【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿业工程，尤其涉及利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法。
技术介绍
1、铁尾矿是铁矿山选矿之后的固体废弃物，全世界每年排放的铁尾矿和废石超过100亿吨。堆放的铁尾矿不仅占用大量的土地资源，并且会对周围的环境造成严重的污染，选矿残留的化学药剂随着时间变化和雨水的冲刷，会渗透到土壤当中，导致土壤污染、种植功能退化、植被死亡，需要大量财物去维护，存在非常严重的安全隐患，因此对铁尾矿进行资源化利用势在必行。
2、植物可以从土壤中获取硅元素，但土壤中硅的溶解度很低，只有溶解于水中的离子或分子状态的硅酸才能被植物吸收。随着近年来农业的快速发展，仅依靠土壤中现存的有效硅提供作物所需的硅元素营养，已经不能满足现代农业生产需要。现有研究发现，铁尾矿中含有si、fe、ca、mg、mn、zn等中微量元素，是维持植物生长和发育的必要元素，并且铁尾矿中含有大量的sio2，因此，如何能够将铁尾矿制备成硅肥不仅能够实现铁尾矿的高效利用，还能解决植物缺乏硅元素的问题。
技术实现思路
1、针对现有铁尾矿堆存量大、污染环境、开发利用率低等问题，本专利技术提出了一种利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，本专利技术将铁尾矿作为一种资源进行利用，合成了一种可供植物吸收利用的硅肥，既缓解了环境压力，降低了铁尾矿的危害，又可实现铁尾矿的资源化利用，带来一定的经济效益。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术提出了一种利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，包括以下步骤：>
4、将高硅铁尾矿粉末与含钙活化剂、碱性激发剂溶液混合，超声处理得到混合物，将所述混合物水热反应，水热反应结束后干燥处理，得到硅肥。
5、进一步地，所述高硅铁尾矿粉末中sio2的含量为40～70％。
6、进一步地，所述高硅铁尾矿粉末与含钙活化剂的质量比为1∶(0.5～1.5)，所述碱性激发剂溶液与含钙活化剂的质量比为1∶(1～3)。
7、进一步地，所述含钙活化剂包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、过氧化钙中的一种或多种。含钙活化剂具有碱性，是钙肥的重要组成部分。这类试剂中如氢氧化钙，可在特定条件下与sio2反应，生成相应的硅酸钙化合物，而硅酸钙化合物同时是硅肥的重要组成成分。含钙活化剂的使用可加速硅肥的制备过程，也可作为制备硅肥的原料发挥作用。
8、进一步地，所述碱性激发剂溶液包括氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、磷酸钠溶液、氨水中的一种或多种。碱性激发剂中较强的碱性可以破坏铁尾矿粉末中的主要成分sio2中的si-o键，使其转化为相应的si-o-h结构，生成相应的硅酸盐，即硅肥的主要组成成分。进一步地，所述超声处理的超声频率为20～40khz，超声时间为5～20min。
9、本专利技术采用超声处理，超声波在传播过程中会引起超声“空化作用”，在该作用下微气泡会破裂且产生冲击波和强射流，对铁尾矿的表面具有冲击破坏的作用，促进铁尾矿固体表面孔裂隙的发展，出现新的反应界面；铁尾矿在含钙活化剂、碱性激发剂浸泡下，在反应的过程中会生成固体，覆盖到铁尾矿表面，超声的空化效应、冲击效应、微射流效应等可在边界层和颗粒表面形成表面蚀斑和边界层空洞，减小边界层厚度并增加界面反应面积，有效降低难溶矿物的罩盖、包裹等不利影响，通过超声波的作用可以破坏矿物表面的覆盖物，达到破碎矿物颗粒的效果，从而使矿物增大与含钙活化剂、碱性激发剂的接触面，暴露新鲜表面。并且，超声波作用可以拓宽化学反应通道，加快化学反应速度，强化物质的传递过程，缩短后续水热反应的时间，节约能源。
10、进一步地，所述水热反应的温度为130～190℃，反应时间为0.5～9h。在此反应过程中，铁尾矿中的sio2与oh-反应生成硅酸盐，二氧化硅与oh-生成硅酸盐的反应是一个熵增反应，其反应δs>0，提高反应温度可使反应向正向进行，提高反应速率。水热反应设置可为反应提供密闭环境，使反应器中的水不被蒸发，保持oh-在反应中有足够的水来扩散到铁尾矿表面。
11、进一步地，所述干燥处理的温度为100～120℃。使用该干燥温度，可除去硅肥中的游离水，使硅肥易于储存和运输。而硅肥中的水合水需更高温度才能去除，但是硅肥中的水合水可使硅肥更好地水化，因此无需去除。本专利技术还提出了一种上述方法制备得到的硅肥。
12、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
13、(1)本专利技术利用高硅铁尾矿生产硅肥的方法简单，成本低，可以有效实现对铁尾矿的回收利用，减少环境压力，降低铁尾矿的危害，又能实现铁尾矿的高效资源利用。
14、(2)本专利技术的方法制备得到的硅肥中有效硅含量为20～31％，既可作肥料，提供养分，又可用作土壤调节剂，改良土壤，具有一定的经济价值，可为企业带来经济收益。
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1.利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述高硅铁尾矿粉末中SiO2的含量为40～70％。
3.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述高硅铁尾矿粉末与含钙活化剂的质量比为1∶(0.5～1.5)，所述碱性激发剂溶液与含钙活化剂的质量比为1∶(1～3)。
4.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述含钙活化剂包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、过氧化钙中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述碱性激发剂溶液包括氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、磷酸钠溶液、氨水中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述超声处理的超声频率为10～40kHZ，超声时间为5～20min。
7.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述水热反应的温度为130～190℃，反
8.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为100～120℃。
9.一种权利要求1～8任一项所述方法制备得到的硅肥。
...【技术特征摘要】
1.利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述高硅铁尾矿粉末中sio2的含量为40～70％。
3.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述高硅铁尾矿粉末与含钙活化剂的质量比为1∶(0.5～1.5)，所述碱性激发剂溶液与含钙活化剂的质量比为1∶(1～3)。
4.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的方法，其特征在于，所述含钙活化剂包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、过氧化钙中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的利用高硅铁尾矿制备硅肥的...
【专利技术属性】
技术研发人员：牛福生，张晋霞，钟全，程泽红，杨超，杨树海，张红梅，牛钰芳，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：
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