一種以礦石為原料制備速效和長效相結合的新型復合肥料的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無機生態肥的制備領域，尤其是涉及一種以礦石為原料制備速效和長 效相結合的新型復合肥料的方法。
【背景技術】
[0002] 我國是農業大國，農業是我國的基礎。肥料與農作物生產緊密相關，是自然生態良 性循環中的基礎環節，它對農作物、綠色食品生產有重要作用肥料在穩定我國農業的持續 增長中起到了舉足輕重的作用。近年來，我國農業使用的化肥量大幅度增加，傳統無機化肥 含有營養元素單一或較少，雖然養分含量高，肥效迅速但時效短，改善土壤的作用不大，甚 至有破壞土壤性質的副作用，傳統化肥的大量使用，大大降低了土壤的透氣性及疏松性，使 得土壤結板，有機質下降，肥力下降。同時，土壤的理化環境也發生變化，酸性增強。土壤酸 化能溶解營養物質，并導致有害物質的釋放及增強，長期以來勢必影響農業的可持續發展。 相比而言，有機肥含有幾乎所有的礦質元素，是一種完全肥料，雖然有著養分種類多、肥效 長而穩、有著改善土壤性質和良好的生態效益，但其養分含量低效緩，難以滿足作物旺盛生 長時對養分需求，同時重量、體積大，貯運不便。因此，研究見效快、持續長久、安全環保的新 型復合肥料具有很大的意義。礦物肥含有大量的礦物質與有益微生物，含有農作物所需的 各種營養元素和豐富的有機質，具有無污染、無公害、肥效持久，壯苗抗病，改良土壤，提高 產量，改善品質等諸多優點，又能克服大量使用化肥、農藥帶來的環境污染，生態破壞，土壤 地力下降等弊端，是一種綜合傳統無機肥和有機肥的新型復合肥料，我國作為世界上礦產 資源種類齊全、儲量豐富的少數國家之一，研究發展礦物肥料已經逐步成為了我國可持續 農業發展的重要技術支撐。目前，國內外對于礦物肥制備較為成熟的方法有如下幾種：（1) 水熱硫化法。該法在制備過程中硫化溫度影響大，同時因管道和閘閥磨蝕嚴重，硫化溫度對 浮選指標影響大、能耗高，難于實現規模化生產，投入產出比值大，未能得到深入研究和廣 泛應用。（2)酸堿浸出法。該工藝處理含金屬礦物時，由于金屬能形成絡合物而在溶液中分 散，造成溶液成分復雜，提取回收流程冗長，因而不宜用于處理金屬品位高的礦石，工業實 施中必須考慮酸堿的有效回收，試劑消耗較大，限制了該工藝的發展。（3)微生物浸出法。 此法在目前應用越來越廣泛，且具有一定的前景，但技術障礙因素大，對技術、設備等要求 高，生產費用高，很難轉入高效的工業性生產。
[0003] 由上可見，研究通過礦物制取集速效與長效功能為一體的復合肥料的新方法，具 有很大的現實意義。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種以礦石為原料制備速效和長效相結合的新型復合肥料 的方法，解決傳統無機肥緩釋性差，而有機肥見效慢的問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案： 一種以礦石為原料制備速效和長效相結合的新型復合肥料的方法，其特征在于主要由 以下重量份的礦石作為原料:鉀長石40~50份、磷礦石40~50份、麥飯石10~20份;優選的，所 述鉀長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合礦物，以無機硅鋁酸鹽為主要成分，除 含有各種大中微量元素外，同時含有很多其他金屬元素;所述新型復合肥料的方法，其特征 在于:該復合肥料的制備過程分為四個階段:礦石預處理階段，磷酸高溫反應階段，水浸取 階段，氨水中和及后處理階段； 所述礦石預處理的具體操作方法為，將磷礦石，麥飯石按比例置于反應容器中，加入硫 酸溶液，升溫至35~55°C，反應2~4h，待顆粒表面出現的孔洞不再明顯擴大時，抽濾，自然干 燥。
[0006] 優選的，所述反應容器為帶聚四氟乙烯內襯的反應器。
[0007] 優選的，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] 所述磷酸高溫反應階段的具體操作方法為，將鉀長石與處理后的磷礦石、麥飯石 按比例混合，置于水熱反應釜中，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，并繼續反應1~2h。
[0009] 優選的，所述反應釜為帶聚四氟乙烯內襯的反應釜。
[0010] 優選的，所述磷酸溶液的質量分數為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)將上述混合反應物過 濾，用氨水中和濾液，濾餅干燥后即得富含磷、硅等元素的長效肥料。濾液經蒸發，進一步濃 縮，得到富含氮、磷、鉀等各種營養元素的速效復合肥料。(b)將上述長效肥與速效肥混合得 到速效與長效相結合的復合肥料。
[0014] 本發明先對磷礦石、麥飯石進行預溶，然后用磷酸溶液在高溫下與礦石反應，再用 水對反應產物進行浸取，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-逐漸轉變為P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，實現速效與長效 的結合。通過控制氨化終點的pH值，可控制速效部分中氮鉀元素與磷元素的相對含量，也可 控制速效部分與長效部分的相對含量。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果： (1)本發明中使用的礦石原料來源廣，成本較低，制肥所用礦石無需精制，對材料要求 較低。反應過程可連續進行，制取效率較高。通過有效的后處理，能達到環境友好要求。
[0015] (2)本發明制備方法中的礦石預處理過程，能有效去除礦石中過量及不必要的金 屬雜質，從而防止其對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，以及存在于麥飯石中的銅、鈷、鉬、錫等金屬元素。
[0016] (3)本發明使用的鉀長石主要成分為K2O · AI2O3 · 6Si〇2,不僅能提供植物生長所 需的營養元素，同時，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 物生長所需的常量元素及微量元素，加上反應過程中氮元素的大量引入，使得制備的復合 肥料能滿足植物生長的各個階段。
[0017] (4)本發明制得的復合肥料，其具有速效和長效的雙重優勢。磷酸氫鈣、磷酸鈣等 沉淀物質起著長效肥的作用，保證肥效持續較長時間。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)本發明的制備過程中，可通過控制反應條件，如氨水的加入量，即反應體系的 pH值，來控制復合肥料中速效部分和長效部分的相對比例。也可通過反應過程的調整，得到 速效部分和有效部分相分離的產品。因此，本發明的方法及產品能較好地滿足各種應用需 要。
【具體實施方式】
[0019] 以下所述【具體實施方式】，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上 的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如下，然而并非用以限定本發明，任何在不脫離本 發明技術方案范圍內，利用下述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化 的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以下實施 例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
[0020] 實施例1 速效與長效相結合的復合肥料的制備方法:首先，將45kg磷礦石、15kg麥飯石置于帶聚 四氟乙烯內襯的反應器中，加入300kg濃度為