利用水热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法技术

本发明专利技术提供一种利用水热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法，其特征在于：将硅酸盐岩石与碱土激发剂及活化剂的细粉混合后在半湿状态下进行水热化学反应，从而将硅酸盐岩石中的矿物质整体地、高效地（６５％－８５％）转化成为能够被植物吸收的有效形态，并具有独特的微孔状结构，成为多元素微孔矿物肥料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿物肥料生产领域，特别涉及到一种在半湿状态下利用水 热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法。
技术介绍
植物生长不仅需要氮磷钾，还需要硅、钙、镁、硫等中量元素以及铁、 锰、硼、稀土等微量元素，而且每一种必需的营养元素都有其特殊的功能， 不能被其它元素所代替。土壤中的各种肥力因素不是孤立的，而是相互联系和相互制约的。根 据最小养分定律，农作物的产量主要取决于土壤中数量最少的养分的供应 量(类似于木桶理论，木桶的贮水量取决于最短木板的高度)，土壤中钾 硅钙镁等元素的短缺严重制约了农作物对氮磷的吸收利用。显然，对于一 个可持续的农业耕作系统，保持养分平衡是一个关键因子。但长期以来，不平衡施肥的问题十分突出，过量施用氮肥，而钾硅钙 镁铁锰等矿物质养分很少得到补充，长期的高产使土壤中的钾硅以及其它 元素被大量消耗，土壤肥力的协调平衡被打破，综合肥力不断下降。土壤肥力失衡的后果是，1)氮、磷肥的实际利用率很低，氮肥不足30%，这不仅限制了农业的进一步增产，而且提高了农业生产成本，还造 成农业立体污染；2)钾硅钙镁硫等品质元素的短缺引发营养失调，不仅 植物易发生病变，而且农产品的品质下降，如瓜不香、果不甜；3)过量 施用氮肥一方面造成土壤酸化、次生盐渍化，有害生物滋生，同时还容易 造成农产品中的硝酸盐残留超标。因此，迫切需要一种有效的多元素矿物肥料，该多元素矿物肥料能够 被植物有效吸收，并且全面补充植物生长所需的各种养分。我们知道，土壤是由岩石通过自然界的地球化学风化成土过程转化而成的，以质量计，土壤固相物质的约95。/。是由岩石风化而来的各种矿物质 所组成。然而，这些矿物质绝大部分是以植物不可吸收的形态存在，只有 极少一部分(3%-8%)在风化成土过程中被转化成了能够被植物所吸收的 有效营养成分。正是这一小部分有效的矿物质养分，使得土壤能够生长植 物。但是，自然成土过程漫长(数千-数万年)，而且转化率很低。因此人 们一直尝试将硅酸盐岩石中的各种矿物质高效且大比例地转化成为植物 可以吸收的有效形态。与此有一定关联的前期工作可以大致概括为以下三 个方面1、将含钾硅酸盐岩石(又被称为不溶性钾矿)中的非水溶性钾 转化为可溶性钾并开发出钾肥；2、利用炼铁废渣、黄磷废渣等开发硅钙 肥等矿物肥料；3、将碳酸盐岩石焙烧成石灰作钙镁肥用。其中，由含钾 硅酸盐岩石提取可溶性钾研究得最多。目前利用含钾硅酸盐岩石制取钾肥的方法，归纳起来主要有三种，即 煅烧法或烧结法、水热化学法、微生物法。其中现有的水热化学法主要包 括如下方法。GB186199公开了一种从长石中提取钾的方法，首先在球磨机或滚筒 磨机中将含钾岩石研磨成细粉，然后将含钾岩石细粉及稀盐酸溶液混合置 于耐酸的胶体磨中研磨成高细度悬浮物，再把得到的高细度悬浮物转移至 高压釜中，在大约225T: (25大气压)加热处理，含钾岩石中大量的钾被 溶入溶液中，过滤，蒸发浓缩，可获得KC1。含钾岩石细粉也可以与碱溶 液混合，在胶体磨中加工成高细度悬浮物，然后再在高压釜中加热处理， 再经过滤，蒸发浓縮，制得KOH产品。Jumei Yamasaki曾进行过100'C 40(TC条件下以Ca(OH)2浆液高压萃 取钾长石中的钾的研究，钾的浸出率为90% (Jumei Yamasaki. J. Chem.Soc. Japan Ind Chem Sect. 1951， 54(1): 704)。 Chemak发现，在150。C 200。C 时，KOH溶液与瑞士Opalinus地区页岩反应，可生成钙十字沸石， 一方 面使页岩中钾得到活化，另一方面由于钾离子处在沸石的空腔和通道中又 不致于被水所淋滤，可制得一种长效钾肥G. A. Chermak. Clays and clay Miner. 1993,41(3): 365-372 )。东南大学蓝计香及华东理工大学颜勇捷(蓝 计香，颜勇捷，，高技术通讯，1994， 8: 26-28)研究了消石灰和钾长石的加压反应条件，反应是在FYX05A型永磁搅拌式高压反应釜中进行， 容积0.5升，最高工作温度350°C，工作压力200atm，搅拌速度50 1000rpm，钾长石的钾浸取率可达90%或更高。该浸取方法的缺点在于实 施动态搅拌，水与固料比较大(最低不能小于8)，电能消耗大，其设备密 封性严，造价高。中南大学赵恒勤等人(赵恒勤，胡宠杰，马化龙等，中国锰业， 2003， 20(1): 27-29)将钾长石粉置于30(TC高压碱水体系中，可使矿石解 离得到A1(0H)3和KOH溶液。本专利技术人自1996年以来也开展了从含钾硅酸盐岩石(不溶性钾矿) 中提取钾的研究，先后获得了三项专利技术专利(专利号ZL01100474.6、 ZLO1100475.4及ZL02156824.3)。在借鉴国内外提钾经验的基础上，创造 了一种水热化学反应法提钾新工艺，可获得KOH、 K2C03和K2S04制品。 其中采用的含钾硅酸盐岩石主要是由自生硅酸盐矿物所组成的一类特殊 岩石。该类岩石中，含钾矿物主要为钾长石、伊利石、海绿石、云母类矿 物等，化学成分中K20含量较高， 一般在10%以上。这些专利技术虽然可 以将岩石中原来不溶性钾转变成可溶于水中的钾，但是同时也留下大量的 固体残渣。这些固体残渣尚未找到合适的应用领域，若长期堆放，极易造 成环境负担，而且需要占用大量土地。综上可见，在现有的水热化学反应法由含钾硅酸盐岩石制取钾肥的技 术中，通常都是将岩石中的一种或几种元素转化为植物营养成分，如钾肥、 磷肥、钙镁肥、硅钙肥等。而且，现有技术中使用的含钾硅酸盐岩石主要 是由K20含量较高的自生硅酸盐矿物组成的特殊岩石，还没有一种利用普 通的硅酸盐岩石生产矿物肥料的方法。更重要的是，迄今为止，还没有一 种能够模拟地球化学风化成土过程、将硅酸盐岩石中的各种矿物质整体地 转化成为植物生长的有效养分、而且使其具有独特的微孔结构的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够将硅酸盐岩石中的主要元素和微量元 素整体地转化成能被植物吸收的多元素新型矿物肥料的水热化学反应方法。本专利技术解决其技术问题所采用的方案之一是利用水热化学反应由硅 酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料，其特点包括下列步骤(1 )将硅酸盐岩石和碱土激发剂分别粉碎并磨细成粉状物料；(2) 按照1:0.5 1的硅酸盐岩石碱土激发剂比例，将上述粉状物料 投入水中，使得水和粉状物料总重量的比例为1 3: 1，并进行搅拌混合；(3) 将混合均匀的物料在封闭反应容器中于13(TC 25(TC进行水热 反应，反应时间为5 24小时；(4) 将反应产物干燥、粉碎过筛，即可获得多元素微孔矿物肥料， 其中所述的碱土激发剂包括石灰、轻烧氧化镁和白云石灰。本专利技术解决其技术问题所采用的方案之二是利用水热化学反应由硅 酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料，其特点包括下列步骤(1 )将硅酸盐岩石、碱土激发剂和活化剂分别粉碎并磨细成粉状物料；(2) 按照硅酸盐岩石碱土激发剂活化剂之间1:0.5 1:0.01 0.25 的比例，将上述粉状物料投入水中，使得水和粉状物料总重量的比例为l 3: 1，并进行搅拌混合；(3) 将混合均匀的物料在封闭反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用水热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法，该方法包括下列步骤：　（１）将硅酸盐岩石和碱土激发剂分别粉碎并磨细成粉状物料；　（２）按照１∶０．５～１的硅酸盐岩石∶碱土激发剂比例，将上述粉状物料投入水中，使得水和 粉状物料总重量的比例为１～３∶１，并进行搅拌混合；　（３）将混合均匀的物料在封闭反应器中于１３０℃～２５０℃进行水热反应，反应时间为５～２４小时；　（４）将反应产物干燥、粉碎过筛，即可获得多元素微孔矿物肥料，　其中所述的碱 土激发剂包括石灰、轻烧氧化镁和白云石灰。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩成，刘建明，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，中科建成矿物技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]