【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重金属土壤修复，具体涉及一种以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂的制备方法及其应用。
技术介绍
1、为了应对日益增长的粮食需求，需施用大量化肥，以最大限度地提高农业产量。然而目前化肥功能单一且养分释放过快，如若大量施用会造成肥料利用率低，环境污染等问题。因此，各国开展缓控释肥的研究，其中的包膜型缓控释肥是在肥料颗粒表面包覆一层或多层有机聚合物或无机物，减缓肥料中的营养元素在田地中的溶出速度，以达到缓释效果。近些年，我国在缓控释肥的开发改进方面也有一定研究，但由于起步较晚，因此在选择合理的成膜材料、如何达到缓控效果等方面还存在一定问题，如选用无机物包膜肥料，很容易破损，无法满足作物对养分的长期需求；而当利用有机高分子材料作为膜材时，其膜材主要来源于石油化工，生产成本高且难降解，虽有利用天然高分子材料制备生物基包膜材料，但由于生物材料成分复杂，其缓释效果差。因此研发缓释性能良好的生物基包膜材料，有助于实现化肥的减施增效。
2、磷石膏是湿法硫酸制备磷酸过程中伴生的副产物，磷石膏与磷酸的产量比约为5：1。由于副产量高且产物杂质多难以直接利用造成了巨量的磷石膏堆存。磷石膏堆存，一方面占用大量土地，并对土壤、地下水、地表水，甚至大气等环境造成污染，另一方面磷石膏中富含硫、钙、磷、硅等有用资源，被当作固废闲置造成了资源的浪费。因此，为了尽量减少磷石膏堆存对环境的危害，有效利用磷石膏成为研究热点。
3、电解锰渣是电解锰工业产生的尾渣，每生产1吨电解mno2就会产生7～9吨锰渣，而且随着锰矿品位急剧降低，电解
4、半水硫酸钙晶须，又称烧石膏，是一种硫酸钙晶须的针状纤维单晶体，具有高强度、良好的绝缘性和阻燃性、耐高温、韧性好、无毒、生物相容性好等优点。烧石膏是一种良好的增强增韧无机环保材料，可广泛应用于密封材料、塑料、造纸、催化、隔热阻燃材料、复合材料及医药等高端领域。因此，利用工业废渣磷石膏和电解锰渣来制备烧石膏，不失为拓展磷石膏与电解锰渣综合利用的一条新途径；利用制备的烧石膏经表面修饰改性应用于生物基包膜材料，改进生物材料改性工艺，不失为提供研制环境友好型包膜缓释肥料的一条新思路。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂的制备方法及其应用。
2、一种以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂的制备方法，具体包括如下步骤：
3、(1)将磷石膏与电解锰渣置于行星球磨机中充分球磨后得到烧石膏前驱体；
4、(2)取适量烧石膏前驱体，将其按固液比为1g：5～20ml(优选为1g：9ml)与质量浓度为50％-70％的丙三醇水溶液在超声下混合均匀，得到浆液；
5、(3)将浆液转移至消解罐中，然后将其置于微波消解装置中，升温至90-120℃后，在90-120℃下保温0.5-3h(优选在100℃下保温2h)进行微波反应，微波反应完成后，洗涤、干燥(优选在60℃下干燥6h)得到烧石膏；
6、(4)称取表面改性剂溶于溶剂中后，向其中加入步骤(3)所得烧石膏，在70-100℃恒温水浴下搅拌10-40min(优选在90℃恒温水浴下搅拌25min)，趁热过滤，过滤后的固体真空干燥后(优选在60℃真空干燥箱中干燥12h)，得到改性烧石膏，所述表面改性剂质量占烧石膏质量的5％-15％(优选为8％)；
7、(5)称取适量生物基多元醇与步骤(4)所得改性烧石膏于超声下混合均匀后，再向其中加入异氰酸酯继续混合均匀，真空消泡，制得以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂。
8、进一步的，所述步骤(5)中生物基多元醇为蓖麻油、大豆油或棕榈油；所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或2,4-甲苯二异氰酸酯。
9、进一步的，所述步骤(3)中洗涤为：先用沸水洗涤三次，再用无水乙醇超声分散后，用无水乙醇洗涤一次。
10、进一步的，所述步骤(1)中磷石膏与电解锰渣的质量比为(3～7)：1，优选为4：1。
11、进一步的，所述步骤(3)中升温程序为在10min升温至90-120℃，然后保温0.5-3h。
12、进一步的，所述步骤(4)中表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、油酸钠中的一种，优选为硬脂酸钠。
13、进一步的，所述步骤(5)中改性烧石膏的质量占生物基多元醇和异氰酸酯总质量的1％-7％；生物基多元醇和异氰酸酯的质量比为(1-10)：2，优选为3：2。
14、进一步的，所述步骤(1)中球磨条件为：球料比为10：1，转速300r/min，球磨时间为0.5-1h。
15、本专利技术还提供了上述制备方法得到的肥料缓释剂在化肥缓释中的应用，优选为在尿素缓释中的应用。
16、进一步的，所述应用为采用常规方法将上述制备方法得到的肥料缓释剂以包膜涂层形式包裹在化肥表面。
17、更进一步的，所述应用的具体操作为：在喷雾造粒机中放入化肥，开启加热器使化肥微粒流化后，向其中加入上述制备方法得到的肥料缓释剂，然后固化得到包裹有包膜涂层的化肥微粒。
18、所述应用中，为进一步的降低养分初期释放率，在包裹肥料缓释剂的包膜涂层前，按照同样的方法先在化肥微粒表面包裹空白组缓释剂的包膜涂层后，再向其中加入上述制备方法得到的肥料缓释剂，然后固化得到包裹有两层包膜涂层的化肥微粒，所述空白组缓释剂为在步骤(5)基础上，不加入改性烧石膏得到的缓释剂。
19、本专利技术以电解锰渣和磷石膏为基体制备肥料缓释剂，先通过微波反应将电解锰渣与磷石膏中的caso4·2h2o转化成半水硫酸钙晶须(烧石膏)，再将烧石膏进行表面修饰，用于以生物基多元醇和异氰酸经缩聚反应生成生物基聚氨酯的疏水改性，从而研制出肥料缓释剂。本专利技术利用电解锰渣与磷石膏等工业废渣制备的肥料缓释剂，不仅能有效减少现有电解锰渣与磷石膏堆放造成的环境污染和资源浪费的现象，还能在一定程度上解决化肥行业肥效流失过快等技术问题。同时该技术工艺简易且原料廉价易得，能耗低。该肥料缓释剂可被生物降解，因而不会对环境造成有害影响，无二次污染。
20、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下优点和有益效果：
21、(1)与现有工艺相比，本专利技术采用球磨-微波耦合技术生产烧石膏，生产工艺简单，在醇体系下进行反应，反应条件温和，对设备无腐蚀且醇类可循环利用；
22、(2)以生物基多元醇合成环境友好型聚氨酯材料，并引入改性烧石膏(纤维微纳米颗粒)构建疏水表面，用于制备包膜改良材料(肥料)的缓释剂；不同含量的改性烧石膏作用于缓释剂，与其充分接触，形成致密的缓释薄膜，从而降低其吸水率，以提高包膜材料表面疏水性，从而使包膜后的改良材料(肥料)养分释放周本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂的制备方法，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷石膏与电解锰渣的质量比为（3~7）：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、油酸钠中的一种；所述生物基多元醇为蓖麻油、大豆油或棕榈油；所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或2,4甲苯二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中改性烧石膏的质量占生物基多元醇和异氰酸酯总质量的1%-7%；所述生物基多元醇和异氰酸酯的质量比为（1-10）：2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的球磨条件为：球料比为10：1，转速300r/min，球磨时间为0.5-1h。
6.一种权利要求1-5任一项所述制备方法得到的以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂在化肥缓释中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用为：采用常规方法将权利要求1-5任一项所述制备方法得到的
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用的具体操作为：在喷雾造粒机中放入化肥，开启加热器使化肥微粒流化后，向其中加入权利要求1-5任一项所述制备方法得到的以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂，然后固化得到包裹有包膜涂层的化肥微粒。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用中，为进一步的降低养分初期释放率，在包裹权利要求1-5任一项所述制备方法制得的肥料缓释剂的包膜涂层前，按照同样的方法先在化肥微粒表面包裹空白组缓释剂的包膜涂层后，再向其中加入权利要求1-5任一项所述制备方法得到的肥料缓释剂，然后固化得到包裹有两层包膜涂层的化肥微粒，所述空白组缓释剂为在步骤（5）基础上，不加入改性烧石膏得到的缓释剂。
...【技术特征摘要】
1.一种以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂的制备方法，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷石膏与电解锰渣的质量比为（3~7）：1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面改性剂为硬脂酸、硬脂酸钠、油酸钠中的一种；所述生物基多元醇为蓖麻油、大豆油或棕榈油；所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯或2,4甲苯二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中改性烧石膏的质量占生物基多元醇和异氰酸酯总质量的1%-7%；所述生物基多元醇和异氰酸酯的质量比为（1-10）：2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的球磨条件为：球料比为10：1，转速300r/min，球磨时间为0.5-1h。
6.一种权利要求1-5任一项所述制备方法得到的以电解锰渣和磷石膏为基础的肥料缓释剂在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，王婷，金舜铂，沙霞，官微微，杨晨景，黄子权，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：
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