专利名称：一种钼尾矿酸性土壤调理剂及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明 涉及一种土壤改良制剂及其制备方法，具体涉及一种以钥尾矿和白云石制造的酸性土壤调理剂及其生产工艺。
背景技术：
酸性土壤指pH值在7以下的土壤，包括砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤和燥红土等土类。这类土壤除了土壤中的H+对植物生长发育的障碍，还伴有铝毒害、淹水条件下的锰毒害、植物营养元素的流失与有效性降低特别是中微量元素的缺失等障碍。现有改良酸性土壤所用的土壤调理剂分为两大类石灰类和碱性工业废渣。前者虽有很强的中和功能，但是如果过量或施用不均，会造成局部石灰化，损伤土壤微生物、影响土壤结构且不能同时满足作物对中微量元素肥料的需求；后者中和功能不足，虽能同时供应中微量元素但常常有重金属及对土壤肥力有害的杂质，中微量元素种类单一影响土壤养分平衡。单纯大量地使用化肥以及农作物产量大幅度提高，使耕地土壤普遍缺乏中微量元素矿质营养，酸性土壤主要缺乏钙、镁、硅，钥、锌等中微量元素，现有的中微量元素肥料多为化学方法生产的水溶性产品，价格昂贵、易流失、不能持久解决土壤缺失，而且大多是硫酸盐制剂，养分吸收后残留的硫酸根会加剧土壤酸化。我国南方酸性土壤分布很广，大约在5000万公顷，迫切需要具有高效稳定的改良效果、同时又能全面均衡地供给酸性土壤缺失的中微量元素矿质营养的新型土壤调理剂。尾矿是大宗工业固废，不仅影响生态、污染环境还有引发泥石流灾害的隐患，是环保和安全的重大威胁，同时也是巨大的资源财富。但目前实际应用的尾矿资源化技术基本上是填路基、制造砖瓦和建筑陶瓷类，存在两大问题一是所替代的只是沙石类价值很低的资源，对钥尾矿这样含有种类较全、对农作物价值很高的中微量元素的尾矿，难以体现资源价值(以选矿残留的钥为例，一个年产2000t钥精矿的中型选矿厂至少产生100万吨尾矿，按国内选矿的最好水平尾矿含钥量0.01%计算至少残留IOOt钥量，化工产出等钥量微肥(150t)价值3000万元，成本需2000万元以上，还有铁、铜、锌、锰、钾，硅等)，当成沙石利用根本无法体现它的价值；二是由于交通运输成本和质量原因尾矿的上述用途也无法被市场接受，真正利用量很少，对尾矿减量化作用不大。国内已有将钥尾矿活化用作复混肥填料和配制沙化土壤的固沙保水功能的土壤调理剂的技术提出，但不适用于酸性土壤的改良和中微量元素补充的功能需求。地壳岩石中的硅酸盐是植物矿质营养的主要来源，但是自然界中的由岩浆缓慢冷却形成的硅酸盐晶体不能直接被植物吸收利用，需要经过漫长地质年代的风化成土过程变成微晶体或非晶体，才具有能被吸收的活性，土壤缺乏中微量元素矿质营养的实质是缺乏具有活性的矿质营养元素。人工制造的硅酸盐矿物也需要活化为非晶体或微晶体，才能作为中微量元素肥料供给作物利用，因此制造过程中需要快速活化的工艺措施，使其成为水溶性或枸溶性(弱酸溶性)状态。活化有加化学活化物质(活化剂)和对熔融状态硅酸盐冷淬阻断结晶两种方法。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种钥尾矿酸性土壤调理剂，利用钥尾矿为主要原料制成的酸性土壤调理剂，能够高效、稳定、持久地改良酸性土壤，含有在弱酸性土壤中能够被作物均衡吸收、不易流失的中微量元素矿质营养，并具有低能耗、低成本、低售价等优点。本发明的另一目的在于提供一种钥尾矿酸性土壤调理剂的生产方法，充分利用钥尾矿固废资源，实现尾矿减量化、降低环境压力和安全隐患。为实现上述目的本发明所采用的技术方案如下一种钥尾矿酸性土壤调理剂，其包括熟料和分散剂，所述熟料是用钥尾矿、白云石、无烟煤为原料制备而成；原料中各组分质量分数的总和为100%，配入无烟煤的质量分 数a=10-15 %，钥尾矿与白云石配入的质量分数是通过控制原料中碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比为n=l. 2-1. 4，按照以下公式计算配入钥尾矿质量分数=1+ (1+a) X (100_a)%;其中a =n I E碱性「E酸性！ I + I
Ewtt2-Elgtt2 I，E雜丨为钥尾矿中碱性氧化物的摩尔数总和，Elg14l为钥尾矿中酸性氧化物的摩尔数总和；Eiffi2为白云石中碱性氧化物的摩尔数总和，Elgtt2白云石中酸性氧化物的摩尔数总和；所述分散剂的质量为原料总质量的5-15%。本发明中，无烟煤配入量的确定是根据原料中碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比、所采用的无烟煤的热值以及碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比所对应的熔融温度及标煤配入量经验值计算得到的；计算公式如下标煤配入量(质量分数％)与n之间的计算公式为y=-lln+23, y表示标煤的配入量，n为碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比；无烟煤的配入质量分数％=标准煤热值Q标+无烟煤热值Q无X标煤配入量。优选的方案中，钥尾矿酸性土壤调理剂包括熟料，所述熟料是用钥尾矿、白云石、无烟煤为原料制备而成，其中各组分的用量以质量百分比计分别为钥尾矿28-32%，白云石50-61%、无烟煤11-13%，三种组分的质量分数之和为100%。优选的，本发明所述钥尾矿酸性土壤调理剂还包括矿化剂，矿化剂的质量为熟料质量的0. 5-1. 5%。矿化剂作用是调整铁铝比到5:1-10:1加速其他成分的反应、降低熔融温度减少能耗；当原料中三氧化二铁/三氧化二铝比值> I 10，则不必添加矿化剂，反之则添加氧化铁矿物使之达到I : l(Tl:5之间。矿化剂可以是添加氧化铁也可以添加碱金属的物料或萤石等。本发明所述钥尾矿酸性土壤调理剂还包括在土壤调理剂熟料粉碎时加入分散剂，分散剂的质量为熟料质量的5-15%。分散剂的目的是防止硅酸钙在土壤中吸水凝固，避免降低肥效及对根系生长的不利影响，其作用原理是阻断水合硅酸盐离子间化学键，破坏凝固体形成。优选的，本发明所述的分散剂为300-400目的极细粉末，选自有机肥、污泥、泥炭、作物秸杆等中的一种或两种以上混合。钥尾矿主要含二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾，白云石中主要含有氧化钙、氧化镁，而熟料总体是强碱性的，钥尾矿与白云石的配比上是根据土壤调理剂改良酸性土壤的需要，采用碱性氧化物酸性氧化物=1 I. 2-1.4(摩尔t匕)的比例计算配比；其中两性的铁、三氧化二铝在强碱性熔融液中显酸性，在生成物中与二氧化硅同样成为酸根，计算时作为酸性氧化物计算。一种钥尾矿酸性土壤调理剂的制备方法，其包括以下步骤I)检测按照GB/T23349-2009检测钥尾矿中重金属的含量，采用符合GB/T23349-2009规定限值的钥尾矿；2)研磨造粒将白云石、检测合格的钥尾矿及无烟煤分别烘干并在球磨机中研磨，分别过200目筛后，按照权利要求I的公式计算出原料中组分的配入量，按照配方量将研磨 后的钥尾矿粉、白云石粉、无烟煤粉混合均匀，加湿造成5-10mm颗粒；3)煅烧上述颗粒转入到机械立窑中于1150-1350°C温度下煅烧，在立窑烧成段停留时间20-40分钟；4)活化熔融熟料在立窑中下降过程中，由窑底部鼓入的高压冷风冷却活化，得到活化熟料；5)改性熟料用粉碎机粉碎，添加分散剂充分混合，即得到酸性土壤调理剂产品。优选的，步骤2)中，在混合原料中加入占混合原料重量0. 5-1. 5%的矿化剂并混合均匀，之后再进行煅烧。优选的，本发明步骤4)中，粉碎后土壤调理剂粉末的细度为80-100目。本发明钥尾矿酸性土壤调理剂的制备采用回转窑煅烧也可以完成同样的任务，用钥尾矿和白云石为原料，按照碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比I :1. 2-1. 4，在相应的1150-1350°C熔融温度煅烧生产土壤调理剂熟料，加分散剂后研磨成为钥尾矿土壤调理剂产品，其工艺过程的不同点在于I)生料中不配入无烟煤，由回转窑窑头喷入燃气或煤粉(和燃气+煤粉)达到熔融的煅烧温度；2)混合料可以直接加入回转窑，也可以加湿造粒后加入，根据回转窑窑尾附属进料设备的配置而定；3)活化反应采用水淬，即在窑尾配置冲水装置在将熔融料急冷同时移至下一道固液分离工序，烘干后加分散剂粉碎成为钥尾矿土壤调理剂产品。相比现有技术，本发明的有益效果在于本发明的钥尾矿酸性土壤调理剂能够高效、稳定、持久地改良酸性土壤，同时能提供能够被作物均衡吸收、不易流失的中微量元素矿质营养，并具有低能耗、低成本、低售价等优点。本发明的钥尾矿酸性土壤调理剂生产工艺充分利用钥尾矿固废资源，实现尾矿减量化、降低环境压力和安全隐患的目的。下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步详细说明。
图I为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式以下是本发明优选的实施例。
实施例1一种钥尾矿酸性土壤调理剂包括熟料，所述熟料是用钥尾矿、白云石、无烟煤为原料制备而成，选用的钥矿尾矿、白云石和无烟煤原料符合GB/T23349-2009规定的钥尾矿；检测原料中的成分及计算结果见表I :表I :原料配比计算表
权利要求
1.一种钥尾矿酸性土壤调理剂，其特征在于其包括熟料和分散剂，所述熟料是用钥尾矿、白云石、无烟煤为原料制备而成；原料中各组分质量分数的总和为100%，配入无烟煤的质量分数a=10-15%，钥尾矿与白云石配入的质量分数是通过控制原料中碱性氧化物与酸性氧化物摩尔比为n=l. 2-1. 4，按照以下公式计算配入 钥尾矿质量分数=1+ (1+a ) X (100_a)%;其中a =n I E碱性「E酸性i I + I E碱性2- Elgtt2 I，钥尾矿中碱性氧化物的摩尔数总和，Elg14lS钥尾矿中酸性氧化物的摩尔数总和；Eiffi2为白云石中碱性氧化物的摩尔数总和，Elgtt2白云石中酸性氧化物的摩尔数总和； 所述分散剂的质量为原料总质量的5-15%。
2.根据权利要求I所述的钥尾矿酸性土壤调理剂，其特征在于其中各组分的用量以质量百分比计分别为钥尾矿28-32%，白云石50-61%、无烟煤11-13%，三种组分的质量分数之和为100%。
3.根据权利要求I或2所述的钥尾矿酸性土壤调理剂，其特征在于其还包括矿化剂，矿化剂的质量为熟料质量的0. 5-1. 5%。
4.根据权利要求I或2所述的钥尾矿酸性土壤调理剂，其特征在于所述分散剂为300-400目的极细粉末，选自有机肥、污泥、褐煤、泥炭、作物秸杆中的一种或两种以上混
5.一种如权利要求I所述的钥尾矿酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于其包括以下步骤 1)检测按照GB/T23349-2009检测钥尾矿中重金属的含量，采用符合GB/T23349-2009限值规定的钥尾矿； 2)研磨造粒将白云石、检测合格的钥尾矿及无烟煤分别烘干并在球磨机中研磨，分别过200目筛后，按照权利要求I的公式计算出原料中组分的配入量，按照配方量将研磨后的钥尾矿粉、白云石粉、无烟煤粉混合均匀，加湿造成5-10mm颗粒； 3)煅烧上述颗粒转入到机械立窑中于1150-1350°C温度下煅烧，在立窑烧成段停留时间20-40分钟； 4)活化熔融熟料在立窑中下降过程中，由窑底部鼓入的高压冷风冷却活化，得到活化熟料； 5)改性熟料用粉碎机粉碎，添加分散剂充分混合，即得到酸性土壤调理剂产品。
6.根据权利要求5所述的钥尾矿酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于步骤2)中，在混合原料中加入占混合原料重量0. 5-1. 5%的矿化剂并混合均匀，之后再进行煅烧。
7.根据权利要求5或6所述的钥尾矿酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于步骤4)中，添加占混合原料重量5-15%的分散剂，并充分搅拌混合，在添加分散剂后再进行粉碎。
8.根据权利要求7所述的钥尾矿酸性土壤调理剂的制备方法，其特征在于步骤4)中，粉碎后土壤调理剂粉末的细度为80-100目。
全文摘要
本发明公开一种钼尾矿酸性土壤调理剂及其生产工艺，钼尾矿酸性土壤调理剂，包括熟料与分散剂，所述熟料是用钼尾矿、白云石、无烟煤为原料；经过检验、研磨混料、在1150-1350℃煅烧、活化之后得到活化熟料、然后加分散剂粉碎成为酸性土壤调理剂。本发明的钼尾矿酸性土壤调理剂能够高效、稳定、持久地改良酸性土壤，同时能为弱酸性土壤提供作物可以均衡吸收、不易流失的中微量元素矿质营养，并具有低能耗、低成本、低售价等优点。本发明的钼尾矿酸性土壤调理剂生产工艺充分利用钼尾矿中的有价资源，实现尾矿减量排放、降低环境压力和安全隐患。
文档编号C05G3/04GK102826926SQ20121031991
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者董坚 申请人:广东万山农业科技开发有限公司