液体硅钙肥及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及硅肥领域，公开了液体硅钙肥及其制备方法和应用。该方法包括：(1)将白泥、钙源与碱液接触在90-110℃下进行第一反应，得到的第一产物经固液分离后得到第一固体；(2)将所述第一固体制浆得到水浆料，在搅拌条件下将混合酸溶液加入至所述水浆料中进行第二反应，得到的第二产物经固液分离后得到第二液体；(3)使用pH调节剂调节所述第二液体的pH至5.5-10，得到液体硅钙肥。本发明专利技术提供的液体硅肥含钠量低，不仅具有较高的硅含量并且具有较高的稳定性。稳定性。

【技术实现步骤摘要】
液体硅钙肥及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及硅肥领域，具体涉及液体硅钙肥及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硅是作物生长过程中一种必须的中量营养元素，是被国际土壤界列为继氮、磷、钾之后的第四大元素；钙业是一种典型的中量元素肥，是作物正常生长不可或缺的元素。硅钙肥不仅能向土壤提供活性硅钙营养元素，还能起到调节土壤pH值，改善土壤结构、固化重金属等土壤改良、修复功能。
[0003]硅肥分为水溶性硅肥和枸溶性硅肥(固体硅肥)，水溶性硅肥水溶性好、作物吸收快、肥效迅速。硅酸根在酸性环境下极易缩聚胶凝，以硅胶形式沉淀，无法被作物吸收利用。因为通常以碱金属元素Na、K与之化合形成水溶性的偏硅酸钠、钾(也就是水玻璃)。其碱度过高，无法直接施用，故而通常需要用水大倍率稀释后，用作叶面喷施。此外，钾虽然是植物生长必须的营养元素，但成本偏高；钠是土壤中普遍过剩的元素，肥料中一般均避免引入钠元素以避免土壤盐渍化风险。目前市场上最常见的水溶硅肥类型为有机硅——利用有机物对硅元素进行螯合形成可在低pH环境下仍能保持稳定的液体有机硅。但其工艺复杂、制备成本更高，不利于市场接受。有效硅含量、碱度(钠含量)、稳定性、生产成本几个关键指标之间存在技术矛盾，现有技术和产品不能同时满足，导致无机水溶性硅肥的使用推广受限。因此，亟需一种成本低、有效硅含量高、稳定性好的低钠低碱液体硅肥。
[0004]另一方面，粉煤灰中富含高反应活性的硅元素，理论上以粉煤灰(或粉煤灰酸提铝残渣)为原料制备硅肥，相比传统钾长石等矿产资源具有更好的节能降耗优势。我国粉煤灰存量巨大，其消纳和资源化利用的需求也日益紧迫。因此，亟需一种简便地由粉煤灰(和/或白泥)制备液体硅肥的方法，所制得的硅肥施用方便，硅利用率高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的水溶性硅肥成本高、制备工艺复杂、有效硅含量不高、钠超量(碱度过高)等问题，提供液体硅钙肥及其制备方法和应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种制备液体硅钙肥的方法，包括：
[0007](1)将白泥、钙源与碱液接触在90-110℃下进行第一反应，得到的第一产物经固液分离后得到第一固体；
[0008](2)将所述第一固体制浆得到水浆料，在搅拌条件下将混合酸溶液加入至所述水浆料中进行第二反应，得到的第二产物经固液分离后得到第二液体；
[0009](3)使用pH调节剂调节所述第二液体的pH至5.5-10，得到液体硅钙肥。
[0010]本专利技术第二方面提供了由本专利技术第一方面所述的方法制得的液体硅钙肥。
[0011]优选地，所述液体硅钙肥中二氧化硅含量为7-20wt％，优选为10-20wt％。
[0012]本专利技术第三方面提供了由本专利技术第一方面所述的方法制得的液体硅钙肥在农作物增产和/或增效中的应用。
[0013]优选地，所述农作物包括禾本作物。
[0014]更优选地，所述农作物为水稻或小麦。
[0015]本专利技术所述方法所用原料均为廉价易得的无机材料，且反应条件温和、操作简便；所用Ca源、磷酸、硝酸等原料最终均转化为对作物有益的Ca、N、P等营养元素，不产生副作用。本专利技术提供的液体硅肥含钠量低，不仅具有较高的硅含量并且具有较高的稳定性，此外，由于本专利技术所述液体硅肥中的钠含量极低，不会影响其他元素的吸收，并且能够避免过量施用所导致的土壤盐碱化。
具体实施方式
[0016]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0017]本专利技术第一方面提供一种制备液体硅钙肥的方法，包括：
[0018](1)将白泥、钙源与碱液接触在90-110℃下进行第一反应，得到的第一产物经固液分离后得到第一固体；
[0019](2)将所述第一固体制浆得到水浆料，在搅拌条件下将混合酸溶液加入至所述水浆料中进行第二反应，得到的第二产物经固液分离后得到第二液体；
[0020](3)使用pH调节剂调节所述第二液体的pH至5.5-10，得到液体硅钙肥。
[0021]在本文中，白泥为粉煤灰提铝后的残渣，也称为脱铝粉煤灰。所述白泥可以为其他酸法提铝工艺产生的残渣。
[0022]为了避免硅钙肥或土壤调理剂制品中引入过量的铝、铁元素所引起的“铝害”、“铁害”等的发生，优选地，白泥中氧化铝的含量为0-20％，三氧化二铁的含量为0-6％。
[0023]优选地，所述白泥主要包含50-80wt％的SiO2，10-40wt％的Al2O3，5-10wt％的碳。
[0024]优选地，在步骤(1)中，所述钙源为CaO和/或Ca(OH)2。
[0025]优选地，在步骤(1)中，所述碱液中的碱选自NaOH、RbOH、CsOH和KOH中的至少一种。优选地，所述碱液中碱的浓度为5-20wt％，优选为15-20wt％，更优选为16-18wt％；
[0026]优选地，所述碱液与白泥的体积质量比为(2.8-3.5)：1(L/kg)，优选为(3-3.2)：1(L/kg)。
[0027]为了更利于提取出白泥中活性二氧化硅，所述钙源与白泥中活性二氧化硅的摩尔比为(0.8-1.2)：1，优选为(0.9-1)：1。在本文中，“活性二氧化硅”是指可被15wt％NaOH溶液以固液比为1:4(kg/L)在95℃下搅拌反应1h所溶出的SiO2。
[0028]优选地，所述第一反应的反应条件包括：温度为95-105℃，优选为95-100℃。
[0029]经第一反应得到第一产物，将所述第一产物经固液分离分别得到第一固体和第一液体。第一固体用水洗涤，得到洗涤水与第一液体(浓碱液)收集用于下批次的生产。优选地，所述第一固体(枸溶性硅钙肥)中，以SiO2计的有效硅含量为30-50wt％，优选为40-50wt％，以CaO计的氧化钙含量为20-40wt％，优选为20-30wt％。所述有效硅含量的测定方式为：取0.2g固体样品加入150mL稀盐酸(0.5mol/L)，在30
±
2℃温度下振荡(180rpm)反应80min，液相中所溶解的SiO2质量占固体样品初始质量(0.2g)的百分比。
[0030]根据本专利技术，将第一固体制浆得到水浆料，优选地，水浆料中固含量为5-20wt％，例如为10wt％。
[0031]根据本专利技术，向水浆料中加入混合酸溶液，优选地，所述混合酸为硝酸和磷酸的混合物。
[0032]特别地，在本申请中，使用硝酸与磷酸的混合物，而不使用稀盐酸(HCl)或稀硫酸(H2SO4)，原因在于Cl离子为土壤过剩元素，过量引入Cl对作物生长有害；硫酸根则会与Ca
2+
生成不溶性沉淀硫酸钙，影响产品水溶性或分散稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备液体硅钙肥的方法，包括：(1)将白泥、钙源与碱液接触在90-110℃下进行第一反应，得到的第一产物经固液分离后得到第一固体；(2)将所述第一固体制浆得到水浆料，在搅拌条件下将混合酸溶液加入至所述水浆料中进行第二反应，得到的第二产物经固液分离后得到第二液体；(3)使用pH调节剂调节所述第二液体的pH至5.5-10，得到液体硅钙肥。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述钙源为CaO和/或Ca(OH)2；优选地，所述钙源与白泥中活性二氧化硅的摩尔比为(0.8-1.2)：1，优选为(0.9-1)：1。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述白泥主要包含50-80wt％的SiO2，10-40wt％的Al2O3，5-10wt％的碳。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述碱液中的碱选自NaOH、RbOH、CsOH和KOH中的至少一种；优选地，所述碱液中碱的浓度为5-20wt％，更优选为16-18wt％；优选地，所述碱液与白泥的体积质量比为(2.8-3.5)：1(L/kg)，优选为(3-3.2)：1(L/kg)。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一固体中，以SiO2计的有效硅含量为30-50wt％，优选为40-50wt％，以CaO计的钙含量为20-40wt％，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘汇东，陈爱国，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：