一种酸性土壤调理剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种酸性土壤调理剂及其制备方法，其内容包括：以白云石为主原料，以方解石或菱镁矿作为调节产品钙镁比例的辅料，按比例混合后在工业窑内煅烧；煅烧温度以原料分解温度区间的上限为界，持续时间一般不超过40分钟；出窑后马上进行物料表层水化处理，从而制得一组多孔疏松状的复合碱性物料，其主要成分是钙镁的氧化物和氢氧化物，并有少量碳酸钙镁和二氧化碳气体；其用途是用作改良酸性土壤的土壤调理剂，也可用于修复重金属污染的土壤，还可作为生产功能性复合肥的中间原料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤改良领域，具体涉及。技术背景我国存在着广大的酸性土壤，长江以南的红壤、砖红壤、赤红壤、棕红壤均为酸性土壤。由于多雨高温的气候因素，土壤中的钙镁盐基物质遭到不断淋洗，同时导致土壤富铝化。又由于我国工业化进程加快导致酸沉降增加，向大气排放的大量酸性气体大部分形成酸雨进入土壤。还由于在农业种植中大量施用产酸的化学肥料，而不重视补充作物收获所移走的土壤碱基物质。因此，我国南方地区原本存在的大片酸性土壤，其酸性程度在不断加剧。近年来，我国北方地区也出现了面积相当大的酸化土壤，主要表现在集约化种植的果园、蔬菜基地以及温室大棚。土壤酸化已经成为制约我国农业生产的重要因素。施用钙质石灰性物质是改良酸性土壤的传统做法，其中包括石灰石粉(碳酸钙)、生石灰(氧化钙)、熟石灰(氢氧化钙)，这些物质对改良酸性土壤具有明显的效果，尤其是生石灰和熟石灰对酸性较强的土壤有更快的反应速率。然而，纯钙质石灰性物质不含镁元素，元素的单一性影响了它更好地发挥作用。众所周知，南方地区红壤类酸性土壤，不仅缺钙元素，而且镁元素同样非常缺乏，植物生长期对钙和镁需求往往都处于“饥饿”状态，因此仅仅补钙是不够的。科学研究已经揭示，酸性土壤改良中必须重视钙镁之间的关系。由于钙和镁之间在土壤胶体上存在某种竞争和拮抗的关系，如果对酸性土壤施用单一钙素，往往会引起镁元素的净流失，加剧植物的镁缺素症状，科学的方法是钙镁同时施用。因此，为了有效改良酸性土壤和满足植物生长需要，有必要研制钙镁质复合产品取代单一钙质石灰产品。白云石是等分子比的碳酸钙镁复盐，是地球上一种重要的钙镁资源，在我国有着极其丰富的蕴藏量。白云石目前在冶金建材行业有着广泛的应用，是重要的炼钢助剂和耐火材料，有着成熟的产品标准和工艺。然而在农业上，白云石的运用在目前尚处于起步阶段。有些地方将天然白云石磨成细粉施于酸性土壤，也有的将冶金建材行业用的煅烧白云石用来改良酸化土壤。这些做法，均收到了不同程度的改良效果，但远没有达到理想的效果。其原因在于:前者是天然白云石，溶解度很低，不经过煅烧，很难释放出活性钙镁离子；而后者，其煅烧工艺适应于冶金建材的要求，温度过高而持续时间过长，用于农业往往因物料组织致密而水化困难，土壤中活性度低，影响农艺效果。因此，有必要研制从产品特性到制备工艺，均适合于农用的煅烧型白云石类产品。
技术实现思路
本专利技术是一种酸性土壤调理剂，是一组富含钙镁的碱性复合物料，其成分主要是钙镁的氧化物和氢氧化物以及含有少量钙镁碳酸盐和二氧化碳气体，其制备方法以白云石为主原料，以菱镁矿、方解石作辅料，采用特定的煅烧工艺加工制成，使产品具有很强的中和与抑制土壤活性酸和潜性酸的理化性能，成为优良的酸性土壤改良剂，同时也是补充植物钙镁元素的营养来源。本产品工艺流程见说明书附图，制备方法包括以下步骤和要领:1、原料选择白云石是本产品的基础原料，它是以等分子比的碳酸钙镁结晶体，分子式为CaMg (⑶3) 2，富含酸化土壤及作物急需补充的钙镁物质，煅烧前一般CaO和MgO含量分别在30%和21%左右，煅烧后CaO和MgO可分别上升到50%和35%以上。方解石、菱镁矿在本产品中是作为调节产品钙镁比例的辅助原料。方解石主成分是碳酸钙，分子式为CaC03，煅烧前CaO含量在55%左右，煅烧后CaO可上升到90%以上，是强碱性的钙基原料，与水化合成熟石灰，可中和土壤的酸性，供给作物所需的钙元素。在本产品中，它是用来提高产品钙比例的原料。菱镁矿是含镁的碳酸盐矿物，化学式为MgC03，MgO—般占40%以上。经过煅烧的菱镁矿含有酸化土壤急需补充的碱性镁，与石灰石混合使用能增强钙的功效。在本产品中，它是用来提高产品镁比例的原料。2、原料粉碎采用颚式粉碎机，将大块的白云石、方解石、菱镁矿原矿石分别进行粉碎，颗粒度控制在20_50mm之间；粉碎过程中无需过筛，合格的块状物连同粉碎时产生的石粉可全部用来煅烧，使粉碎工序没有矿物资源的浪费和损耗。3、原料配比和混合白云石作为主原料，理论上其碳酸钙和碳酸镁分子比为1，但具体矿石的钙镁比例有较大差别，此外农业土壤和作物的具体特点，也会对产品的钙镁比例提出不同要求。因此，本专利技术中，以白云石为中心，用方解石作辅助钙源、菱镁矿作辅助镁源，灵活地调整钙镁比例。例如，现有纯度为97%的白云石，CaO/MgO含量比为1.39，而产品要求CaO/MgO为3 ；现用纯度为95%的方解石来调节，经折算，将白云石用料比例从100%降至59%，同时添加41%比例的方解石。又如，现有纯度为95%的白云石，CaO/MgO为1.39，而产品要求CaO/MgO含量比为1 ;现用纯度为95 %的菱镁矿来调节，经折算，将白云石用料比例从100 %降至45%，同时添加55%比例的菱镁矿。上述原料计量混合后，送入工业窑炉。4、煅烧设备可供选择的煅烧设备有:隧道窑、蓄热竖窑、回转窑、套筒窑、并流窑等多种类型工业窑炉，本专利技术优选回转窑。除了生产能力大，劳动生产率高，适宜于大批量生产的特点夕卜，回转窑的物料受热温度均匀，产品质量高；进料中细小颗粒无需过筛去除，原料综合利用率高。此外，在本专利技术中，回转窑可以很方便地加装球磨装置。具有操作是，将原料经预热后从窑尾均匀地加入窑内。窑体稍有倾斜并以1?3转/分钟的转速回转，将物料逐渐推向窑头并排出窑外。窑头有烧嘴，燃烧热气由窑头向窑尾流动。物料在相向流动的热气中预热和分解。为提高热效率，增设窑内换热装置和窑外竖式预热装置，强化余热回收和原料预热，并加强窑体保温。5、煅烧工艺本专利技术采用特定的轻烧工艺，以使产品适合农用要求。具体如下:煅烧中最为重要的三因素是:温度、时间、粒度。其关系是:原料粒度与煅烧时间成正比，产品活性与煅烧温度成反比。也就是说，原料粒度越大，所需的煅烧时间越长，反之就短；超过临界分解温度上限后，煅烧温度越高，产品活性就越下降，反之活性就下降少。1)煅烧温度。本专利技术中，将煅烧温度设定以碳酸钙分解温度的区间上限(930°C )为界，防止过烧和死烧。本产品使用的白云石、方解石或菱镁矿，均为碳酸钙或碳酸镁。其煅烧分解温度及化学反应如下:白云石第一阶段，镁局部性分解反应:nCaMg(C03)2— 760°C— (n_l)MgO+MgCO 3+nCaC03+(n-l)C02 个白云石第二阶段，钙镁全面分解反应:MgC03+nCaC03— 910。〇—MgO+nCaO+ (n_l) CO 2 i方解石一步分解反应:CaC03—930°C — CaO+CO 2 i菱镁矿一步分解反应:MgC03—760°C — MgO+CO 2 i从上可以看出，白云石的分解过程虽然为两步完成，但分解温度上限与方解石相同；纯碳酸镁的菱镁矿分解温度相当于白云石的第一步反应温度，升温到第二步反应温度，则可使菱镁矿完全分解，不留生烧。2)煅烧时间。本专利技术中，将煅烧时间，或保温时间设定为0.5-2.5小时。在回转窑内增加球磨装置的条件下，由于颗粒表层不断被挤压而脱落，颗粒变小，热传导快，因此可将煅烧时间持续定为0.5-1小时；若窑内没有增设球磨装置，则相应延长煅烧时间至1.5-2.5小时。由于产品性质需要含有部分疏松的碳酸钙镁，因此，当煅烧温度到达分解温度上限后，不能完全烧透本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酸性土壤调理剂及其制备方法，包括以下内容：它是一组主要是钙镁的氧化物和氢氧化物以及含有少量钙镁碳酸盐和二氧化碳气体的复合碱性碱性物料；其制备方法是：以白云石为主原料，方解石或菱镁矿为辅料，经过破碎混合后送入工业窑炉内煅烧；采用适合农艺要求的轻烧工艺，严格防止过烧，以方解石的分解温度区间上限为界，持续时间不超过40分钟；出窑后马上对物料表层进行水化处理，制得一种多孔疏松状的复合碱性物料，其组分主要是钙镁的氧化物和氢氧化物，并有少量钙镁碳酸盐和二氧化碳气体；其用途是用作改良酸性土壤的土壤调理剂，也可用于修复重金属污染的土壤，还可作为生产功能性复合肥的中间原料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符国栋，妥国栋，吴世斌，伊百成，
申请(专利权)人：山西云大中天环境科技有限公司，北京云大中天农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14