本发明专利技术公开了一种利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，属于化工、农业、固体废弃物以及环境领域。本发明专利技术将含硅镁矿物预处理成矿物粉体，采用酸浸取矿物粉体，固液分离后的酸液进行浓缩处理获得镁盐结晶产物，镁盐结晶产物与氨水反应获得氢氧化镁和铵盐；固液分离后的固体残留物与氢氧化钠反应生成硅酸钠粉体；用矿物粉体分别包裹硅酸钠、包裹氢氧化镁、包裹铵盐和包裹镁盐结晶产物；最后用矿物粉体再包裹多种芯子组成包膜缓释复合肥料。本发明专利技术采用高效、廉价的天然和半天然材料作为包膜材料，实现了工业产业与农业产业的有效融合，具有显著的产业价值和应用前景。具有显著的产业价值和应用前景。具有显著的产业价值和应用前景。
【技术实现步骤摘要】
利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法
[0001]本专利技术涉及利用含硅镁的矿物原位制备矿粉包裹硅镁缓释肥的方法，属于化工、农业、固体废弃物以及环境领域。
技术介绍
[0002]包膜缓控释肥是通过各种调节机制使肥料养分释放速率延缓、延长作物对肥料养分的吸收周期、使得肥料养分释放速率与作物需求同步的肥料，控释肥料是缓释肥料的高级形式。在产量相同的情况下，施用包膜缓控释肥可节肥30％～40％，减轻肥料过度施用对环境的污染，同时还具有省工省时、节约运输和施用成本的优势。发展到目前，包膜缓控释肥主要集中在包膜材料的选用、研制和控释机制的研究工作上。
[0003]利用不同的技术方法提高肥料利用率是研究如何阻止或减少养分流失问题的核心，而缓释/控释肥料又是解决这一核心问题的重要手段。1964年美国ADM(Archer Daniels Midland, 简称ADM)公司首先在世界上实现聚合物包膜肥料的工业化生产。目前，己应用和正研究的缓/控释肥料的包膜材料可分为无机(矿)物粉末、有机高分子聚合物、环境友好型材料(有机无机复合物)三大类。一般说来，有机物形成的包膜比硫磺等无机物形成的包膜具有更好的阻水性能，包膜表面更光滑更薄，缓释效果也更好。有机高分子聚合物作为包膜材料的优点是控释效果好，通过调整包膜液的组分及配比，能够达到按照作物需肥规律释放养分。其缺点是高分子聚合物成本高，包膜工艺复杂，残留在土壤中的聚合物空壳不易降解，容易造成土壤环境污染。且由于目前高分子聚合物包膜控释肥料存在生产工艺复杂、成本过高、有些包膜材料对环境不友好等方面的不足，限制了这些肥料在大田作物上的广泛使用。无机(矿)物作为包膜材料的优点是材料来源广泛、价格低，肥料养分释放完了以后，残留在土壤中空壳能够自行破碎，不仅对土壤环境无污染而且还有改善土壤结构、提供某些微量元素的作用。因此，无机(矿)物型包膜材料的研究将会有广阔的发展前景。为此，寻找高效、廉价的天然和半天然材料作为包膜材料来研制包膜控释肥料是新型肥料的重要方向。
[0004]我国有储量巨大的含硅镁矿物，如蛇纹石矿，菱镁矿、白云石、海泡石、滑石、镁橄榄石、水氯镁石和光卤石矿等。蛇纹石矿的化学通式可表示为Mg6Si4O
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(OH)8的1:1型层状构造硅酸盐矿物。蛇纹石属于弱碱性矿物，其中SiO2含量大于30％。菱镁矿是碳酸盐矿物，组成主要是MgCO3，其中MgO含量可达47％，SiO2含量可达8％。白云石也是碳酸盐矿物，其化学成分为CaMg(CO3)2。MgO含量达21％以上。海泡石是一种纤维状含水富镁硅酸盐天然矿物，化学式可表示为Mg8(OH2)4[Si6O
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]2(OH)4·
8H2O，其中SiO2含量达54
‑
60％，MgO含量可达20％。滑石是一种常见的层状结构硅酸盐矿物，化学式为Mg6Si8O
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(OH)4，滑石一般呈块状、叶片状、纤维状或放射状，MgO含量达31％，SiO2含量可达63％。镁橄榄石是以氧化镁和二氧化硅为主的矿物，理论化学式为2MgO
·
SiO2。其中MgO含量可达57％，SiO2含量可达42％。水氯镁石含镁11.96％，主要成分为MgCl2·
6H2O。光卤石矿是卤化物矿物，主要成分为KCl
·
MgCl2·
6H2O，含镁8.7％。
[0005]以蛇纹石矿为例，由于一直没有良好的资源开发技术，蛇纹石矿尾矿的综合利用一直是亟待解决的问题。
[0006]同时，由于蛇纹石矿具有叶片状或磷片状晶体，分化层较大，我国均为露天开采，在开采过程中产生大量碎矿石，粒度大于2～3cm，一般称为蛇纹石粉矿或尾矿，约占开采量的1/3～1/2，常被当作废料抛弃，既浪费矿产资源又积占开采面和农田。
技术实现思路
[0007][0008]为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，用酸浸取含硅镁矿物或尾矿，接着进行过滤，实现固液分离。通过错流浸取含硅镁矿物或尾矿，一方面可以降低酸度；另一方面，可以有效地富集浸取溶液中镁离子浓度。本专利技术用氢氧化镁包裹硅酸钠固体颗粒，在施加到南方土壤中，避免酸性溶液直接接触硅酸钠而降低其溶解效率。当氢氧化镁在酸性溶液中溶解，其形成一个缓冲溶液区，其在缓冲区的pH＝5
‑
10有利于硅酸钠的溶解。另外，含硅镁矿物或尾矿原位制备高效Mg(OH)2包裹Na2SiO3的复合肥，这样可以避免两者直接接触产生盐析效应，从而降低硅酸钠可溶性。本专利技术将含硅镁矿物或尾矿资源化，提高了矿物资源的综合利用能力，降低了材料成本，提高产品附加值。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]一种利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，将含硅镁矿物经过预处理制成矿物粉体，酸浸取所述矿物粉体，利用固液分离后的酸液进行浓缩处理，获得镁盐结晶产物，所述镁盐结晶产物与氨水反应获得氢氧化镁和铵盐；所述固液分离后的固体残留物中富含 SiO2，将固体残留物与氢氧化钠反应生成硅酸钠粉体；用所述矿物粉体分别包裹硅酸钠形成芯子1，包裹氢氧化镁形成芯子2，包裹铵盐形成芯子3，包裹镁盐结晶产物形成芯子4；最后用所述矿物粉体再包裹芯子1、芯子2、芯子3和芯子4，组成包膜缓释复合肥料。
[0011]优选地，所述的含硅镁矿物包括蛇纹石矿、菱镁矿、白云石、海泡石、滑石、镁橄榄石、水氯镁石和光卤石矿中的至少一种矿物及其尾矿。
[0012]优选地，酸浸取采用的所述酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸和碳酸中任意一种无机酸或任意多种的混合酸；或者，所述酸为草酸、酒石酸、醋酸、硼酸、柠檬酸、甲酸中任意一种有机酸或任意多种的混合酸。
[0013]优选地，在进行酸浸取之前，所述含硅镁矿物预处理条件是：
[0014]将矿物破碎后，进行球磨处理1
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2小时，颗粒的尺寸全部通过100～200目的筛子过筛，得球磨活化的预处理的矿物粉体，备用；
[0015]优选地，还能继续将矿物粉体进行煅烧处理，温度为300～800℃，煅烧时间为15～180 min，得到煅烧活化预处理的矿物粉体，备用。
[0016]优选地，所述矿物粉体与酸的浸取可采用两种方式中的任意一种：错流浸取和球磨浸取；
[0017]错流浸取温度为50～100℃，时间为10～250min，矿物粉体与酸的固液比采用矿物粉体固体质量与酸液体积比为0.1:10～1:10(g/mL)，矿物粉体与酸的混合液的搅拌速度为 100～500rpm，采用酸的质量百分比浓度为：硫酸0.5～98wt.％、盐酸1～37wt.％、硝酸0.5
～63wt.％、磷酸1～98wt.％、碳酸0.01～0.033mol/L或醋酸5～17.5mol/L；通过错流浸取矿物粉体，错流浸取的次数为1～10次；
[0018]球磨浸取是将酸和矿物粉体进行球磨混匀，控制添加量按照矿物粉体与酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，其特征在于：将含硅镁矿物经过预处理制成矿物粉体，酸浸取所述矿物粉体，利用固液分离后的酸液进行浓缩处理，获得镁盐结晶产物，所述镁盐结晶产物与氨水反应获得氢氧化镁和铵盐；所述固液分离后的固体残留物中富含SiO2，将固体残留物与氢氧化钠反应生成硅酸钠粉体；用所述矿物粉体分别包裹硅酸钠形成芯子1，包裹氢氧化镁形成芯子2，包裹铵盐形成芯子3，包裹镁盐结晶产物形成芯子4；最后用所述矿物粉体再包裹芯子1、芯子2、芯子3和芯子4，组成包膜缓释复合肥料。2.根据权利要求1所述利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，其特征在于：所述的含硅镁矿物包括蛇纹石矿、菱镁矿、白云石、海泡石、滑石、镁橄榄石、水氯镁石和光卤石矿中的至少一种矿物及其尾矿。3.根据权利要求1所述利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，其特征在于：酸浸取采用的所述酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸和碳酸中任意一种无机酸或任意多种的混合酸；或者，所述酸为草酸、酒石酸、醋酸、硼酸、柠檬酸、甲酸中任意一种有机酸或任意多种的混合酸。4.根据权利要求1所述利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，其特征在于：在进行酸浸取之前，所述含硅镁矿物预处理条件是：将矿物破碎后，进行球磨处理1
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2小时，颗粒的尺寸全部通过100～200目的筛子过筛，得球磨活化的预处理的矿物粉体，备用；或者，继续将矿物粉体进行煅烧处理，温度为300～800℃，煅烧时间为15～180min，得到煅烧活化预处理的矿物粉体，备用。5.根据权利要求1所述利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，其特征在于：所述矿物粉体与酸的浸取可采用两种方式中的任意一种：错流浸取和球磨浸取；错流浸取温度为50～100℃，时间为10～250min，矿物粉体与酸的固液比采用矿物粉体固体质量与酸液体积比为0.1:10～1:10(g/mL)，矿物粉体与酸的混合液的搅拌速度为100～500rpm，采用酸的质量百分比浓度为：硫酸0.5～98wt.％、盐酸1～37wt.％、硝酸0.5～63wt.％、磷酸1～98wt.％、碳酸0.01～0.033mol/L或醋酸5～17.5mol/L；通过错流浸取矿物粉体，错流浸取的次数为1～10次；球磨浸取是将酸和矿物粉体进行球磨混匀，控制添加量按照矿物粉体与酸的固液比计算，采用矿物粉体固体质量与酸液体积比为1:5
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1:20(g/mL)，球磨时间0.03
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2小时。6.根据权利要求1所述利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，其特征在于：将酸浸后的矿物粉体进行固液分离，浸取溶液进行结晶蒸发工艺或者减压蒸发结晶工艺，加热温度为50～100℃，时间为15～200min，然后冷却获得镁盐结晶产物。7.根据权利要求1所述利用含硅镁矿物粉体包裹硅镁缓释肥的制备方法，其特征在于：所述镁盐结晶产物与氨水反应获得氢氧化镁和铵盐；其中，当采用Mg
2+
离子浓度1.1～1.7moL/L时，氨镁摩尔比1:1～8:1，反应温度10～80℃，反应时间10～60min；当采用Mg
2+
的浓度不低于2mol/L时，氨镁摩尔比为1:1～8:1，反应温度为40
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60℃，反应时间10～60min；然后进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱萍，夏斌，刘强，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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