一种利用高硅尾矿生产地聚合物的工艺及其使用方法与流程

本发明属于农业工程，具体涉及一种利用高硅尾矿生产地聚合物的工艺及其使用方法。

背景技术：

1、铁矿石在选矿过程中不可避免产生铁尾矿，铁尾矿是铁矿石选矿行业生产中产出的副产品。据统计，我国铁尾矿堆存量已高达50亿吨，且以每年5亿吨的速度持续增加，堆存的铁尾矿占用了大量土地资源，且对生态环境质量和人体健康产生了负面影响。铁尾矿的产生量大，资源化利用率低，大规模利用难度大，对环境的破坏和污染不容小觑，已成为我国处理固体废弃物的重大挑战。由于铁尾矿中蕴藏着大量的有价元素和矿物资源，极具利用价值，因此提高铁尾矿的利用率，减少铁尾矿的污染和风险，找寻高效、绿色且长效的铁尾矿利用途径迫在眉睫，其中铁尾矿的土壤化利用是解决铁尾矿问题的最佳出路。

2、硅是植物体组成的重要营养元素，随着农田施肥水平的提高，大量化肥的施入必须要有硅肥的配合，"氮磷钾+硅"科学平衡施肥，才能达到优质高产的效果。硅肥能够改变作物品质的特性，一般粮食产量越高、施用氮肥越多，硅肥的需要量越大。硅肥被国际土壤界列为继氮、磷、钾之后的第四大元素肥料，国家测土配方已把是否缺少二氧化硅作为技术标准。

3、硅肥属于单一微量元素肥料，是一种很好的品质肥料、保健肥料和植物调节性肥料。硅肥既可作肥料，提供养分，又可用作土壤调理剂，改良土壤。此外，还兼有防病、防虫和减毒的作用，它具有无毒、无味、不变质、不流失、无公害等优点。硅肥在水稻上的增产效果已经超过了磷肥和钾肥，可提高产品的产量和质量，如苹果的含糖量、着色率、耐贮性和运输性等都有所提高。硅肥还能起到防病防虫的作用，如稻瘟病、叶斑病、白叶枯病、茎腐病、纹枯病、霜霉病、灰霉病、白粉病、烂根病及螟虫、稻飞虱、棉铃虫、蚜虫、白粉虱、根线虫等。

4、目前，硅肥的品种主要有枸溶性硅肥、水溶性硅肥两大类，枸溶性硅肥是指不溶于水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥，常见的多为炼钢厂的废钢渣、粉煤灰、铁矿石经高温煅烧及磨选而得到的铁尾矿，这些物料经高温煅烧后其中含有一定比例的胶凝材料，称为地聚合物，可以作为硅肥进行使用。如果铁矿石未经高温焙烧就直接进行磨矿和磁选而得到的铁尾矿，当其作为肥料使用时，称为硅肥。地聚合物一般每亩施用量25-50公斤左右，适合做土壤基施；水溶性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥，农作物对其吸收利用率较高，为高温化学合成，生产工艺较复杂，成本较高，但施用量较小，一般常用作叶面喷施、冲施和滴灌，也可进行基施和追施，具体用量可根据作物品种喜硅情况、当地土壤的缺硅情况以及硅肥的具体含量而定。

5、土壤对硅肥的一般要求为：sio2≥45.0%、cao≥6.0%、mgo≥5.0%、k2o≥0.6%。在钢铁企业中，当高硅铁矿石经磨选而得到的铁尾矿，主要成分为：sio2≥46.0%、cao≥8.0%、mgo≥7.0%、k2o≥0.7%，完全可满足硅肥的质量要求。当高硅铁矿石经高温焙烧及磨矿和磁选而得到的铁尾矿，当其作为地聚合物使用时，其主要成分为：sio2≥35.0%、cao≥4.0%、mgo≥3.0%、k2o≥0.8%，虽然地聚合物中sio2、cao、mgo含量有所降低，但由于高硅铁矿石经高温焙烧后，尾矿中产生了一种胶凝材料，可有效改善土壤的结构和成分，可作更好的硅肥进行利用。

6、当地聚合物作为硅肥进行利用时，其使用方法为：（1）适宜作基肥，不宜作种肥，一般单独施用。（2）可作追肥，应早施、深施，施后覆土、浇水。

7、地聚合物在使用时存在的主要问题有：（1）地聚合物的散状粒度与粘土散状粒度相比较粗，地聚合物施入土壤后铁尾矿不能与土壤进行均匀的混合，不能充分发挥地聚合物作为硅肥的作用。（2）国内的土壤质量及各种化学成分千差万别，地聚合物的使用量没有根据不同地块土壤的有效硅含量与地聚合物水溶态硅的含量来确定地聚合物的施用量。（3）地聚合物单独进行使用，没有与含氮磷钾的化肥及农家肥料进行有效配合，没有发挥出硅肥的作用。（4）国内盐碱地较多，其土壤的质地粘重、透水及透气性较差、土壤中团聚体数量较少、土体结构分散、土壤盐渍化严重，已制约了农业的发展。目前，没有地聚合物应用于盐碱地的先例。（5）我国西北部戈壁荒滩较多，且大部分戈壁荒滩没有得到开垦利用，也没有地聚合物作为硅肥的利用先例，更没有地聚合物应用于戈壁荒滩造田的使用先例。

技术实现思路

1、本发明针对高硅尾矿在土壤中使用存在的上述问题，为充分发挥其资源利用价值，减少高硅尾矿对土地的占用，降低高硅尾矿对环境污染及人体健康的影响，并将高硅尾矿变废为宝，发明了一种利用高硅尾矿生产地聚合物的工艺及其使用方法。

2、为此，本发明采用如下技术方案：

3、一种利用高硅尾矿生产地聚合物的工艺及其使用方法，将高硅铁矿石经高温磁化焙烧后进行磨矿和磁选，得到的高硅尾矿再经过干燥及干式磨矿，得到粉状的地聚合物；

4、地聚合物与高炉渣或粉煤灰按比例经配料及混合后，得到的混合物料作为正常土壤的肥料进行利用；地聚合物进行酸浸后，得到的酸化地聚合物作为盐碱土壤的改良剂进行利用；地聚合物与绿色生态粘结剂按比例经配料混合后，得到的混合物料作为肥料在戈壁造田中使用。

5、进一步地，将高硅铁矿石与还原剂按照100：3-5重量比混合后，在高温下进行磁化焙烧，焙烧后的铁矿石采用湿式磨矿机磨细至粒度-200目占70%以上，磨细后的焙烧矿采用湿式磁选机进行磁选，在选出铁品位60%以上铁精矿后，得到含水高硅尾矿；高硅尾矿经干燥后，再采用干式球磨机磨细至粒度-300目占80%以上，得到细粉状的地聚合物。

6、进一步地，高硅尾矿采用高浓度碱溶液进行活化预处理，碱溶液采用naoh或koh溶液，浸泡温度在110℃以上。

7、进一步地，地聚合物与磨细至-300目占80%以上的高炉渣或粉煤灰按重量比100：60-80配料混合后，制备出在正常土壤中使用的肥料。

8、进一步地，将地聚合物加入到稀硫酸溶液中，控制酸浸温度为55-60℃、酸浸时间210-230min，得到酸化地聚合物，作为盐碱土壤改良中的肥料利用。

9、进一步地，地聚合物与绿色生态粘结剂按100：1-5的重量比配料混合后，得到的混合物料通过播洒的方式植入土壤；绿色生态粘结剂以生物高分子类聚合物酪蛋白和β-葡聚糖为基础原料，通过接枝反应进行合成而成，作为戈壁造田中的肥料进行利用。

10、本发明绿色生态粘结剂以生物高分子类聚合物酪蛋白和β-葡聚糖为基础原料，通过接枝反应进行合成而成，是一种已有材料，在发明专利《酪蛋白葡聚糖接枝物粘结剂在改良尾矿砂土上的应用，申请号 cn202110806256.1》有具体说明。

11、本发明的有益效果在于：

12、1.目前，我国缺硅土壤占总耕地面积的50-80%以上，通过地聚合物在正常土壤中的使用，按增产10%计，仅此一项每年可增产100万吨稻谷。

13、2.采用酸化地聚合物对盐碱土进行改良，能够有效降低盐碱土ph及含盐量，改良第二年ph由9-10最低降到7-8，脱盐率约达到43%以上，土壤碱化度和总碱度降低，提高了脱盐率，减少了有害离子浓度，增加了作物产量。

14、3.地聚合物与绿色生态粘结剂按100：1-5的重量比经配料和混合后，得到的混合物料在土壤中使用三个月后，土壤孔隙度、含水率、容重及有机质含量均较使用前有明显提高，均处于适宜植物生长的土壤性质范围内，说明粘结剂的长效改良效果明显。