一種以礦石為原料制備速效和長(zhǎng)效相結(jié)合的新型復(fù)合肥料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)生態(tài)肥的制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種以礦石為原料制備速效和長(zhǎng) 效相結(jié)合的新型復(fù)合肥料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)。肥料與農(nóng)作物生產(chǎn)緊密相關(guān)，是自然生態(tài)良 性循環(huán)中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，它對(duì)農(nóng)作物、綠色食品生產(chǎn)有重要作用肥料在穩(wěn)定我國(guó)農(nóng)業(yè)的持續(xù) 增長(zhǎng)中起到了舉足輕重的作用。近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)使用的化肥量大幅度增加，傳統(tǒng)無(wú)機(jī)化肥 含有營(yíng)養(yǎng)元素單一或較少，雖然養(yǎng)分含量高，肥效迅速但時(shí)效短，改善土壤的作用不大，甚 至有破壞土壤性質(zhì)的副作用，傳統(tǒng)化肥的大量使用，大大降低了土壤的透氣性及疏松性，使 得土壤結(jié)板，有機(jī)質(zhì)下降，肥力下降。同時(shí)，土壤的理化環(huán)境也發(fā)生變化，酸性增強(qiáng)。土壤酸 化能溶解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并導(dǎo)致有害物質(zhì)的釋放及增強(qiáng)，長(zhǎng)期以來(lái)勢(shì)必影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 相比而言，有機(jī)肥含有幾乎所有的礦質(zhì)元素，是一種完全肥料，雖然有著養(yǎng)分種類多、肥效 長(zhǎng)而穩(wěn)、有著改善土壤性質(zhì)和良好的生態(tài)效益，但其養(yǎng)分含量低效緩，難以滿足作物旺盛生 長(zhǎng)時(shí)對(duì)養(yǎng)分需求，同時(shí)重量、體積大，貯運(yùn)不便。因此，研究見效快、持續(xù)長(zhǎng)久、安全環(huán)保的新 型復(fù)合肥料具有很大的意義。礦物肥含有大量的礦物質(zhì)與有益微生物，含有農(nóng)作物所需的 各種營(yíng)養(yǎng)元素和豐富的有機(jī)質(zhì)，具有無(wú)污染、無(wú)公害、肥效持久，壯苗抗病，改良土壤，提高 產(chǎn)量，改善品質(zhì)等諸多優(yōu)點(diǎn)，又能克服大量使用化肥、農(nóng)藥帶來(lái)的環(huán)境污染，生態(tài)破壞，土壤 地力下降等弊端，是一種綜合傳統(tǒng)無(wú)機(jī)肥和有機(jī)肥的新型復(fù)合肥料，我國(guó)作為世界上礦產(chǎn) 資源種類齊全、儲(chǔ)量豐富的少數(shù)國(guó)家之一，研究發(fā)展礦物肥料已經(jīng)逐步成為了我國(guó)可持續(xù) 農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)支撐。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于礦物肥制備較為成熟的方法有如下幾種：（1) 水熱硫化法。該法在制備過(guò)程中硫化溫度影響大，同時(shí)因管道和閘閥磨蝕嚴(yán)重，硫化溫度對(duì) 浮選指標(biāo)影響大、能耗高，難于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，投入產(chǎn)出比值大，未能得到深入研究和廣 泛應(yīng)用。（2)酸堿浸出法。該工藝處理含金屬礦物時(shí)，由于金屬能形成絡(luò)合物而在溶液中分 散，造成溶液成分復(fù)雜，提取回收流程冗長(zhǎng)，因而不宜用于處理金屬品位高的礦石，工業(yè)實(shí) 施中必須考慮酸堿的有效回收，試劑消耗較大，限制了該工藝的發(fā)展。（3)微生物浸出法。 此法在目前應(yīng)用越來(lái)越廣泛，且具有一定的前景，但技術(shù)障礙因素大，對(duì)技術(shù)、設(shè)備等要求 高，生產(chǎn)費(fèi)用高，很難轉(zhuǎn)入高效的工業(yè)性生產(chǎn)。
[0003] 由上可見，研究通過(guò)礦物制取集速效與長(zhǎng)效功能為一體的復(fù)合肥料的新方法，具 有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種以礦石為原料制備速效和長(zhǎng)效相結(jié)合的新型復(fù)合肥料 的方法，解決傳統(tǒng)無(wú)機(jī)肥緩釋性差，而有機(jī)肥見效慢的問(wèn)題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種以礦石為原料制備速效和長(zhǎng)效相結(jié)合的新型復(fù)合肥料的方法，其特征在于主要由 以下重量份的礦石作為原料:鉀長(zhǎng)石40~50份、磷礦石40~50份、麥飯石10~20份;優(yōu)選的，所 述鉀長(zhǎng)石為含鉀的硅鋁酸鹽礦物，其中氧化鉀含量大于9%;所述磷礦石為常見的磷灰石，主 要成分為磷酸鈣;所述麥飯石為具有生物活性的復(fù)合礦物，以無(wú)機(jī)硅鋁酸鹽為主要成分，除 含有各種大中微量元素外，同時(shí)含有很多其他金屬元素;所述新型復(fù)合肥料的方法，其特征 在于:該復(fù)合肥料的制備過(guò)程分為四個(gè)階段:礦石預(yù)處理階段，磷酸高溫反應(yīng)階段，水浸取 階段，氨水中和及后處理階段； 所述礦石預(yù)處理的具體操作方法為，將磷礦石，麥飯石按比例置于反應(yīng)容器中，加入硫 酸溶液，升溫至35~55°C，反應(yīng)2~4h，待顆粒表面出現(xiàn)的孔洞不再明顯擴(kuò)大時(shí)，抽濾，自然干 燥。
[0006] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)容器為帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)器。
[0007] 優(yōu)選的，所述硫酸溶液的濃度為50~70g/L，硫酸溶液加入量為礦石重量的4~6倍。
[0008] 所述磷酸高溫反應(yīng)階段的具體操作方法為，將鉀長(zhǎng)石與處理后的磷礦石、麥飯石 按比例混合，置于水熱反應(yīng)釜中，加入磷酸溶液，升溫至240~260°C，并恒溫2.5~3.5h，然后 停止加熱，冷卻至室溫，并繼續(xù)反應(yīng)1~2h。
[0009] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)釜為帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜。
[0010] 優(yōu)選的，所述磷酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60~70%，磷酸溶液加入量為礦石總重量的2~ 2.5倍。
[0011] 所述水浸取階段的具體操作方法為，向反應(yīng)體系中加入一定量的水，升溫至65~75 °C，浸取60~70min。再升溫至85~90°C，浸取60~70min。
[0012] 優(yōu)選的，所述水的加入量為礦石總重量的15~20倍。
[0013] 所述氨水中和及后處理階段有以下兩種具體操作方法：（a)將上述混合反應(yīng)物過(guò) 濾，用氨水中和濾液，濾餅干燥后即得富含磷、硅等元素的長(zhǎng)效肥料。濾液經(jīng)蒸發(fā)，進(jìn)一步濃 縮，得到富含氮、磷、鉀等各種營(yíng)養(yǎng)元素的速效復(fù)合肥料。(b)將上述長(zhǎng)效肥與速效肥混合得 到速效與長(zhǎng)效相結(jié)合的復(fù)合肥料。
[0014] 本發(fā)明先對(duì)磷礦石、麥飯石進(jìn)行預(yù)溶，然后用磷酸溶液在高溫下與礦石反應(yīng)，再用 水對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行浸取，提取可溶性氮、磷、鉀及其他元素。最后，用氨水中和浸取濾液。隨 著氨水的加入，H 2P〇4-、HP〇42-逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镻〇43-。其中，H2P〇4-、HP〇4 2-、P〇43-與Ca2+等離子形成沉 淀，最終得到的肥料具有長(zhǎng)效性。而P〇4 3，NH4+等離子形成可溶于水的化合物，最終得到的 肥料具有速效性。而硅元素的存在，也可形成溶解性能具有差異的化合物，實(shí)現(xiàn)速效與長(zhǎng)效 的結(jié)合。通過(guò)控制氨化終點(diǎn)的pH值，可控制速效部分中氮鉀元素與磷元素的相對(duì)含量，也可 控制速效部分與長(zhǎng)效部分的相對(duì)含量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： (1)本發(fā)明中使用的礦石原料來(lái)源廣，成本較低，制肥所用礦石無(wú)需精制，對(duì)材料要求 較低。反應(yīng)過(guò)程可連續(xù)進(jìn)行，制取效率較高。通過(guò)有效的后處理，能達(dá)到環(huán)境友好要求。
[0015] (2)本發(fā)明制備方法中的礦石預(yù)處理過(guò)程，能有效去除礦石中過(guò)量及不必要的金 屬雜質(zhì)，從而防止其對(duì)土壤及植物的不利影響。其中包括以白云石形式存在于磷礦石中的 鎂雜質(zhì)，以及存在于麥飯石中的銅、鈷、鉬、錫等金屬元素。
[0016] (3)本發(fā)明使用的鉀長(zhǎng)石主要成分為K2O · AI2O3 · 6Si〇2,不僅能提供植物生長(zhǎng)所 需的營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)，由于K20不易流失，使其具有良好的緩釋性能。而麥飯石中含有多種植 物生長(zhǎng)所需的常量元素及微量元素，加上反應(yīng)過(guò)程中氮元素的大量引入，使得制備的復(fù)合 肥料能滿足植物生長(zhǎng)的各個(gè)階段。
[0017] (4)本發(fā)明制得的復(fù)合肥料，其具有速效和長(zhǎng)效的雙重優(yōu)勢(shì)。磷酸氫鈣、磷酸鈣等 沉淀物質(zhì)起著長(zhǎng)效肥的作用，保證肥效持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間。磷酸銨，鉀鹽，以銨根、硝酸根粒子存 在的氮元素等，起著速效肥的作用，能保證施肥后迅速減小，盡快地起到防治各種病蟲害的 作用。
[0018] (5)本發(fā)明的制備過(guò)程中，可通過(guò)控制反應(yīng)條件，如氨水的加入量，即反應(yīng)體系的 pH值，來(lái)控制復(fù)合肥料中速效部分和長(zhǎng)效部分的相對(duì)比例。也可通過(guò)反應(yīng)過(guò)程的調(diào)整，得到 速效部分和有效部分相分離的產(chǎn)品。因此，本發(fā)明的方法及產(chǎn)品能較好地滿足各種應(yīng)用需 要。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下所述【具體實(shí)施方式】，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上 的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如下，然而并非用以限定本發(fā)明，任何在不脫離本 發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，利用下述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化 的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以下實(shí)施 例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
[0020] 實(shí)施例1 速效與長(zhǎng)效相結(jié)合的復(fù)合肥料的制備方法:首先，將45kg磷礦石、15kg麥飯石置于帶聚 四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)器中，加入300kg濃度為