一种土壤调理剂及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种土壤改良制剂及其制备方法，具体涉及一种以钾长石矿和白云石 制造的酸性土壤调理剂及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 我国土壤中钾、硅缺失严重，对钾和硅的需求量很大。南方土壤酸化严重，这类土 壤除了土壤中的H+对植物生长发育的障碍，还伴有铝毒害、淹水条件下的锰毒害、植物营 养元素的流失与有效性降低。目前用于生产钾肥的可溶性钾盐十分缺乏，而不溶性含钾岩 石资源非常丰富。不溶性含钾岩石的主要矿物成分是钾长石，钾长石（KA Pi3O8)中的K2O 和SiO2含量之和约80%。
[0003] 单纯大量地使用化肥以及农作物产量大幅度提高，使耕地土壤普遍缺乏中微量元 素矿质营养，酸性土壤主要缺乏钙、镁、硅，钼、锌等中微量元素，现有的中微量元素肥料多 为化学方法生产的水溶性产品，价格昂贵、易流失、不能持久解决土壤缺失，而且大多是硫 酸盐制剂，养分吸收后残留的硫酸根会加剧土壤酸化。我国南方酸性土壤分布很广，大约在 5000万公顷，迫切需要具有高效稳定的改良效果、同时又能全面均衡地供给酸性土壤缺失 的中微量元素矿质营养的新型土壤调理剂。
[0004] 目前市场上使用的钾肥全部为水溶性肥料，一般钾肥利用率为48%，在土壤中肯 定会流失的。不管是硫酸钾还氯化钾，溶于土壤水分中都会分解成钾离子，尽管土壤胶体可 以通过离子交换、静电吸附等形式固定一部分，但依然会有一半左右的钾离子会流失。
[0005] 钾长石矿是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源。钾长石矿源平均 氧化钾含量约为11. 63%，其储量约达79. 14亿t，按平均含量折算成氧化钾储量约为9. 20 亿t。储量丰富，是优势非金属矿产资源。因此，研宄如何实现钾长石矿的资源化的技术显 得很有必要。
【发明内容】
[0006] 为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种土壤调理剂，利用钾长石矿 为主要原料制成的酸性土壤调理剂，此酸性长效含钾土壤调理剂，是一种以硅酸钾为主的 枸溶性矿物调理剂。产品中的钾、硅、镁、钙等营养元素以氧化物的形式存在于土壤调理剂 中，这些元素不直接溶于水，但溶于弱酸，可被植物长期吸收利用，具有无毒、无臭、无腐 蚀性和不易流失的特点，不含像速效化肥（如氯化钾等）养分利用率低，又因氯离子残存 积累于土壤中造成不良的影响，施用长效硅钾这类矿质调理剂，还会使土壤疏松，可改善 长期施用速效化肥所造成的土壤板结。且能够高效、稳定、持久地改良酸性土壤，含有在弱 酸性土壤中能够被作物均衡吸收、不易流失的大、中微量元素矿质营养，并具有低能耗、低 成本、低售价等优点。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种土壤调理剂的生产方法，充分利用钾长石矿资 源，实现钾长石矿的资源化。
[0008] 为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下：
[0009] -种土壤调理剂，其特征在于：包括熟料和分散剂；
[0010] 所述熟料是用钾长石矿、白云石、无烟煤为原料制备而成；熟料中各组分质量分数 的总和为100%，配入无烟煤的质量分数A = 7. 5-9%，钾长石矿与白云石的质量分数是通 过控制原料中碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比为η = 1-1. 25,按照以下公式计算配入：
[0011] 钾长石矿质量分数 B = 1+(1+α)Χ(1〇〇%-Α);
[0012] 白云石的质量分数C = 100% -A-B ;
[0013] 其中，a = n I Σ碱性「Σ酸性！ I 7 I Σ碱性2- Σ酸性2 I，Σ碱性!为钾长石矿中喊 性氧化物的摩尔数总和，Est4l为钾长石矿中酸性氧化物的摩尔数总和；Σ W42为白云石中 碱性氧化物的摩尔数总和，Est42S云石中酸性氧化物的摩尔数总和；
[0014] 所述分散剂的质量为熟料总质量的5-25%。
[0015] 本发明中，无烟煤配入量的确定是根据原料中碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比、 所采用的无烟煤的热值以及碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比所对应的熔融温度及标煤配 入量经验值计算得到的；
[0016] 计算公式如下：
[0017] 标煤配入量（质量分数％ )与η之间的计算公式为y = 11. 3-4. 48n，y表示标煤 的配入量，η为碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比；
[0018] 无烟煤的配入质量分数％ =标准煤热值(? +无烟煤热值(? X标煤配入量。
[0019] 钾长石矿中的酸性氧化物二氧化硅以及碱性氧化物氧化钾与白云石中的碱性氧 化物氧化钙、氧化镁（白云石中的碳酸钙、碳酸镁在煅烧到900°C左右时，分解逸出二氧化 碳，之后与二氧化硅进行矿化反应的是氧化钙和氧化镁）煅烧熔融，化合成为新的硅酸盐 矿物。新生矿物是复盐，含有钙、镁、钾及一些表现碱性（金属性）的微量元素成为阳离子 组分，硅、铁、铝及一些表现酸性（非金属性）的微量元素成为阴离子组分，因配比和温度不 同，复盐的成分比例是不确定的，植物营养的微量元素铁、铜、锌、锰、也分别以阳离子、阴 离子进入复盐。微量元素含量由原料含量决定，主要硅酸盐种类为硅酸一钙、硅酸二钙、硅 错酸钟还有铁错酸钟等（可用CaO. MgO. K20、SiO2. Al2O3. Fe2O3表不），配比中白Ζ5Γ石比例提 高则后几种盐的比例增加，中和土壤酸性的功能加强。
[0020] 炉料总体是强碱性的，一方面二氧化硅是非常弱的酸酐，钙镁钾的氢氧化物却是 很强的碱，比例方面根据土壤调理剂改良酸性土壤的需要，采用碱性氧化物：酸性氧化物= 1-1. 25 (摩尔比）；两性的铁、铝三氧化二物在熔融液中显酸性，在生成物中与二氧化硅同 样成为酸根，计算时按酸性氧化物计算。微量元素及含量少于1 %或〇. lkmol/kg的成分，对 矿化影响极小配比时可不必计算。由于无烟煤配入量很少所以可忽略不计。
[0021] 作为优选，本发明熟料的各组分的用量以质量百分比计分别为钾长石矿 37-42. 5%，白云石49-55. 5%、无烟煤7. 5-9%，三种组分的质量分数之和为100%。
[0022] 作为优选，本发明所述土壤调理剂还包括矿化剂，矿化剂的质量为原料质量的 0. 1-2%。矿化剂作用是调整铁铝比到5:1-10:1加速其他成分的反应、降低熔融温度减少 能耗；当原料中三氧化二铁/三氧化二铝比值彡1:10,则不必添加矿化剂，反之则添加氧化 铁矿物使之达到1:10-1 :5之间。矿化剂可以是添加氧化铁也可以添加碱金属的物料或萤 石等。
[0023] 本发明所述土壤调理剂还包括在土壤调理剂熟料粉碎时加入分散剂，分散剂的质 量为熟料质量的5-25%。分散剂的目的是防止硅酸钙在土壤中吸水凝固，避免降低肥效及 对根系生长的不利影响，其作用原理是阻断水合硅酸盐离子间化学键，破坏凝固体形成。
[0024] 优选的，本发明所述的分散剂为300-400目的极细粉末，所述分散剂为有机肥、污 泥、泥炭、白云石等中的一种或两种以上混合。
[0025] 一种土壤调理剂的制备方法，其包括以下步骤：
[0026] 1)检测：按照GB/T23349-2009检测钾长石矿中重金属的含量，采用符合GB/ T23349-2009规定限值的钾长石矿；
[0027] 2)研磨造粒：将白云石、检测合格的钾长石矿及无烟煤分别烘干并在球磨机中研 磨，分别过200目筛后，按照权利要求1的公式计算出原料中组分的配入量，按照配方量将 研磨后的钾长石矿粉、白云石粉、无烟煤粉混合均匀，加湿造成5-10_颗粒；
[0028] 3)煅烧：上述颗粒转入到机械立窑中于1100-1300°C温度下煅烧，在立窑烧成段 停留时间30分钟；
[0029] 4)活化：烧结熟料在立窑中下降过程中，由窑底部鼓入的高压冷风冷却活化，得 到活化熟料；
[0030] 5)改性：熟料用粉碎机粉碎，添加分散剂充分混合，即得到酸性土壤调理剂产品。
[0031] 优选的，步骤2)中，在混合原料中加入占混合原料重量0. 1-2%的矿化剂并混合 均匀，之后再进行煅烧。
[0032] 优选的，本发明步骤4)中，粉碎后土壤调理剂粉末的细度为80-100目。
[0033] 优选的，本发明步骤3)中，控制煅烧温度在1200°C。机械化立窑温度以煤的配入 量控制，可以按1200°C根据煤的热值计算，但具体设备、环境温度等因素影响复杂，需要根 据炉料熔融状态和检验结果在上下50 °C间微调。回转窑可以观察熔融状态或检验二氧化硅 的活化效果，通过调节煤粉或燃气量调整，要注意勿使熔融液相比例过大引起结团粘窑。
[0034] 本发明的活化原理与方法：钾长石是架状结构硅酸盐，钾长石四分之一的硅原子 为铝原子所取代，形成稳定的Si-