专利名称：硅酸化肥及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种化肥及其制备方法，具体说是一种硅酸化肥及其制备方法。
背景技术：
众所周知，植物的机体中都包含有一定数量的二氧化硅，二氧化硅是植物机体的重要组成物质。植物在其生长过程中需要不断地从周围环境吸收二氧化硅，植物吸收的二氧化硅来源于溶解于土壤水份中的硅酸。研究表明，溶解于自然水体中的二氧化硅实际上是以硅酸的形态存在。土壤中的二氧化硅的含量很高，但土壤中的二氧化硅并不能直接溶解于水，二氧化硅要先与水发生水合反应生成硅酸后才能溶解于水，但是在自然条件下二氧化硅的水合反应是极其缓慢的，释放的硅酸非常稀少，以致土壤水份中二氧化硅的含量常常不能满足植物生长的需要。因此农业生产需要使用硅肥。现在的硅肥均是以硅酸钙作为有效成分制成，但是硅酸钙的水解反应是一种平衡常数很小的可逆反应，硅酸钙向周围水体释放的硅酸量非常有限，而且硅酸钙本身具有很强的水凝性，硅酸钙分子与水分子反应后会形成坚固的立体网状结构，因而硅酸钙在水中会逐渐结块变硬，失去原有的水解活性，由于这个原因，含在硅酸钙中的所谓“有效二氧化硅”的真正有效利用率不到其实际含量的10％，这就造成了很大的浪费。而且现有的以硅酸钙为有效成份的各种硅肥均呈碱性，不能与氮肥、磷肥混合使用，一般只能作为基肥单独使用。而以硅酸为有效成分的化肥，目前尚未见有报道。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种硅酸化肥及其制备方法。本发明的硅酸化肥的有效成分是硅酸，而且硅酸含量高，成品呈微酸性。本发明以硅酸钠或含硅酸钙的料块为原料，通过酸中和硅酸盐制备硅酸胶体溶液，再将溶液中的硅酸凝聚沉淀，就得到硅酸含量很高的硅酸化肥。
制备硅酸化肥的原理是在水溶液中，用无机酸中和硅酸盐，生生成硅酸的胶体溶液；再用动物胶凝聚沉淀法或加热胶凝沉淀法破坏胶体溶液使硅酸沉淀，再经过滤、洗涤、中和、干燥、粉碎就得到硅酸化肥，虽然在有些情况下这两种沉淀硅酸的方法都可以用，但从工艺角度看，动物胶凝聚沉淀法优点较多。动物胶是从动物的皮或骨提取的蛋白质，工业品名为‘明胶’和‘牛皮胶’的都属于动物胶；。制备硅酸化肥时，适用的硅酸盐为硅酸钠和硅酸钙，适用的无机酸为硫酸、盐酸、磷酸和碳酸(可由二氧化碳加水形成)。
本发明的技术方案。硅酸化肥，其特征在于，该硅酸化肥的硅酸含量≥10％，饱和浸出液的PH值≤6.5。
上述硅酸化肥的制备方法，按下述步骤制备a、取硅酸钠或含硅酸钙的料块为原料，得A品；b、将A品中和，制成硅酸胶体溶液，得B品；c、将B品进行沉淀处理，所得物品为C品；d、将C品过滤、洗涤、中和，得D品；e、将D品干燥、粉碎得成品。
上述的硅酸化肥制备方法中，所述的A品为硅酸钠时；步骤b为将A品制成浓度为10-40％的硅酸钠溶液，加入硫酸或盐酸，使中和后的溶液的PH值不超过7，得到的硅酸胶体溶液作为B品；步骤c有c1和c2两种沉淀方法c1为加热胶凝沉淀法，该方法是将B品加热、保温，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；c2是动物胶凝聚沉淀法，该方法是向B品加入硫酸或盐酸，使硅酸胶体溶液的酸度达到0.05-2摩尔/升，再加入浓度为1-4％的动物胶溶液，再加热、保温，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；步骤d为将C品过滤得到沉淀物滤饼，洗涤滤饼以去除可溶解的盐类杂质，再用氨水洗涤滤饼，至洗水显中性或微碱性时，过滤得D品。
上述的硅酸化肥制备方法，所述的步骤c中加热胶凝沉淀法是将B品加热到80-100℃、保温1-4小时，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；动物胶凝聚沉淀法是向B品加入硫酸或盐酸，使硅酸胶体溶液的酸度达到0.05-2摩尔/升，再加入浓度为1-4％、硅酸胶体溶液体积量5-50％的动物胶溶液，再加热到60-80℃、保温1-2小时，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；所述的步骤d为将C品过滤得到沉淀物滤饼，洗涤滤饼以去除可溶解的盐类杂质，再用浓度为5-10％氨水洗涤滤饼，至洗水显中性或微碱性时，过滤得D品。
上述的硅酸化肥制备方法中，所述的A品为含硅酸钙的料块时；将A品中和，制成硅酸胶体溶液，有三种方法；一种是硫酸中和法，对应的步骤b为，将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量5～20倍的水，边搅拌边加入硫酸，至溶液的PH值≤6.5时，停止加酸，过滤，得到的滤渣为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；对应的步骤c为，采用动物胶凝聚沉淀法，该方法是向B液中加入硫酸，使B液的酸度达到0.05-2摩尔/升，再加入浓度为1-4％、B液体积量5-50％的动物胶溶液，再加热、保温，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，搅拌均匀，得到的物品为C品；对应的步骤d为，将C品过滤得到沉淀物滤饼，水洗滤饼除酸，再用氨水洗涤滤饼，至洗水显中性或微碱性时，过滤得D品；一种是二氧化碳中和法，对应的步骤b为，将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量5～20倍的水，边搅拌边通入二氧化碳气体，至溶液的PH值≤6.5时，停止通气，过滤，得到的滤渣为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；对应的步骤c为，采用胶凝沉淀法，该方法是将B液加热、保温，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，搅拌均匀，得到的物品为C品；对应的步骤d为，将C品过滤得到沉淀物滤饼，得D品；一种是磷酸中和法，对应的步骤b为，将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量5～20倍的水，边搅拌边加入磷酸，至溶液的PH值为4.5-6时，停止加酸，过滤，得到的滤渣为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；对应的步骤c为，采用胶凝沉淀法，该方法是将B液加热、保温，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，搅拌均匀，得到的物品为C品；对应的步骤d为，将C品过滤得到沉淀物滤饼，得D品；上述的硅酸化肥制备方法中。采用硫酸中和法时；对应的步骤c中，所述的加热、保温，是加热到60-80℃、保温1-2小时；对应的步骤d中，所述的用氨水洗涤滤饼，是用浓度5-10％氨水洗涤滤饼；采用二氧化碳中和法时；对应的步骤c中，所述的加热、保温，是加热到80-100℃、保温1-4小时；采用磷酸中和法时对应的步骤c中，所述的加热、保温，是加热到80-100℃、保温1-4小时。
前述的硅酸化肥制备方法中，步骤a中所述的含硅酸钙的料块是炼铁炉渣、黄磷炉渣或锰铁炉渣的渣块，还可以是用石灰石和粘土烧制的料块。
本发明制备方法中硅酸钠溶液与酸发生中和反应生成硅酸的胶体溶液，化学反应式为，Na2SiO3+H2SO4→Na2SO4+H2SiO3，Na2SiO3+2HCl→2NaCl+H2SiO3；用硫酸与硅酸钙发生中和反应生成硅酸的胶体溶液，化学反应式为，CaSiO3+H2SO4+2H2O→CaSO4·2H2O↓+H2SiO3；用磷酸与硅酸钙发生中和反应生成硅酸的胶体溶液，化学反应式为，CaSiO3+H3PO4+2H2O→CaHPO4·2H2O↓+H2SiO3；用二氧化碳与硅酸钙发生中和反应生成硅酸的胶体溶液，化学反应式为，CaSiO3+CO2+H2O→CaCO3↓+H2SiO3。
与现有技术相比，本发明提供的是一种以硅酸为有效成分的硅酸化肥。本发明的硅酸化肥中硅酸含量高，成品呈微酸性。本发明是以硅酸钠或含硅酸钙的料块为原料，通过酸中和硅酸盐制备硅酸胶体溶液，再将硅酸的胶体溶液凝聚沉淀，就得到硅酸含量很高的硅酸化肥。采用本发明制备的硅酸化肥具有以下特点。
1、本发明的硅酸化肥中，硅酸的最高含量可达98％以上。施于田间后不结块、不变质、长期有效。其中二氧化硅的利用率可达100％，大大高于现有的硅酸钙化肥。有效成分硅酸的含量高，利用率高。
2、本发明的硅酸化肥，溶解度适中，肥效快，既能满足植物生长的需要，又不易被大雨冲走流失。既可作基肥，又可作追肥。
3、施用本发明的硅酸化肥，可使土壤水份中的二氧化硅的含量达到和超过250mgsio2/升的“临界值”，有利于最大限度地发挥硅肥的增产效果。
4、本发明的硅酸化肥呈微酸性，可以与氮肥、磷肥、钾肥等常用化肥配制成复合肥料，使用更方便。
5、本发明的制作方法简单，投资小，生产成本低。
具体实施例方式
实施例1。用硅酸钠制备硅酸化肥(加热胶凝沉淀法)。
a、取固体硅酸钠(Na2SiO3·9H2O)为原料，得A品；b、将A品制成浓度为25％的硅酸钠溶液，加入盐酸进行中和反应，使硅酸钠溶液的PH值不超过6.5，得到的硅酸胶体溶液作为B品；化学反应式为Na2SiO3+2HCl→2NaCl+H2SiO3；c、用加热胶凝沉淀法，将B品转入沉淀槽，加热到80-100℃、保持温度3小时，待B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品作为C品；d、将C品送入真空过滤机过滤，用清水洗涤沉淀物以脱除可溶解的盐类杂质，然后继续用浓度为8％的稀氨水洗涤沉淀物，待洗水呈微碱性时，停止洗涤，过滤得D品；e、将D品干燥、粉碎，得到硅酸化肥颗粒。该硅酸化肥的硅酸含量为82％，饱和浸出液的PH值为5.5。饱和浸出液中的二氧化硅的浓度为360mgsio2/升。
实施例2。用硅酸钠制备硅酸化肥(动物胶凝聚沉淀法)。
a、取固体硅酸钠为原料，得A品；b、将A品制成浓度为25％的硅酸钠溶液，加入硫酸进行中和反应，使硅酸钠溶液的PH值不超过6.5，得到的硅酸胶体溶液作为B品；化学反应式为Na2SiO3+H2SO4→Na2SO4+H2SiO3；c、用动物胶凝聚沉淀法，向B品加入硫酸使硅酸胶体溶液的酸度达到0-1摩尔/升，再加入浓度为2％、硅酸胶体溶液体积量10％的动物胶溶液，再加热到60-80℃、保持温度1小时，待B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；动物胶是从动物的皮或骨中提取的蛋白质，可以用市售的牛皮胶或明胶等；
d、将C品送入真空过滤机过滤，用清水洗涤沉淀物以脱除可溶解的盐类杂质，然后继续用浓度8％的稀氨水洗涤沉淀物，待洗水呈微碱性时，停止洗涤，过滤得D品；e、将D品干燥、粉碎，得到硅酸化肥颗粒。该硅酸化肥的硅酸含量为98.7％，饱和浸出液的PH值为5.5，饱和浸出液中的二氧化硅的浓度为390mgsio2/升。
实施例3。用含硅酸钙的料块制备硅酸化肥(硫酸中和法)。
a、取炼铁炉渣(也可以是黄磷炉渣或锰铁炉渣，还可以是用石灰石和粘土烧制的料块)为原料，得A品；b、将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量10倍的水，边搅拌边加入硫酸，至溶液的PH值≤6.5时，停止加酸，过滤，得到的滤渣是富含硅酸的硫酸钙沉淀，作为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；化学反应式为，CaSiO3+H2SO4+2H2O→CaSO4·2H2O↓+H2SiO3；c、用动物胶凝聚沉淀法，向B液中加入硫酸，使B液的酸度达到1摩尔/升，再加入浓度为1％、B液体积量10％的动物胶溶液，再加热到60-80℃、保温，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，搅拌均匀，使硅酸沉淀吸附在硫酸钙沉淀上，得到的物品为C品；动物胶可以用牛皮胶或明胶等；d、将C品送入真空过滤机过滤，得到沉淀物滤饼，水洗滤饼除去残余硫酸，用浓度5-10％的氨水洗涤滤饼，至洗水的PH值≥7时，停止洗涤，过滤得D品；e、将D品干燥、粉碎，得到成品颗粒。该成品是以硫酸钙为载体的硅酸化肥，硅酸含量为13.2％，饱和浸出液的PH值为6。
实施例4。用含硅酸钙的料块制备硅酸化肥(二氧化碳中和法)。
a、取炼铁炉渣(也可以是黄磷炉渣或锰铁炉渣，还可以是用石灰石和粘土烧制的料块)为原料，得A品；b、将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量10倍的水，边搅拌边通入二氧化碳气体，至溶液的PH值≤6.5时，停止通气，过滤，得到的滤渣是富含硅酸的碳酸钙沉淀，作为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；化学反应式为，CaSiO3+CO2+H2O→CaCO3↓+H2SiO3。
c、采用胶凝沉淀法，将B液加热到80-100℃、保温3小时，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，搅拌均匀，使硅酸沉淀吸附在碳酸钙沉淀上，得到的物品为C品；d、将C品送入真空过滤机过滤，得到沉淀物滤饼为D品；e、将D品干燥、粉碎，得到成品颗粒。该成品是以碳酸钙为载体的硅酸化肥，硅酸含量为18.3％，饱和浸出液的PH值为6。
实施例5。用含硅酸钙的料块制备硅酸化肥(磷酸中和法)。
a、取炼铁炉渣(也可以是黄磷炉渣或锰铁炉渣，还可以是用石灰石和粘土烧制的料块)为原料，得A品；b、将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量10倍的水，边搅拌边加入磷酸，至溶液的PH值为5时，停止加酸，过滤，得到的滤渣是富含硅酸的磷酸氢钙沉淀，作为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；化学反应式为，CaSiO3+H3PO4+2H2O→CaHPO4·2H2O↓+H2SiO3；c、采用胶凝沉淀法，将B液加热到80-100℃、保温3小时，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，搅拌均匀，使硅酸沉淀吸附在磷酸氢钙沉淀上，得到的物品为C品；d、将C品送入真空过滤机过滤，得到沉淀物滤饼为D品；e、将D品干燥、粉碎，得到成品。该成品是以磷酸氢钙为载体的硅酸化肥，也就是硅-磷复合肥，其中硅酸含量为14.2％，有效P205含量为15.1％，饱和浸出液的PH值为5.5。
权利要求
1.硅酸化肥，其特征在于，该硅酸化肥的硅酸含量≥10％，饱和浸出液的PH值≤6.5。
2.如权利要求1所述硅酸化肥的制备方法，其特征在于，按下述步骤制备a、取硅酸钠或含硅酸钙的料块为原料，得A品；b、将A品中和，制成硅酸胶体溶液，得B品；c、将B品进行沉淀处理，所得物品为C品；d、将C品过滤、洗涤、中和，得D品；e、将D品干燥、粉碎得成品。
3.如权利要求2所述的硅酸化肥制备方法，其特征在于，所述的A品为硅酸钠时；步骤b为将A品制成浓度为10-40％的硅酸钠溶液，加入硫酸或盐酸，使中和后的溶液的PH值不超过7，得到的硅酸胶体溶液作为B品；步骤c有c1和c2两种沉淀方法c1为加热胶凝沉淀法，该方法是将B品加热、保温，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；c2是动物胶凝聚沉淀法，该方法是向B品加入硫酸或盐酸，使硅酸胶体溶液的酸度达到0.05-2摩尔/升，再加入浓度为1-4％的动物胶溶液，再加热、保温，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；步骤d为将C品过滤得到沉淀物滤饼，洗涤滤饼以去除可溶解的盐类杂质，再用氨水洗涤滤饼，至洗水显中性或微碱性时，过滤得D品。
4.如权利要求3所述的硅酸化肥制备方法，其特征在于，所述的步骤c中加热胶凝沉淀法是将B品加热到80-100℃、保温1-4小时，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；动物胶凝聚沉淀法是向B品加入硫酸或盐酸，使硅酸胶体溶液的酸度达到0.05-2摩尔/升，再加入浓度为1-4％、硅酸胶体溶液体积量5-50％的动物胶溶液，再加热到60-80℃、保温1-2小时，使B品中的硅酸完全沉淀，得到的物品为C品；所述的步骤d为将C品过滤得到沉淀物滤饼，洗涤滤饼以去除可溶解的盐类杂质，再用浓度为5-10％的氨水洗涤滤饼，至洗水显中性或微碱性时，过滤得D品。
5.如权利要求2所述的硅酸化肥制备方法，其特征在于，所述的A品为含硅酸钙的料块时；将A品中和，制成硅酸胶体溶液，有三种方法；一种是硫酸中和法，对应的步骤b为，将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量5～20倍的水，边搅拌边加入硫酸，至溶液的PH值≤6.5时，停止加酸，过滤，得到的滤渣为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；对应的步骤c为，采用动物胶凝聚沉淀法，该方法是向B液中加入硫酸使B液的酸度达到0.05-2摩尔/升，再加入浓度为1-4％、B液体积量5-50％的动物胶溶液，再加热、保温，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，搅拌均匀，得到的物品为C品；对应的步骤d为，将C品过滤得到沉淀物滤饼，水洗滤饼除酸，再用氨水洗涤滤饼，至洗水显中性或微碱性时，过滤得D品；一种是二氧化碳中和法，对应的步骤b为，将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量5～20倍的水，边搅拌边通入二氧化碳气体，至溶液的PH值≤6.5时，停止通气，过滤，得到的滤渣为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；对应的步骤c为，采用胶凝沉淀法，该方法是将B液加热、保温，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，拌匀，得到的物品为C品；对应的步骤d为，将C品过滤得到沉淀物滤饼，得D品；一种是磷酸中和法，对应的步骤b为，将A品粉碎后装入反应容器中，加入A品重量5～20倍的水，边搅拌边加入磷酸，至溶液的PH值为4.5-6时，停止加酸，过滤，得到的滤渣为B渣，得到的滤液是硅酸的胶体溶液，称为B液；对应的步骤c为，采用胶凝沉淀法，该方法是将B液加热、保温，待B液中的硅酸完全沉淀，再加入B渣，拌匀，得到的物品为C品；对应的步骤d为，将C品过滤得到沉淀物滤饼，得D品。
6.根据权利要求5所述的硅酸化肥制备方法，其特征在于采用硫酸中和法时；对应的步骤c中，所述的加热、保温，是加热到60-80℃、保温1-2小时；对应的步骤d中，所述的用氨水洗涤滤饼，是用浓度5-10％氨水洗涤滤饼；采用二氧化碳中和法时；对应的步骤c中，所述的加热、保温，是加热到80-100℃、保温1-4小时；采用磷酸中和法时对应的步骤c中，所述的加热、保温，是加热到80-100℃、保温1-4小时。
7.根据权利要求2、5或6所述的硅酸化肥制备方法，其特征在于步骤a中所述的含硅酸钙的料块是炼铁炉渣、黄磷炉渣或锰铁炉渣的渣块，还可以是用石灰石和粘土烧制的料块。
全文摘要
本发明公开的是硅酸化肥及其制备方法。本发明的硅酸化肥的硅酸含量≥10％，饱和浸出液的pH值≤6.5。硅酸化肥是以硅酸钠或含硅酸钙的料块为原料，用酸将原料中和、制成硅酸胶体溶液，再进行沉淀处理，然后过滤、洗涤、中和、干燥、粉碎得成品。采用本发明制备的硅酸化肥具有以下特点硅酸含量高，施于田间后不结块、不变质、长期有效，其中二氧化硅的利用率可达100％；溶解度适中，肥效快，既可作基肥，又可作追肥；可以较大幅度地提高农作物的产量；可以与氮肥、磷肥、钾肥等常用化肥配制成复合肥料，使用更方便；制作方法简单，投资小，生产成本低。
文档编号C05D9/00GK1986494SQ20051020085
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者张至德 申请人:张至德