本发明涉及环保农业技术领域，具体涉及利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法。
背景技术：
钢渣是钢铁工业的主要固体废弃物，其产生量约为粗钢产量的11％～15％。钢渣的合理利用和有效回收是现代钢铁工业技术进步的重要标志之一。工业发达国家20世纪初期就开始关注钢渣的利用价值，注重于研究钢渣的综合利用技术。已经开发了多种有关钢渣综合利用的途径，主要包括冶金、建材等领域。
电解锰渣是锰矿粉加入硫酸溶液生产电解金属锰的过程中产生的过滤酸渣。近年来我国电解锰产量大量增加，目前我国电解金属锰年产量占全球总量的98％以上，已经成为全球最大的电解锰生产国、消费国和出口国，但是锰矿石品位逐年降低，而提取和压滤工艺没有得到根本改善，使得锰渣堆积量大量增加，每生产1t电解锰，将产生7～9t的电解锰渣。
目前提镁的生产工艺硅热法炼镁和普遍的白云石矿物组成情况，每生产一吨镁将会产生大概6吨的还原废渣，也就是说，我国2007年产生了超过400万吨镁还原废渣。这些还原废渣如果得不到很好的处理，不仅对周围的环境造成污染，还会占用大量的土地，以及可能对地下水资源造成污染。
钢渣、镁还原渣、锰渣含有的肥料有效成分:
1)硅酸(sio2)的效果:硅酸在以钢铁渣为原料的肥料中是最主要的有效成分。例如有报告指出，在收获量6t/ha的水田中，水稻的氮吸收量是100-120kg/ha，而硅酸的吸收量达到1000-1200kg/ha，为氮吸收量的10倍。水稻是需要吸收大量硅酸的植物，如果硅酸被水稻的根部吸收，在水稻的茎和叶的表层形成硅化细胞(由玻璃质组成的细胞)，组成坚硬的硅化细胞壁，有助于细胞群的有序排列，使茎和叶生长健壮，提高向光性，促进光合成，有抑制植物病原菌感染的效果。还有报告指出，硅酸关系到稻米的品质和味道。如上所述，像水稻种植一季，每公顷约吸收1吨的硅酸。有学者指出日本许多水田土壤有可能陷入硅酸不足。除了水稻之外，需要硅酸的植物还有甘蔗、玉米、小麦和大麦等；2)石灰(cao)的效果:石灰(cao)因碱性对酸性土壤有中和的效果。此外，碱性对抑制士壤病害也有效。而且钙强化植物的根部，对促进植物吸收钾起重要作用；3)苦土(mgo)的效果:苦土(mgo)也是碱性，对改良酸性土壤有效。镁是叶绿素的构成元素，可促进光合作用；4)磷酸(p2o5)的效果:磷(p)是植物必须的三要素之一，如果没有磷，植物就不能生长。磷可以促进植物的生长、根的延伸、开花和结果；5)锰(mn)的效果:锰(mn)关系到叶绿素的生成，促进光合作用；6)铁(fe)的效果:铁(fe)将土壤中的硫化氢转化为无害化的硫化铁，有减轻对植物根部危害的效果。还关系到叶绿素的生成，促进光合作用。
目前有些硅肥以工业含硅酸盐固体废弃物制备，专利cn201610748483.2公开了一种工业废渣制备硅肥的方法，具体为将电解锰渣、粉煤灰、碳酸钠、氢氧化钠于行星球磨机中，按球料比5-10g/g，转速150r/min-250r/min，球磨20-60min，混合均匀，然后放入微波高温烧结炉内，控制温度在750-850℃煅烧10-60min，经粉碎后，制得所述基于工业废渣的硅肥。这种方法能耗非常高，对设备要求也很高，虽变废为宝，但是其潜在的重金属污染等危害不能忽略。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法，以钢渣、镁还原渣、锰渣为主要原料，配以其他活化剂材料，通过造粒，制得硅钙镁复混肥，这不仅解决了钢渣、镁还原渣、锰渣等大宗冶金固废的利用难题，使其得到综合利用，且减少环境污染，工艺简单，投资少，而且制备的硅钙镁复混肥具有肥效好，肥效释放周期长的特点。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现:
一种利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法，包括以下步骤:
1)将钢渣、镁还原渣、锰渣在105～120℃下干燥2～5h，再按照质量比钢渣:镁还原渣:锰渣＝30～55:25～55:5～15准确称量好；
2)将上述称量好的钢渣、镁还原渣、锰渣加入到混合球磨机中，以一定的速度球磨20～45min，将球磨后的混合料过200目筛，筛后混合料粒径在≤75μm的占90％以上为合格混合料；
3)向合格的混合料中掺加适量的活化剂和质量分数为3％～8％的水，以150～200r/min的速度在搅拌机里搅拌5～8min后通过圆盘造粒机或挤压成型压制成球形；
4)成型球形粒径为1mm～4.75mm，将成球颗粒进行干燥，采用自然干燥或加热干燥，且干燥后水分不大于3％，干燥包装即得硅钙镁复混肥。
优选的，步骤1)中钢渣、镁还原渣、锰渣质量比为45:45:10。
优选的，步骤1)中钢渣、镁还原渣、锰渣质量比为30:55:15。
进一步的，钢渣为转炉工艺产生的普碳炼钢渣，它的主要化学成分是tfe:9.01～15.32％、ca:30.32～40.59％、mg:3.23～8.47％、si:9.89～15.14％、mn:1.87～3.12％、p:0.7～1.35％，平均粒度≤0.075mm。
进一步的，镁还原渣为生产镁砖工序产生的还原渣，它的主要成分是ca:40.48～45.69％、si:14.51～21.23％、mg:3.23～5.68％、fe:2.32～4.86％、al:0.535～1.13％，平均粒度≤0.075mm。
进一步的，锰渣为电解碳酸锰工序产生的锰渣，它的主要化学成分是si:14.72～19.34％、al:11.15～17.67％、fe:12.97～15.56％、mn:4.91～6.38％、ti:0.86～1.47％、k:0.86～1.56％、p:0.46～0.89％、mg:0.598～0.851％、ca:0.493～0.688％，平均粒度≤0.075mm。
(三)有益效果
本发明提供了一种利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
1、针对目前钢渣、镁还原渣、锰渣无法有效减量化利用，造成大量废弃污染环境和有价元素的浪费，本发明方法可有效减轻废弃物对环境的污染，同时也避免了有价元素的浪费。
2、传统硅肥生产工艺需要加热至1300℃～1400℃条件下进行，能耗很高，对设备要求很高，导致成本较高的情况。本发明工艺、设备简单，原料成本低，具有广阔的市场推广前景。
3、本发明硅钙镁肥符合《ny/t797-2004》行业标准有效硅(以sio2)含量计≥20％，符合《gb/t19203-2003》中的规定钙(cao)的质量分数≥35％，镁(mgo)的质量分数1％～10％，利于植物吸收以达到增产增收的目的。
4、本发明的硅钙镁肥中具有fe、mn等植物营养元素，尤其锰渣既作为成型粘结剂，又在复混肥中加入了微量元素mn，利于植物生长发育、减少病害等。
5、钢渣、镁还原渣的主要物相是casio3、ca2sio4、ca3mg(sio4)2，k2si4o9，本发明生产的硅钙镁肥中有效硅超过20％的枸溶性硅，这种硅钙镁肥可以有效增加农产品产量，增大颗粒饱满度，增加抗倒伏度。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法，包括以下步骤:
1)将钢渣、镁还原渣、锰渣在110℃下干燥2h，再按照质量比钢渣:镁还原渣:锰渣＝40:55:5准确称量好；
2)将上述称量好的钢渣、镁还原渣、锰渣加入到混合球磨机中，以一定的速度球磨30min，将球磨后的混合料过200目筛，筛后混合料粒径在≤75μm的占90％以上为合格混合料；
3)向合格的混合料中掺加适量的活化剂和质量分数为6％的水，以150r/min的速度在搅拌机里搅拌8min后通过挤压成型压制成球形；
4)成型球形粒径为1.25mm，将成球颗粒进行干燥，采用自然干燥，且干燥后水分不大于3％，干燥包装即得硅钙镁复混肥。
上述钢渣为转炉工艺产生的普碳炼钢渣，它的主要化学成分是tfe:14.32％、ca:35.28％、mg:4.57％、si:10.86％、mn:2.32％、p:0.98％，平均粒度≤0.075mm；镁还原渣为生产镁砖工序产生的还原渣。它的主要成分是ca:45.69％、si:20.63％、mg:4.35％、fe:3.96％、al:0.86％，平均粒度≤0.075mm；锰渣为电解碳酸锰工序产生的锰渣，它的主要化学成分是si:15.36％、al:11.35％、fe:14.63％、mn:5.36％、ti:1.21％、k:1.26％、p:0.77％、mg:0.65％、ca:0.58％，平均粒度≤0.075mm。
实施例2:
一种利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法，包括以下步骤:
1)将钢渣、镁还原渣、锰渣在120℃下干燥4h，再按照质量比钢渣:镁还原渣:锰渣＝35:55:10准确称量好；
2)将上述称量好的钢渣、镁还原渣、锰渣加入到混合球磨机中，以一定的速度球磨35min，将球磨后的混合料过200目筛，筛后混合料粒径在≤75μm的占90％以上为合格混合料；
3)向合格的混合料中掺加适量的活化剂和质量分数为8％的水，以200r/min的速度在搅拌机里搅拌7min后通过圆盘造粒机压制成球形；
4)成型球形粒径为1.5mm，将成球颗粒进行干燥，采用自然干燥，且干燥后水分不大于3％，干燥包装即得硅钙镁复混肥。
上述钢渣为转炉工艺产生的普碳炼钢渣，它的主要化学成分是tfe:15.32％、ca:40.59％、mg:6.47％、si:13.65％、mn:2.32％、p:1.32％，平均粒度≤0.075mm；镁还原渣为生产镁砖工序产生的还原渣。它的主要成分是ca:42.63％、si:20.65％、mg:3.96％、fe:2.46％、al:0.71％，平均粒度≤0.075mm；锰渣为电解碳酸锰工序产生的锰渣，它的主要化学成分是si:18.63％、al:14.23％、fe:14.56％、mn:5.63％、ti:1.32％、k:1.46％、p:0.78％、mg:0.69％、ca:0.66％，平均粒度≤0.075mm。
实施例3:
一种利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法，包括以下步骤:
1)将钢渣、镁还原渣、锰渣在105℃下干燥5h，再按照质量比钢渣:镁还原渣:锰渣＝45:45:10准确称量好；
2)将上述称量好的钢渣、镁还原渣、锰渣加入到混合球磨机中，以一定的速度球磨35min，将球磨后的混合料过200目筛，筛后混合料粒径在≤75μm的占90％以上为合格混合料；
3)向合格的混合料中掺加适量的活化剂和质量分数为7％的水，以200r/min的速度在搅拌机里搅拌6min后通过圆盘造粒机压制成球形；
4)成型球形粒径为1mm，将成球颗粒进行干燥，采用自然干燥，且干燥后水分不大于3％，干燥包装即得硅钙镁复混肥。
上述钢渣为转炉工艺产生的普碳炼钢渣，它的主要化学成分是tfe:13.68％、ca:35.69％、mg:5.37％、si:12.63％、mn:3.05％、p:0.88％，平均粒度≤0.075mm；镁还原渣为生产镁砖工序产生的还原渣。它的主要成分是ca:45.32％、si:21.06％、mg:4.63％、fe:3.75％、al:1.06％，平均粒度≤0.075mm；锰渣为电解碳酸锰工序产生的锰渣，它的主要化学成分是si:19.16％、al:12.51％、fe:14.63％、mn:6.38％、ti:1.36％、k:1.26％、p:0.79％、mg:0.76％、ca:0.52％，平均粒度≤0.075mm。
实施例4:
一种利用钢渣、镁还原渣和锰渣生产硅钙镁复混肥的方法，包括以下步骤:
1)将钢渣、镁还原渣、锰渣在120℃下干燥3h，再按照质量比钢渣:镁还原渣:锰渣＝30:55:15准确称量好；
2)将上述称量好的钢渣、镁还原渣、锰渣加入到混合球磨机中，以一定的速度球磨45min，将球磨后的混合料过200目筛，筛后混合料粒径在≤75μm的占90％以上为合格混合料；
3)向合格的混合料中掺加适量的活化剂和质量分数为5％的水，以180r/min的速度在搅拌机里搅拌7min后通过圆盘造粒机压制成球形；
4)成型球形粒径为2.15mm，将成球颗粒进行干燥，采用自然干燥，且干燥后水分不大于3％，干燥包装即得硅钙镁复混肥。
上述钢渣为转炉工艺产生的普碳炼钢渣，它的主要化学成分是tfe:14.63％、ca:39.77％、mg:6.21％、si:14.22％、mn:2.31％、p:0.92％，平均粒度≤0.075mm；镁还原渣为生产镁砖工序产生的还原渣。它的主要成分是ca:44.66％、si:20.37％、mg:4.56％、fe:4.28％、al:0.86％，平均粒度≤0.075mm；锰渣为电解碳酸锰工序产生的锰渣，它的主要化学成分是si:18.22％、al:12.31％、fe:14.55％、mn:5.36％、ti:1.33％、k:1.36％、p:0.78％、mg:0.75％、ca:0.65％，平均粒度≤0.075mm。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。