一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用微硅粉生产中量元素矿物质肥料的方法。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。
【专利说明】一种利用微娃粉生产中量元素肥料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新型肥料领域，具体涉及一种利用微硅粉生产中量元素肥料的方法。
[0002]【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°C。容重在1600~1700千克/立方米。微硅粉中粒度小于Ium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。
[0003]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。
[0004]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，使微娃粉中的娃活化，生产出一种以中量兀素娃、钙、镁、硫为营养兀素的弱碱性肥料。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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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。根据微硅粉中二氧化硅的含量、其它原料成分的不同，其掺和比例按照质量比，微硅粉为20%~80%，石膏5%~70%，白云石5%~65%，添加剂I和II的加入总量为1%~5%组成混合物料，其中助添加剂I为钾长石、白云母、伊利石或碳酸钾中的一种以上；助添加剂II为芒硝、食盐或氟化钠中的一种以上；助添加剂I和II之间的重量比为1:0.5~1:3。物料均粉碎至200目。将混合物料进行球磨；然后烘干至混合物料的含水率小于6% ;将烘干后的混合物料成型加工成粒径为I~2cm的球粒，并进入活化窑内进行焙烧，温度控制在800~1100°C，焙烧时间0.5~4小时；活化后的球粒进行冷却、粉碎，制得中量元素矿物质复合肥料，并包装成袋。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。
[0008]与现有技术相比，本发明的优点包括:
(I)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。
[0009](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原来的1200°C下降到 800 ~IlOO0Co
[0010](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。
[0011](4)从烧成物中重金属的含量来看: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。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]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】
[0013]以下结合具体实施例来对本发明作进一步说明。
[0014]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°C，焙烧时间I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=I0.2，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。
[0015]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%,石骨31%,白z?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I: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°C，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%,有效二氧化娃大于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=ll.3，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。
[0016] 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°C，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=ll.2，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兀素营养组分。
【权利要求】
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III~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。
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I~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°C，焙烧时间为0.5~4小时。
【文档编号】C05G3/00GK103483062SQ201310399566
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】石林 申请人:华南理工大学