩30 50公斤；花卉类每亩100 150公斤。(3)使用方法对于农作物和蔬菜，在翻耕前或耕后耙前，将肥料均勻撒施，再翻耕 或耙入土中。对于果树类，与常规施肥方法相近，即要在树冠下挖2 4个深30cm，宽20cm， 长50 IOOcm的环状沟或放射状沟，将肥料施入沟内，用掀把硅钙镁钾矿质多元素复合肥 与土拌勻，然后再覆土。如果硅钙镁钾矿质多元素复合肥不与土壤拌勻，会出现肥料结块现 象，失去肥效。b、使用效果
陕西省渭南市土壤肥料工作站阎春丽高级农艺师在小麦上试验，小麦施用硅钙镁钾矿 质多元素复合肥后，平均亩产小麦414. 8 426. 1公斤，增产9. 5 11. 2%，亩增值51. 7 58. 4元，投产比1 :2. 1 2. 3。苹果施用硅钙镁钾矿质多元素复合肥后，树势生长健壮，叶片深绿，抗逆性增强， 且果面光洁，着色好，能改善苹果外观质量和内在品质，亩增产437kg，产量增加18. 8%，增 产效果显著，亩增值655. 5元，投产比1 :5· 5。硅钙镁钾矿质多元素复合肥对于土壤缺素症的抑制效果非常明显，因缺素症造成 的果树流胶病、根腐病、落叶病等，施用后症状明显减轻或消失。
权利要求
一种硅钙镁钾矿质多元素复合肥，其特征在于，以富钾岩石、白云石和石灰石为原料焙烧制备而得到的粒径≤250mm的粉状粒肥料，其中，氧化钾的质量分数≥8%，二氧化硅、氧化钙、氧化镁之和的质量分数≥50%，水的质量分数≤3%。
2.如权利要求1所述的硅钙镁钾矿质多元素复合肥，其特征在于，所述的二氧化硅、氧 化钙和氧化镁的质量比为二氧化硅氧化钙氧化镁=25 30 :20 22 :3 4。
3.如权利要求1所述的硅钙镁钾矿质多元素复合肥，其特征在于，所述的富钾岩石、白 云石和石灰石的质量比为富钾岩石白云石石灰石=1 0. 3 0. 4 :0. 6 0. 7。
4.如权利要求1所述的硅钙镁钾矿质多元素复合肥，其特征在于，还包括含硼、铁、锌 和钼元素的化合物，其中每种元素的质量分数> 0. 5%。
5.一种利用富钾岩石生产硅钙镁钾矿质多元素复合肥的方法，其特征在于，包括以下 步骤1)粉碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别粉碎得到细度为200 250目的粉体；2)勻料过筛分别将球磨后的三种石料粉末过80 100目筛；3)成球以质量份数计，将勻料过筛后的1份富钾岩石、0.3 0. 4份的白云石、0. 6 0. 7份的石灰石和8 10份的水充分混勻，然后造粒制成粒径6 IOmm的生料颗粒；4)煅烧将生料颗粒在1100 1300°C下煅烧3 5h，然后随窑冷却得到熟料；5)球磨将熟料破碎到粒径10 30mm的颗粒，然后再用球磨机球磨至细度为200 250目，得到粉状粒的硅钙镁钾矿质多元素复合肥。
6.如权利要求5所述的利用富钾岩石生产硅钙镁钾矿质多元素复合肥的方法，其特征 在于，所述的富钾岩石中氧化钾的质量分数> 15%，二氧化硅的质量分数>60%;白云石中 镁的质量分数为18 23% ；石灰石中钙的质量分数> 60%。
7.如权利要求5所述的利用富钾岩石生产硅钙镁钾矿质多元素复合肥的方法，其特征 在于，将富钾岩石、白云石和石灰石的粉碎为粗碎将富钾岩石、白云石和石灰石分别破碎到粒径为20 40mm的石块；细碎分别将粗碎得到的三种石块进一步破碎，得到粒径为5 IOmm的碎块；球磨分别将细碎得到的三种碎块用球磨机进行球磨，球磨至细度为200 250目的粉体。
全文摘要
本发明公开了一种硅钙镁钾矿质多元素复合肥及其制备方法，该矿质多元素复合肥是一种基于富钾岩石制备的不溶于水的拘溶性肥料，含有大量元素钾，中量元素硅、钙、镁和多种微量元素，其中，氧化钾的质量分数≥8%，二氧化硅、氧化钙、氧化镁之和的质量分数≥50%，水的质量分数≤3%，同时兼顾微量元素。硅钙镁钾矿质多元素复合肥是一种不溶于水的拘溶性肥料，具有不蒸发、不下渗、不流失的特点，使用后不会造成土壤的酸化、碱化、板结；可作为基肥或追肥使用，使用后对改善土壤结构、增加土壤有效营养成分大有好处。
文档编号C05D11/00GK101838160SQ20101019926
公开日2010年9月22日 申请日期2010年6月12日 优先权日2010年6月12日
发明者李丙智, 李兴发, 李延荣, 端木合顺, 陈伟星 申请人:西北农林科技大学;陕西华县荣昌钾肥厂