一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法技术

本发明专利技术公开了一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法，利用无定型二氧化硅（原料可以是酸浸出高岭土、粉煤灰、伊利石、叶腊石等矿物综合利用过程中获得的纯度较高的二氧化硅渣或硅藻土）与碱（主要是氢氧化钠和氢氧化钾）和高氧化钙原料（原料可以分别是石灰石、白云石、方解石、石灰以及几种原料的不同组合）在高温焙烧条件下反应生成可溶于植物分泌的有机酸的有效硅，便于作物吸收，通过严格控制原料中重金属离子及有害杂质含量，改变原料中的硅钙比及碱的用量，可以获得有效SiO2含量为20%～40%的不同品级的优质枸溶性硅肥；本发明专利技术具有工艺流程简单、原料来源广泛、生产成本低、无环境污染等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及矿物加工工程
，具体来说，涉及一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法。
技术介绍
硅肥已被国际土壤学界确认为继氮、磷、钾肥之后第四种生长元素肥料。它可以促进氮、磷从茎叶运输到籽实；农作物在不同生长阶段对营养元素的需求不同，硅肥可以平衡作物对氮、磷、钾等元素的吸收。硅肥又是保健肥，它能有效钝化重金属，减轻土壤重金属污染，提高土壤盐基。此外，施用硅肥在补给作物所需要的中微量元素的同时，还可以有效改善土壤环境，通过发生置换反应，将聚集在土壤中的铁、铝等有毒有害离子转化成无毒物质，降低土壤中有毒有害元素对农作物的不良作用。按有效硅的类型可将硅肥分为水溶性硅肥和枸溶性硅肥。水溶性硅肥，主要以水溶性硅酸盐形式存在，主要是硅酸钠盐和硅酸钾盐，有效硅含量较高，具有速效性，但施入土壤后易淋失，肥效短；枸溶性硅肥主要是硅酸钙盐，没有明确的分子式和相对分子质量，有效硅含量较低，具有迟效性，施入土壤后硅释放较缓慢，肥效长。从长远来看，发展枸溶性硅肥的重要性远远大于水溶性硅肥。硅是组成地壳的第二大元素，但是土壤中的硅几乎都属于结晶态和无定型态，不能被植物直接吸收。在中国，若土壤中有效硅的含量小于100 ppm，则表明土壤缺硅。我国黄河、淮海和辽东半岛土壤缺硅的比例都约占50%，而长江流域这种状况更加严重，其比例可达70%，而且我国缺硅的耕地面积正在逐渐扩大。若按每667m2施用硅肥50kg计，则中国的年需硅肥量约为3000～4000万吨，但实际上我国硅肥的年生产能力只在100万吨以上，远不能解决我国耕地严重缺少硅的问题，因此，我国的硅肥市场潜力很大。目前，我国主要以各种工业固体废弃物（如高炉渣、煤矸石、黄磷渣、磷石膏等）和矿物（如石灰石、麦饭石、钾长石等）为原料制备硅肥。生产工艺主要有：（1）将原料经过粉碎、研磨、过筛和造粒后直接施用于农田；（2）利用粉煤灰、煤矸石等和作物秸秆为原料，通过加入KOH等碱性助熔剂在加热的条件下制备含硅复合有机肥；（3）将含硅物质经过煅烧活化，冷却，造粒后与其它肥料混合使用；（4）将含硅固体废弃物与其它矿化剂按照一定比例混合，在特定条件下煅烧而制得；（5）矿石焙烧后，经过高压水淬后成小颗粒，然后烘干造粒；（6）先焙烧矿石，然后把焙烧产物溶于酸溶液中，加入无害药品进行置换反应，置换去除重金属，使矿石中的有效成分转化为较纯净的无机盐。工业固体废弃物和矿物原料中往往含有较高的氧化铝，在活化过程中，氧化铝会转变成毒性形态和可溶态，尤其在酸性土壤中，会加重铝对植物的毒害，此外，以工业废渣为原料很难避免重金属等有害元素超标。针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
针对相关技术中的上述技术问题，本专利技术提出一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法，能够生产出有效SiO2和有效CaO含量高、无重金属等有害杂质的优质枸溶性硅肥。为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法，包括以下步骤：S1原料的获得：获得无定型二氧化硅、氧化钙原料和助熔剂；S2配料计算：根据产出优质枸溶性硅肥的有效SiO2和有效CaO的含量要求，结合原料中无定型二氧化硅含量、氧化钙含量，以及需要消耗的助熔剂，按预期的化学组成计算原料配比；S3备料：无定型二氧化硅预处理，无定型二氧化硅原料经酸浸处理后，粒度较细，不需要磨矿，通过水洗脱出酸根，再经过滤脱水及干燥处理使水分达到备料要求，能够实现在混匀、球团制粒以及在焙烧过程中反应完全；氧化钙原料依次经破碎筛分、磨矿分级、脱水干燥，使粒度及水分达到备料要求，能够实现在混匀、球团制粒以及在焙烧过程中反应充分；S4配料：原料（无定型二氧化硅、氧化钙原料、助熔剂）经备料处理后，按原料配比称量，进行配料混匀；S5焙烧：通过焙烧，使物料发生高温化学反应，获得有效SiO2和有效CaO的含量达到要求的优质枸溶性硅肥；S6磨粉：将焙烧好的硅肥磨粉，达到产品粒度要求。进一步的，在步骤S1中，无定型二氧化硅是酸浸出高岭土、粉煤灰、伊利石、叶腊石综合利用过程中获得的纯度较高的二氧化硅渣，其中的铁、铝、钛以及其它金属元素，和铬、铅以及其它有害元素在酸浸过程中溶出，形成无有害元素的类似硅藻土结构的无定型硅，或者直接选用硅藻土。进一步的，在步骤S1中，氧化钙原料的获得，根据实际来源选用无有害元素的石灰石、白云石、方解石以及其它含高氧化钙的矿石，或直接选用石灰。进一步的，在步骤S1中，所述助熔剂选自氢氧化钠、氢氧化钾以及其它碱中的一种或几种。进一步的，在步骤S2中，无定型二氧化硅或硅藻土、氧化钙原料的配比根据产品预期中有效SiO2和有效CaO的含量来确定适宜的硅钙比，按硅钙比为摩尔比1:0.6～1.2进行配料，配料过程中助熔剂按总质量的8%～25%的比例进行添加。进一步的，在步骤S3中，无定型二氧化硅或硅藻土经水洗、脱水及干燥预处理，达到细度为-200目的无定型二氧化硅或硅藻土的质量百分比≥80%，水分的质量百分比≤10%；氧化钙原料依次经破碎筛分、磨矿分级、脱水干燥后，达到细度为-200目的氧化钙原料的质量百分比≥80%，水分的质量百分比≤10%。进一步的，在步骤S4中，配料后通过造球机制粒，形成流动性好的粗粒，粒度控制在8～16 mm。进一步的，在步骤S5中，配料后焙烧，焙烧温度为800℃～1100℃，获得有效SiO2和有效CaO的含量达到要求的优质枸溶性硅肥。进一步的，在步骤S6中，将焙烧好的硅肥磨粉，达到产品细度要求，使通过250µm标准筛的产品的质量百分比≥80%。本专利技术的有益效果：（1）以纯度较高的类似硅藻土结构的无定型硅（或硅藻土）为主要原料，焙烧过程中该无定型硅易于与氢氧化钠（或氢氧化钾）和氧化钙反应生成可溶于植物分泌的有机酸的有效硅；（2）氧化钙原料主要是无有害元素的石灰石、白云石、方解石等氧化钙含量高的高品质矿石，经过破碎磨细，直接进行配料和焙烧，原料易得、流程简单；（3）无定型二氧化硅是根据实际来源选用酸浸出高岭土、粉煤灰、伊利石、叶腊石等综合利用过程中获得的纯度较高的无定型二氧化硅，该二氧化硅由于其中铁、铝、钛等金属元素以及铬、铅等重金属和其它有害元素在酸浸过程中溶出，故无有害元素，氧化钙原料也是选择无有害元素的高品质石灰石、白云石、方解石等矿石，所以，无有害元素的原料是制备优质枸溶性硅肥的重要保证。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例所述的一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法的工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：贵州晴隆锐钛矿含TiO2为4.00%～6.00%，含Sc2O3 60 g/t～120 g/t。TiO2主要以独立矿物锐钛矿的形式存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1原料的获得：获得无定型二氧化硅、氧化钙原料和助熔剂；S2配料计算：根据产出优质枸溶性硅肥的有效SiO2和有效CaO的含量要求，结合原料中无定型二氧化硅含量、氧化钙含量，以及需要消耗助熔剂，按预期的化学组成计算原料配比；S3备料：无定型二氧化硅预处理，无定型二氧化硅原料经酸浸处理后，粒度较细，不需要磨矿，通过水洗脱出酸根，再经过滤脱水及干燥处理使水分达到备料要求，能够实现在混匀、球团制粒以及在焙烧过程中反应完全；氧化钙原料依次经破碎筛分、磨矿分级、脱水干燥，使粒度及水分达到备料要求，能够实现在混匀、球团制粒以及在焙烧过程中反应充分；S4配料：无定型二氧化硅、氧化钙原料、助熔剂经备料处理后，按原料配比称量，进行配料混匀；S5焙烧：通过焙烧，使物料发生高温化学反应，获得有效SiO2和有效CaO的含量达到要求的优质枸溶性硅肥；S6磨粉：将焙烧好的硅肥磨粉，达到产品粒度要求。

【技术特征摘要】
1.一种无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1原料的获得：获得无定型二氧化硅、氧化钙原料和助熔剂；S2配料计算：根据产出优质枸溶性硅肥的有效SiO2和有效CaO的含量要求，结合原料中无定型二氧化硅含量、氧化钙含量，以及需要消耗助熔剂，按预期的化学组成计算原料配比；S3备料：无定型二氧化硅预处理，无定型二氧化硅原料经酸浸处理后，粒度较细，不需要磨矿，通过水洗脱出酸根，再经过滤脱水及干燥处理使水分达到备料要求，能够实现在混匀、球团制粒以及在焙烧过程中反应完全；氧化钙原料依次经破碎筛分、磨矿分级、脱水干燥，使粒度及水分达到备料要求，能够实现在混匀、球团制粒以及在焙烧过程中反应充分；S4配料：无定型二氧化硅、氧化钙原料、助熔剂经备料处理后，按原料配比称量，进行配料混匀；S5焙烧：通过焙烧，使物料发生高温化学反应，获得有效SiO2和有效CaO的含量达到要求的优质枸溶性硅肥；S6磨粉：将焙烧好的硅肥磨粉，达到产品粒度要求。2.根据权利要求1所述的无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法，其特征在于，在步骤S1中，无定型二氧化硅是酸浸出高岭土、粉煤灰、伊利石、叶腊石综合利用过程中获得的纯度较高的二氧化硅渣，其中的铁、铝、钛以及其它金属元素，和铬、铅以及其它有害元素在酸浸过程中溶出，形成无有害元素的类似硅藻土结构的无定型硅，或者直接选用硅藻土。3.根据权利要求1所述的无定型二氧化硅制备优质枸溶性硅肥的方法，其特征在于，在步骤S1中，氧化钙原料的获得，根据实际来源选用无有害元素的石灰石、白云石、方解石以及其它含高氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：高利坤，洪志，董方，
申请(专利权)人：贵州鑫亚矿业有限公司，昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52