一種工業廢渣制備硅肥的方法技術

本發明專利技術涉及工業廢渣回收再利用的技術領域，公開了一種工業廢渣制備硅肥的方法。其制備方法是將電解錳渣、粉煤灰、碳酸鈉、氫氧化鈉于行星球磨機中，按球料比5?10?g/g，轉速150r/min?250r/min，球磨20?60min，混合均勻，然后放入微波高溫燒結爐內，控制溫度在750?850℃煅燒10?60min，經粉碎后，制得所述基于工業廢渣的硅肥。該硅肥達到NY/T797?2004中華人民共和國農業部硅肥標準。本發明專利技術可以有效地利用大量電解錳渣，生產流程短，操作方便，變廢為寶，為錳渣資源化利用提供一條有效途徑。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及工業廢渣回收再利用的
，具體涉及一種工業廢渣制備硅肥的方法，實現電解錳渣的無害化處理。
技術介紹
硅是地殼中主要元素之一，在土壤中主要以晶態硅、非晶態硅及有機硅等多種形式存在。隨著現代農業技術的飛速發展，研究者發現土壤中非晶態硅和水溶性硅能顯著提高農作物的產量，還能提高農作物抗倒伏、抗病害、抗干旱等性能，并促進有機肥的分解、促進養分的有效利用、減輕或消除亞鐵及甲烷等有害物質的危害、使土壤疏松及防止重金屬污染等功效。然而土壤中的硅主要以晶態硅為主，僅靠土壤中現存的有效硅很難滿足農作物的生產需求。我國是農業大國，經調查，長江流域有70％的土壤缺硅，遼東半島、黃淮海地區一般土壤缺硅，因此開發制備硅肥顯得尤為重要。目前，國內生產硅肥的方法主要有兩種。一種為人工合成，成本相對高；另一種采用工業固體廢棄物加工而成，主要包括高鐵冶煉渣、磷酸工業廢渣、粉煤灰、煤矸石、硅灰石、廢玻璃等，通過合適的工藝，實現資源的再利用，是硅肥制備工藝的發展方向。電解金屬錳渣(以下簡稱為：錳渣)是碳酸錳礦通過硫酸法浸取制備硫酸錳溶液后剩下的酸性廢渣，排放量大，據統計，每生產1t金屬錳將會產生8-9t的錳渣，而我國大多電解錳企業均采用筑壩堆存的方法，不僅占用寶貴的土地資源，且由于渣場建設或雨水沖刷的問題，渣中大量重金屬、氨氮會隨之流入到周邊水體和土壤中，造成環境污染，嚴重危害周邊人畜安全，因此，選擇一種合適的方法利用錳渣勢在必行。據調查，錳渣中含有的有機質、硫酸銨、錳、硅、硒、氨氮、鉀、鈉、鐵、硼等在內的營養元素或物質，是作物生產所必須的營養元素，能夠增加土壤的肥效，促進作物的生長。若能經過一定的處理，將錳渣制成硅肥，不僅能實現錳渣的有效回收與綜合資源化利用，且減少對環境的污染，產生良好的經濟效益、環境效益和社會效益。目前，已有一些文獻報道了將電解錳渣制成肥料的方法，這些文獻報道的內容摘錄如下：中國專利CN102372527A公開了一種硅鈣鋅硫鎂肥料的制備方法，按工業錳渣重量比55-65％、鐵礦粉3-8％、硼泥3-8％、爐灰18-22％、沸石粉、稀土原礦為原料，用硫酸酸化，獲得產物A；硫酸酸化磷礦粉獲得B；將腐殖酸、硫酸銨、水三者混合氨化螯合，獲得C；將三種產物及硫酸鎂混合，獲得比較全面的中微量元素復合肥料。該方法主要采用濕法工藝，利用錳渣、爐灰、稀土原礦等，將大量、中量及微量元素結合在一起，制備硅鈣鋅硫鎂肥料，有效地提高了肥料利用率，節約了能源，但并未活化電解錳渣中硅。蔣明磊等人進行了電解金屬錳渣制備硅錳肥的試驗研究(中國錳業,2014，32(2)：16-19)，在電解錳渣中加入碳酸鈣、碳酸鈉、氫氧化鈉等助劑，按質量比1.00:0.60:0.15:0.10，經高溫煅燒，獲得的有效硅含量達到6.94％，而用微波消解法獲得有效硅含量達8.08％，同時水溶性錳含量達1.51％，枸溶性錳含量達5.01％，符合硅錳肥標準。該技術采用高溫煅燒工藝和微波消解法活化錳渣，制備硅錳肥，錳渣中硅得到一定程度活化，但并未達到硅肥標準。朱亞紅進行了電解錳渣肥料資源化利用研究(寧夏大學專業學位論文，2015)，論文分別考察了電解錳渣及電解錳渣與有機-無機復混肥對土壤理化性質及農產品安全性的影響。結果表明，施用電解錳渣比單獨施用無機肥效好；電解錳渣與有機肥配合施用后，玉米干物質積累量顯著增加；電解錳渣-無機復混肥施用后，辣椒Vc及可溶糖含量均顯著增加；而電解錳渣與有機-無機復混肥施用后，促進植物生長發育，食物符合食品安全標準，是可以開發利用的新型肥料資源。該研究采用對農作物直接施用電解錳渣及及電解錳渣與有機-無機復混肥的方法，探索電解錳渣的肥效，但未經處理的錳渣無法實現資源最大化利用。王晶，農桂銀，杜冬云等人進行了錳浸出渣制備白炭黑和錳肥的研究(礦產綜合利用.2012，6:57-59)，論文以工業錳浸出渣為原料，提取白炭黑，廢渣中水溶性錳含量為1.6％，枸溶性錳含量為5.1％，達到錳肥的要求，并添加HyPerF10為防結塊劑，在加入量達到0.07％之后，防結塊時間逐漸延長。主要將錳渣中硅提取制備白炭黑，廢渣中錳達到錳肥要求，但采用高濃度氫氧化鈉溶液浸出，易腐蝕設備，且產生了大量堿液需處理。綜上所述，現有文獻所報道的工藝，一般只針對錳渣中水溶性及枸溶性元素的直接利用，尤其是錳資源，而并未對渣中大量存在的硅實現資源化利用。而我國土壤嚴重缺乏活性硅資源，若能利用錳渣中的硅資源，不僅能緩解農業上對硅肥的需求，且能實現對錳渣的高效利用。因此，選擇一種合適的方法活化電解錳渣中的硅制備硅肥具有重要的意義。
技術實現思路
針對現有技術中存在的不足，本專利技術的目的是提供一種利用球磨-微波耦合技術活化工業廢渣制備硅肥的方法，制得的硅肥細度(通過250μm標準篩)≥80％，有效硅(以SiO2計)含量≥20％，水分含量≤3％的產品，達到NY/T797-2004中華人民共和國農業部硅肥標準。為實現上述技術目的，本專利技術采取如下的技術方案：一種工業廢渣制備硅肥的方法，首先將電解錳渣、粉煤灰、碳酸鈉、氫氧化鈉按質量比1:0.3-0.5:0.4-0.6:0.1加入行星球磨機中，按球料比5-10g/g，轉速150r/min-250r/min，球磨20-60min，然后將物料裝入瓷舟中，放入微波高溫燒結爐內，控制溫度在750-850℃煅燒10-60min，經粉碎后，制得基于工業廢渣的硅肥。所述電解錳渣是指碳酸錳礦經硫酸法浸后獲得的酸性濾渣，經干燥后粉碎過100目篩備用。所述粉煤灰為電廠燃煤排放的固體廢物，經加熱干燥后粉碎過100目篩以備用。本專利技術與已有的錳渣制備肥料處理技術相比，其突出的實質性特點和顯著的進步是：(1)與現有的工藝相比，本專利技術采用球磨-微波耦合技術，與常規高溫煅燒技術相比，升溫速度快，反應時間短，比常規焙燒縮短3-6倍；(2)與現有的錳渣制備肥料的處理工藝相比，實現了錳渣中硅資源的有效利用，經活化后產品中有效硅(以SiO2計)含量≥20％，遠高于現有工藝所獲得的有效硅含量；(3)與現有的硅肥制備工藝相比，錳渣中可溶錳、枸溶性錳得到活化，提高了肥料的肥效，且所制得的肥料顯堿性，可以起到改良酸性土壤的作用。具體實施方式本專利技術由下列實施例進一步說明，但不受這些實施例的限制。下列實施例中所有份數、比例和百分數的單位除另有規定外，均指質量。電解錳渣是指碳酸錳礦經硫酸法浸后獲得的酸性濾渣，經干燥后粉碎過100目篩備用，組分如表1所示。表1電解錳渣成分分析粉煤灰為電廠燃煤排放的固體廢物，經加熱干燥后粉碎過100目篩以備用，組分如表2所示。表2粉煤灰成分分析成分SiO2有效硅AlFeCaMgNaK含量(％)56.221.365.614.184.861.752.791.31實施例1一種工業廢渣制備硅肥的方法：將電解錳渣、粉煤灰、碳酸鈉、氫氧化鈉按1:0.4:0.6:0.1比例加入到行星球磨機中，按球料比5g/g，轉速150r/min，球磨時間20min進行混合，將混合好的物料裝入瓷舟中，放入微波高溫燒結爐內，煅燒溫度為800℃，煅燒時間為30min；經粉碎后，得到細度(通過250μm標準篩)≥80％，有效硅(以SiO2計)含量為21.05％，pH為9.87，水分含量本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種工業廢渣制備硅肥的方法，其特征在于：將電解錳渣、粉煤灰、碳酸鈉、氫氧化鈉按質量比1?:?0.3?0.5?:?0.4?0.6?:?0.1加入行星球磨機中，按球料比5?10?g?/g，轉速150?r/min?250r/min，球磨20?60?min，然后將物料裝入瓷舟中，放入微波高溫燒結爐內，控制溫度在750?850?℃煅燒10?60?min，經粉碎后，制得基于工業廢渣的硅肥。

【技術特征摘要】
1.一種工業廢渣制備硅肥的方法，其特征在于：將電解錳渣、粉煤灰、碳酸鈉、氫氧化鈉按質量比1:0.3-0.5:0.4-0.6:0.1加入行星球磨機中，按球料比5-10g/g，轉速150r/min-250r/min，球磨20-60min，然后將物料裝入瓷舟中，放入微波高溫燒結爐內，控制溫度在750-850℃煅燒10-60min，經粉碎后，制得基于工業廢渣的硅肥。2.根據權利要求1所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李佳，杜冬云，李金林，葉恒朋，彭秋菊，
申請(專利權)人：中南民族大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42