硅镁粉及含有硅镁粉的土壤改良剂及其制备工艺和应用

摘要

本发明公开了一种硅镁粉及含有硅镁粉的土壤改良剂及其制备工艺和应用，该硅镁粉是硫酸镁生产废渣经过处理后的产物，用于制备土壤改良剂；含有硅镁粉的土壤改良剂由以下重量份的原料成份组成：硅镁粉5～20份、轻烧氧化镁10～20份、膨润土30～45份、沸石5～15份、菱镁矿石25～40份、滑石5～20份。含有硅镁粉的土壤改良剂的制备工艺包括以下工艺步骤：配料、粉碎、造粒、筛分和包装。本发明含有硅镁粉的土壤改良剂具有优异的崩解性能，不仅充分利用了硫酸镁生产废渣，进行了废物回收利用，而且还能中和土壤中的酸性物质，改善土质，补充土壤中中量元素，保肥保水，治理土壤板结问题，还可以用于肥料方面。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤改良剂技术领域，尤其是涉及一种硅镁粉及含有硅镁粉的 土壤改良剂及其制备工艺和应用。

背景技术

目前，硫酸镁生产厂家一直都采用传统的硫酸镁生产工艺，生产硫酸镁所 用的原料为轻烧氧化镁和硫酸，在反应釜中大部分轻烧氧化镁与硫酸发生反应， 剩余的轻烧氧化镁和其它不与硫酸反应的物质组成的混合物，被称为硫酸镁生 产废渣。硫酸镁生产废渣含水量一般在20％～40％范围内，非常粘且不适合进行 烘干处理，所以硫酸镁生产厂家每天都会有大量的硫酸镁生产废渣堆积；这种 长期堆积无法处理的状况，既占用了厂地，浪费了有限的土地资源，又在一定 程度上对周围环境构成了威胁，也不符合国家长期发展规划的要求，同时也已 经制约了硫酸镁行业的更好发展。如何变废为宝，实现废物回收利用，也是当 前急需解决的难题。

随着经济和社会的飞速发展，我国可耕地数量正在逐年缩减，水土流失， 土壤质量也在明显下降。土地退化问题突出表现在土壤紧实与硬化、酸化、元 素失衡、化学污染、有机质流失和动植区系的退化等，其结果是土壤生产力降 低，作物品质下降，甚至有毒元素富集。

酸性是指一种物质在溶剂中能向其它物质提供质子的能力。当土壤pH值小 于7的时候被称为酸性土壤，酸性土壤包括砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤和燥 红土等土类。酸性土壤中具有高浓度的氢离子，而氢离子对植物生长造成直接 危害，同时影响多种养分的吸收，除此之外酸性土壤还普遍存在磷、钾、钙、 镁、钼等养分比较缺乏的问题。

土壤板结是指土壤在降雨或灌水后变硬结块的现象。施肥过多会出现这种 现象，比如土壤中的阳离子以2价的钙、镁离子为主，向土壤中过量施入磷肥 时，磷肥中的磷酸根离子与土壤中钙、镁等阳离子结合形成难溶性磷酸盐，既 浪费磷肥，又破坏了土壤团粒结构，致使土壤板结。向土壤中过量施入钾肥， 也会破坏了土壤团粒结构，最终致使土壤板结。

如何保持土壤质量，改善酸碱土壤和土壤板结成为当前必需解决的问题。 土壤改良剂可针对不同区域、气候、土质而提高土地质量。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种用于制备土壤改良剂的硅镁 粉，该硅镁粉是硫酸镁生产废渣经过处理后的产物。

为了解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

所述硅镁粉是硫酸镁生产废渣经过处理后的产物；该硫酸镁生产废渣的处 理方法为：按质量比为(10～40)：100，将硫酸与硫酸镁生产废渣在强制性搅 拌机内搅拌，充分反应30～60分钟后趁热放料，降至室温后得到土黄色块状产 物；将上述土黄色块状产物加入到雷蒙机后，进行粉碎处理，得到土黄色粉末 状硅镁粉，最后进行包装处理。

本发明所要解决的第二个技术问题是硅镁粉在制备土壤改良剂方面的应 用。

本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种含有硅镁粉的土壤改良剂， 该土壤改良剂具有优异的崩解性能，不仅充分利用了硫酸镁生产废渣，实现了 废物回收利用，而且还能改善酸性土质，补充中量元素，保肥保水和治理土壤 板结问题，从而提高作物品质和产量。

为了解决上述第三个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

所述含有硅镁粉的土壤改良剂包括以下重量份的原料成份：硅镁粉5～20份、 轻烧氧化镁10～20份、膨润土30～45份、沸石5～15份、菱镁矿石25～40份、 滑石5～20份。

优选地，所述含有硅镁粉的土壤改良剂包括以下重量份的原料成份：硅镁 粉10份、轻烧氧化镁15份、膨润土30份、沸石5份、菱镁矿石35份、滑石 15份。

优选地，所述含有硅镁粉的土壤改良剂包括以下重量份的原料成份：硅镁 粉5份、轻烧氧化镁15份、膨润土40份、沸石10份、菱镁矿石30份、滑石 10份。

优选地，所述含有硅镁粉的土壤改良剂包括以下重量份的原料成份：硅镁 粉15份、轻烧氧化镁20份、膨润土30份、沸石5份、菱镁矿石35份、滑石 10份。

优选地，所述含有硅镁粉的土壤改良剂包括以下重量份的原料成份：硅镁 粉5份、轻烧氧化镁10份、膨润土40份、沸石10份、菱镁矿石25份、滑石 15份。

本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种含有硅镁粉的土壤改良剂的 制备工艺，该工艺简单，设备投资少，生产效率高，产出率高，生产成本低， 经济效益显著。

为了解决上述第四个技术问题，本发明所采用的技术方案是：

含有硅镁粉的土壤改良剂的制备工艺，包括以下工艺步骤：

(1)配料：将各种原料按照配方称重，并在混料仓中进行充分混合，即得 到物料；

(2)粉碎：将混料仓中的物料送入雷蒙机中进行粉碎处理，得到的粉料输 送到粉末料仓中；

(3)造粒：将粉末料仓中的粉料通过绞笼输送到圆盘造粒机上的圆盘中进 行造粒，并生产出土壤改良剂颗粒；该圆盘造粒机的圆盘直径为2～5m，正常生 产时圆盘转速为9～14转/分钟，产量为1～2吨/小时；

(4)筛分、包装：将土壤改良剂颗粒在振动筛中进行筛分，符合尺寸要求 的颗粒进行包装处理，不符合尺寸要求的颗粒返回到雷蒙机中，粉碎后再次回 到粉末料仓中以备使用。

本发明所要解决的第五个技术问题是含有硅镁粉的土壤改良剂在改良酸性 土质和治理易板结土壤方面的应用。

本发明所要解决的第六个技术问题是含有硅镁粉的土壤改良剂在肥料方面 的应用。

本发明与已有技术相比，具有以下优点和积极效果：

利用本发明的方法对硫酸镁生产废渣进行处理，能使硫酸镁生产废渣中的 硫酸镁和二氧化硅等有效成分被保留下来，硫酸镁生产废渣经过处理后的产物 称为硅镁粉。该硅镁粉可用于制备土壤改良剂。

此硫酸镁生产废渣的处理方法，既能缓解硫酸镁生产废渣堆积占用空间， 实现了废物回收再利用，又能降低土壤改良剂的生产成本，还促进了经济的可 持续发展；并且该硫酸镁生产废渣的处理方法简单易行，可操作性强，成本低 廉，利于推广使用。

按照本发明的土壤改良剂制备工艺将硅镁粉和其它物料混合，可以制成一 种具有崩解作用的土壤改良剂。除了硅镁粉之外，本土壤改良剂还含有轻烧氧 化镁、膨润土、沸石、菱镁矿石和滑石。本土壤改良剂遇水可崩解，溶于水中 显弱碱性，可以起到中和土壤中的酸性物质，改善土质，补充中量元素，保肥 保水和治理土壤板结问题的作用；所以本土壤改良剂尤其适用于酸性、易板结 土质，同时又具有广泛的应用性。

本土壤改良剂本身可以作为肥料使用，也可以与除了酸性肥料之外的其它 肥料混合使用。

本土壤改良剂的作用原理是：本土壤改良剂中含有的轻烧氧化镁在水中显 示弱碱性，能够调节土壤的pH值，从化学角度改善土壤酸性问题；膨润土具有 膨润性、粘结性、吸附性及阳离子交换性质，从结构上改善土壤；沸石是一种 天然硅铝酸盐的矿石，它的晶体内分子以架式结构连在一起，中间有很多空腔， 所以具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，从组成上改善土壤。 用上述几种功能不同的原料制作的土壤改良剂具有优异的崩解性能，在空气中 放置三个月后崩解效果依然良好，一个小时内可完全崩解，这更利于发挥其对 土壤改良的作用。

本土壤改良剂的制备工艺简单，设备投资少，生产效率高，产出率高，生 产成本低，经济效益显著。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步地详细说明：

(一)硅镁粉：

硅镁粉是硫酸镁生产废渣经过处理后的产物，可用于制备土壤改良剂。对 硫酸镁生产废渣所采取的处理方法如下：

按质量比为(10～40)：100，将硫酸与硫酸镁生产废渣在强制性搅拌机内 搅拌，充分反应30～60分钟后趁热放料，降至室温后可以得到土黄色块状产物； 将上述土黄色块状产物加入到雷蒙机中，进行粉碎处理，得到土黄色粉末状硅 镁粉，最后进行包装处理。

此硫酸镁生产废渣的处理方法简单易行，可操作性强，成本低廉，利于推 广使用。该硫酸镁生产废渣的处理方法，既能缓解废渣堆积占用空间，使废物 回收利用，又能降低土壤改良剂的生产成本。

本发明通过对硫酸镁生产废渣进行全面检测，发现其中含有硅、钙、镁、 硫四大中量元素和铁、铜、锰、锌等多种作物所需的微量元素和有益元素，其 中二氧化硅SiO₂的含量为15％～20％，硫酸镁MgSO₄的含量为25％～30％。硫酸镁生 产废渣中的这种二氧化硅是经过高温形成的且具有活性的硅酸盐，因而其更容 易被植物所吸收，同时硫酸镁生产废渣中的硫酸镁也为植物生长所需要的养分。 在检测过程中，还发现硫酸镁生产废渣中的有害元素也在《GBT 23349-2009肥 料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》规定的范围之内。

下面表1为硫酸镁生产废渣中的有害元素检测结果与国标数据对照表：

表1

检测项目 单位mg/kg 按百分比表示含量％ 国标要求含量％ 铅 27.7 0.00277 ≤0.0200 砷 0.8 0.00008 ≤0.0050 镉 未检出 未检出 ≤0.0010 总铬 193 0.0193 ≤0.0500

从表1中的数据可以看出，硫酸镁生产废渣中的几种有害元素的含量都很 低，且符合国标中的含量要求。

综上所述，硫酸镁生产废渣具有回收再利用价值，其经过处理后的产物硅 镁粉可用于制备土壤改良剂，也可用于肥料方面。

(二)含有硅镁粉的土壤改良剂：

下面表2为四个实施例中的四个配方，各种原料成份按重量份计。

表2

项目 硅镁粉 轻烧氧化镁 膨润土 沸石 菱镁矿石 滑石 配方1 10份 15份 30份 5份 35份 15份 配方2 5份 15份 40份 10份 30份 10份 配方3 15份 20份 30份 5份 35份 10份 配方4 5份 10份 40份 10份 25份 15份

实施例1

本发明土壤改良剂的配方1包括以下重量份的原料成份：硅镁粉10份、 轻烧氧化镁15份、膨润土30份、沸石5份、菱镁矿石35份、滑石15份。

配方1中的轻烧氧化镁、菱镁矿石、滑石、沸石和膨润土都为现有产品， 硅镁粉为本发明对硫酸镁生产废渣进行处理后的产物。

使用配方1制备土壤改良剂的工艺步骤如下：

(1)配料：根据具体指标要求，将各种原料按照配方称重，并在混料仓中 充分混合，即得到物料；

(2)粉碎：将混料仓中的物料送入雷蒙机中进行粉碎处理，得到的粉料输 送到粉末料仓中；

(3)造粒：将粉末料仓中的粉料通过绞笼输送到圆盘造粒机的圆盘中进行 造粒，并生产出土壤改良剂颗粒；该圆盘造粒机的圆盘直径为3m，正常生产时 圆盘转速为12转/分钟，产量为1.5吨/小时；通过调整圆盘转速，更换不同 直径的圆盘，都能实现产量调节；

(4)筛分、包装：将土壤改良剂颗粒在振动筛中进行筛分，符合尺寸要求 的颗粒进行包装处理，不符合尺寸要求的颗粒返回到雷蒙机中，粉碎后再次回 到粉末料仓中，以备使用。

本土壤改良剂的工艺简单，设备投资少，生产效率高，产出率高，生产成 本低，经济效益显著。本土壤改良剂正常生产出来的产品在空气中放置三个月 后，崩解效果依然不变。

实施例2

本发明土壤改良剂的配方2包括以下重量份的原料成份：硅镁粉5份、轻 烧氧化镁15份、膨润土40份、沸石10份、菱镁矿石30份、滑石10份。

使用配方2制备土壤改良剂的工艺步骤，与实施例1相同。

实施例3

本发明土壤改良剂的配方3包括以下重量份的原料成份：硅镁粉15份、 轻烧氧化镁20份、膨润土30份、沸石5份、菱镁矿石35份、滑石10份。

使用配方3制备土壤改良剂的工艺步骤，与实施例1相同。

实施例4

本发明土壤改良剂的配方4包括以下重量份的原料成份：硅镁粉5份、轻 烧氧化镁10份、膨润土40份、沸石10份、菱镁矿石25份、滑石15份。

使用配方4制备土壤改良剂的工艺步骤，与实施例1相同。

本发明土壤改良剂中的原料成份的特点及作用如下：

硅镁粉：为土黄色的固体粉末，是硫酸镁生产废渣经过处理后的产物。硅 镁粉中的硫酸镁含量高达25～30％，二氧化硅含量达到15～20％，作为硅镁的来 源之一；能够起到疏松土壤，吸水保水的作用。

轻烧氧化镁：为白色或米白色轻松粉末，暴露在空气中极易吸收水和二氧 化碳，几乎不溶于水，在水中显示弱碱性，是镁的主要来源，能够调节土壤的 pH值。

膨润土：是一种以蒙脱石为主的含水粘土，具有膨润性、粘结性、吸附性 及阳离子交换性质，它是土壤改良剂崩解的主要成份，用于改善土壤结构，也 是硅的主要来源。

沸石：是一种天然硅铝酸盐的矿石，它的晶体内分子以架式结构连在一起， 中间有很多空腔，所以具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，且 具有营养价值；在土壤改良剂中，具有保水、吸附作用，也是硅的主要来源。

菱镁矿石：主要化学组成为碳酸镁，是镁的另一主要来源。

滑石：是一种常见的硅酸盐矿物，置水中不崩散，无嗅、无味，绝热性强， 是硅、镁的主要来源之一。

下面表3为四个实施例所制成的土壤改良剂成品的检测结果：

表3

项目 SiO₂％ 总MgO％ 总CaO％ MgSO₄％ 水溶性CaO％ pH值 实施例1 25.19 20.63 1.68 12.84 1.35 9.23 实施例2 27.82 17.08 2.78 10.66 0.99 8.73 实施例3 25.79 20.83 1.45 13.05 1.18 9.57 实施例4 35.38 13.61 1.69 6.24 3.44 8.85

从表3中的检测结果可以看出，本土壤改良剂在水中呈弱碱性，能够利用 轻烧氧化镁自身的特点，在水中缓慢地溶解，不断地中和土壤中的阴离子，从 而提高酸性土壤的pH值，改善酸性土质。与此同时，本土壤改良剂还含有硫酸 镁，这种镁盐能够直接被作物所吸收，起到提高作物品质和产量的作用。

总之，本发明土壤改良剂不仅可用于改良酸性土质和治理易板结土壤，而 且本身也可以作为肥料使用，还可与其它肥料混合使用。