1.本发明涉及肥料领域，具体而言，涉及一种硅藻土基缓释复合肥及造粒方式。
背景技术：
2.硅元素已被国际土壤学界确认为是继氮、磷、钾之后的第四种植物营养元素，它是禾本科和根块类作物的必需养分，在大量施用氮、磷、钾肥后，自然提供的硅素营养远远不能满足作物的生长需要，因此硅素营养就成了植物生长的限制因素。以水稻为例，硅在水稻植株中主要以无定形态的存在，主要为蛋白石，是由硅酸凝胶脱水而成。在水稻植株表皮组织中，硅可以形成角质双硅层的细胞壁，在叶脉间可以形成成行排列的矩形硅化细胞，类似于玻璃纤维，这些坚硬的硅化细胞的让水稻组织的硬度、透光度均显著提升，在水稻体表形成天然的保护屏障，不但可以防止真菌对细胞壁酶的降解，而且还可以防止真菌菌丝的入侵。此外，硅化细胞对病菌来说本身就具有毒性，从而增加水稻对病菌的抵抗能力。研究表明，水稻植株中硅的含量越高，发生虫害的严重程度越低，主要原因也是因为硅化细胞的存在增强了水稻器官的机械强度，防止昆虫的口器刺入植株体内而提高植株抗虫能力，而且硅还可以与植株细胞内的组织液结合形成一种络合物，这种络合物能抑制昆虫的中枢神经，从而减轻水稻虫害危害。
3.我国缺硅耕地占全国耕地面积的50％以上，缺硅的原因主要有两点：一是地处亚热带生物气候条件下，经历脱硅富铝化和生物富集两个过程作用下而形成的土壤、经风化作用产生的硅酸及其盐基会被大量淋失，有效硅含量非常低；二是加以长期种植消耗硅素的作物(水稻等禾本科和根块类作物)，更导致土壤中有效硅素含量显著下降。因此硅肥的施用收益也越来越明显。
4.有效硅是指的能被作物吸收利用的那一部分硅，被称作是有效硅，一般而言只有可溶性的硅才能被植物吸收利用。枸溶性硅肥中的有效硅是指的溶于酸后而能被植物吸收的那部分硅，这种硅肥可被植物根系分泌岀的有机酸溶解后吸收。
5.据相关数据统计，我国农田氮肥利用率当季平均利用率只有33％，明显低于发达国家50％至60％的水平，也就是说毎年通过挥发、淋溶等途径损失的尿素实物量就达2000多万吨，直接经济损失达500多亿元。在农业农村部发布的《中国三大粮食作物肥料利用率研究报告》中，我国水稻、玉米、小麦三大粮食作物氮肥、磷肥和钾肥当季平均利用率分别为33％、24％、42％！即相当一大部分肥料要么挥发、淋溶，要么固化到土壤中，造成了极大的浪费！
技术实现要素：
6.本发明的目是在于提供一种硅藻土基缓释复合肥，其中硅藻土基硅肥中有效硅经过提纯后含量较高，易于被禾本类植物吸收，且硅藻土中的其他重金属含量极低，避免人为毒害土壤污染环境；同时避免单一硅肥经济效益不高且反复加肥增加农业人员工作量，特别地发明一种缓释的硅复合肥，其中以畜禽粪便、作物秸秆、餐厨垃圾等有机废物为材料，
通过官能团的定向改造和微生物靶向赋能，创制集氮磷流失阻控、土壤重金属钝化、微生物活化于一体的氮磷重金属多向阻控有机肥施用该硅藻土基缓释复合肥可以保证持久有效性肥力且大大增加农作物产量。
7.本发明的目是在于提供一种上述硅藻土基缓释复合肥的造粒方式，该方式稳定有效，成本低廉可控，造粒机械自动化程度高易于制得，可使用团粒机对有效硅、硅藻土、特制有机肥进行团粒，喷覆凹凸棒粉、松香作为支撑层，再喷覆一层硫黄、高分子聚合物、树脂、石蜡、沥青等疏水层，我们这里选用石蜡。该造粒方式实现了硅复合肥储运方便，施用方便高效，肥力缓释对植物友好，肥力稳定不易流失等良好特性。
8.本发明的实施方案是：
9.将硅藻土浸置于碱性溶液中，一般为含钾、钠离子等可溶性较大的强碱性溶液。形成悬浊液后对悬浊液进行充分90～100℃的加热处理，提取出有效硅成分。然后冷却静置进行过滤，取出上层滤液。向滤液中加入适量生石灰充分反应时间后，冷却静置过滤，取滤渣干燥后研磨即为缓释硅钙盐。以畜禽粪便、作物秸秆、餐厨垃圾等有机废物为材料通过官能团的定向改造和微生物靶向赋能，创制集氮磷流失阻控、土壤重金属钝化、微生物活化于一体的氮磷重金属多向阻控有机肥。然后将硅钙盐、硅藻土、多向阻控有机肥充分均匀进行造粒，并用粘结剂作为支撑层，疏水有机外层的复合包膜，最终形成一种硅藻土基缓释多向阻控复合硅肥。
10.本发明的实用效益是：
11.本发明实施例提供的一种硅藻土基缓释复合肥及造粒方式的制备方法，通过将硅藻土置于钾、钠离子碱性溶液中加热至90～100℃，使得硅藻土中的二氧化硅与碱性溶液充分完全反应，而硅藻土中的有害重金属几乎不与碱性溶液反应，使得二氧化硅溶解而有害金属沉积，进而将有害金属分离，从而达到降低硅藻土内重金属含量的目的，可以避免施用硅藻土的人为因素导致毒害土壤污染环境。
12.向滤液中加入适量生石灰充分反应时间后，冷却静置过滤，取滤渣干燥后研磨即为缓释硅钙盐，取用价廉的生石灰便将有效硅聚集起来且研磨至细小粉粒便于植物吸收，方案成本低廉易于推广。
13.以畜禽粪便、作物秸秆、餐厨垃圾等有机废物为材料，通过官能团的定向改造和微生物靶向赋能，创制集氮磷流失阻控、土壤重金属钝化、微生物活化于一体的氮磷重金属多向阻控有机肥。与农户合作将生产的作物秸秆、餐厨垃圾以及养殖户产生的畜禽粪便作为原材料，用科学技术赋能农业生产废料实现变废为宝。
14.将硅钙盐、硅藻土、多向阻控有机肥充分均匀进行造粒，并用粘结剂作支撑层，疏水有机物作外层的复合包膜，最终形成一种硅藻土基缓释多向阻控复合硅肥。这里粘结剂使用的是凹凸棒粉、松香，疏水有机物一般选用硫黄、高分子聚合物、树脂、石蜡、沥青等疏水层，本方案采用的是石蜡。凹凸棒石由于其特殊的晶体结构和理化性质导致凹凸棒石粘土具有良好的吸附性能、胶体性能、催化性能。采用凹凸棒粉、松香作为粘结剂可以实现肥料在储运时干燥坚硬，溶水时自行膨胀瓦解释放肥料有效成分；采用石蜡作为外包膜起到密封和疏水的作用。在肥料有效元素释放完后，仍然保持完整的包膜层，具有较好的成膜性，最终制得以凹凸棒粉、松香作为支撑层，石蜡作为皮层的复合包膜尿素，表现出较好的缓释性，可实现肥料持续有效性减少损耗。
15.通过上述硅藻土基缓释多向阻控复合硅肥的制法和成粒方式得到的硅复合肥含硅量高，重金属含量极低避免毒害土壤污染环境；同时以硅藻土作为有效硅来源制法简单成本可控，而且硅藻土具有多孔可吸附的特性可以作为硅钙盐和复合有机肥的承载体，当肥料释放后，也可以吸附土壤中的重金属作为修复土壤的功能材料；采用凹凸棒粉、松香作为粘结剂作为支撑层，石蜡作为皮层的复合包膜尿素，表现出较好的缓释性，缓释的同时也减少了肥料的流失，具有植物友好性不烧苗但也能持续供给肥料元素。施用本肥料可以大大提高作物产量，一定程度的修复土壤。
具体实施方式
16.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
17.下面对本发明实施例的硅藻土基缓释复合肥及造粒方式进行具体说明。
18.s100：原材料预处理。
19.本实例中以硅藻土为有效硅的来源，为缓释硅复合肥的承载体，并可适当修复土壤重金属的污染问题。所以首先将硅藻土进改性处理，一般为擦洗法：提纯硅藻土的前提是通过擦洗将原料颗粒打细，尽量使固结在硅藻壳上的粘土等矿物杂质脱离，为分离提纯创造条件，然后根据各矿物性质和颗粒范围的不同，其中石英泥、含铁矿物、砂的颗粒大，因沉降快可先分出，而粘土杂质蒙脱石经搅拌擦洗已经分散成很小的颗粒，并与硅藻土带有相同的负电荷，彼此同性相斥，所以具有良好的悬浮性和分散性。
20.s200：有效硅提取。
21.有效硅是指的能被作物吸收利用的那一部分硅，被称作是有效硅，一般而言只有可溶性的硅才能被植物吸收利用。
①
枸溶性硅肥中的有效硅是指的溶于酸后而能被植物吸收的那部分硅，这种硅肥可被植物根系分泌岀的有机酸溶解后吸收；
②
水溶性硅肥中的有效硅是指的溶于水后而能被植物吸收的那部分硅，溶于水的硅就可以被植物吸收利用，能溶于水的硅就是有效硅；
③
纳米态硅肥中的有效硅是指的达到纳米级的而能被植物吸收的那部分硅，与前两种硅肥不同的是吸收方式不一样，纳米活性硅肥可不通过离子交换而直接渗透被作物吸收利用。本发明涉及的有效硅概念为
①
和
②
类有效硅。
22.将硅藻土浸置于碱性溶液中，形成悬浊液后对悬浊液进行充分的加热处理，提取出有效硅成分。然后冷却静置进行过滤，取出上层滤液。向滤液中加入适量生石灰充分反应时间后，冷却静置过滤，取滤渣干燥后研磨即为缓释硅钙盐。
23.将硅藻土浸置于碱性溶液中具体是指：碱性溶液一般为含钾、钠离子等可溶性较大的强碱性溶液。硅藻土中的金属离子通常存在于粘土矿物或其氧化物中，而本专利硅肥的制备条件下，上述极少量的粘土矿物或金属氧化物难以与氢氧根离子反应，仍在体系中保持固态，因此，可通过固液分离的形式被去除，从而达到降低所制备硅肥中金属(重金属)离子含量的目的。
24.形成悬浊液后对悬浊液进行充分的加热处理，提取出有效硅成分，具体是指：对悬浊液加热到90～100℃，达到二氧化硅与碱液反应的最佳温度，使得硅藻土有效硅成分快速
且充分被提取，形成可溶的硅酸盐
②
。
25.向滤液中加入适量生石灰充分反应时间后，冷却静置过滤，取滤渣干燥后研磨即为缓释硅钙盐
①
，具体是指：用低廉的生石灰再次聚集可溶性有效硅
②
得到硅钙盐为制备缓释硅肥做准备。
26.s300有机肥制备：
27.以畜禽粪便、作物秸秆、餐厨垃圾等有机废物为材料，通过官能团的定向改造和微生物靶向赋能，创制集氮磷流失阻控、土壤重金属钝化、微生物活化于一体的氮磷重金属多向阻控有机肥。
28.s400复合包膜团粒
29.硅钙盐、硅藻土、多向阻控有机肥充分均匀进行造粒，并用粘结剂作为支撑层，疏水有机外层的复合包膜，最终形成一种硅藻土基缓释多向阻控复合硅肥。
30.硅钙盐、硅藻土、多向阻控有机肥充分均匀进行造粒，具体是指利用硅藻土的多孔和吸附性特性可以作为硅钙盐和有机肥的承载体，利用团粒机对硅钙盐、硅藻土、多向阻控有机肥进行团粒；用凹凸棒粉、松香粘结剂作为支撑层裹覆复合肥，再在外层喷覆一层石蜡作为密封层和疏水层。
31.本发明实施的一种硅藻土基缓释复合肥及造粒方式，制备的硅复合肥储运状态时外表坚固光滑，施用时遇水缓释溶胀，肥力有效成分持续向作物根系转运，具有植物友好性；肥料营养元素向根系转运的同时多孔性的硅藻土也可以吸附土壤中的重金属，适当修复土壤。施用本肥可以弥补作物吸收硅肥不足的同时，还提供了功能型复合肥；缓释肥力的同时还能富集重金属具有植物友好性。
32.接下来结合具体实施例对本发明提供的硅藻土基硅肥及其制备方法进行具体说明。
33.将100kg改性处理后的硅藻土(硅藻蛋白含量约为70％)置于1mol/l naoh溶液2000l中形成悬浊液，充分搅拌后加热至90～100℃，保持8小时待反应充分完全，冷却静置对反应后溶液进行过滤。取分离液加入40kg生石灰搅拌均匀并补充足量清水，待反应充分后，加热溶液再过滤，得到滤渣反复冲洗几次。滤渣硅钙盐干燥后研磨成粉末备用。以畜禽粪便、作物秸秆、餐厨垃圾等有机废物为材料，通过官能团的定向改造和微生物靶向赋能，创制集氮磷流失阻控、土壤重金属钝化、微生物活化于一体的氮磷重金属多向阻控有机肥。然后用制备得到的硅钙盐与有机肥与改性后的硅藻土以1:2:1的质量比用团粒机团粒，将凹凸棒粉-松香粘结剂直接喷涂到复合肥颗粒表面，添加过100目筛的凹凸棒粉末，转速控制在60～70r.p.m，转鼓倾角450，喷枪气压7kg/cm2，重复此步骤数次(少量多次)，形成内包膜层；使用喷枪向转鼓中喷入经加热熔融的石蜡，形石蜡成外层包膜，制得凹凸棒粉-松香-石蜡复合包膜缓释硅肥。
34.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。对此实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的本实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。