[发明专利]利用水热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物肥料生产领域，特别涉及到一种在半湿状态下利用水热化学反应由硅酸盐岩石制取多元素微孔矿物肥料的方法。

背景技术

植物生长不仅需要氮磷钾，还需要硅、钙、镁、硫等中量元素以及铁、锰、硼、稀土等微量元素，而且每一种必需的营养元素都有其特殊的功能，不能被其它元素所代替。

土壤中的各种肥力因素不是孤立的，而是相互联系和相互制约的。根据最小养分定律，农作物的产量主要取决于土壤中数量最少的养分的供应量(类似于木桶理论，木桶的贮水量取决于最短木板的高度)，土壤中钾硅钙镁等元素的短缺严重制约了农作物对氮磷的吸收利用。显然，对于一个可持续的农业耕作系统，保持养分平衡是一个关键因子。

但长期以来，不平衡施肥的问题十分突出，过量施用氮肥，而钾硅钙镁铁锰等矿物质养分很少得到补充，长期的高产使土壤中的钾硅以及其它元素被大量消耗，土壤肥力的协调平衡被打破，综合肥力不断下降。

土壤肥力失衡的后果是，1)氮、磷肥的实际利用率很低，氮肥不足30％，这不仅限制了农业的进一步增产，而且提高了农业生产成本，还造成农业立体污染；2)钾硅钙镁硫等品质元素的短缺引发营养失调，不仅植物易发生病变，而且农产品的品质下降，如瓜不香、果不甜；3)过量施用氮肥一方面造成土壤酸化、次生盐渍化，有害生物滋生，同时还容易造成农产品中的硝酸盐残留超标。

因此，迫切需要一种有效的多元素矿物肥料，该多元素矿物肥料能够被植物有效吸收，并且全面补充植物生长所需的各种养分。

我们知道，土壤是由岩石通过自然界的地球化学风化成土过程转化而成的，以质量计，土壤固相物质的约95％是由岩石风化而来的各种矿物质所组成。然而，这些矿物质绝大部分是以植物不可吸收的形态存在，只有极少一部分(3％-8％)在风化成土过程中被转化成了能够被植物所吸收的有效营养成分。正是这一小部分有效的矿物质养分，使得土壤能够生长植物。

但是，自然成土过程漫长(数千-数万年)，而且转化率很低。因此人们一直尝试将硅酸盐岩石中的各种矿物质高效且大比例地转化成为植物可以吸收的有效形态。与此有一定关联的前期工作可以大致概括为以下三个方面：1、将含钾硅酸盐岩石(又被称为不溶性钾矿)中的非水溶性钾转化为可溶性钾并开发出钾肥；2、利用炼铁废渣、黄磷废渣等开发硅钙肥等矿物肥料；3、将碳酸盐岩石焙烧成石灰作钙镁肥用。其中，由含钾硅酸盐岩石提取可溶性钾研究得最多。

目前利用含钾硅酸盐岩石制取钾肥的方法，归纳起来主要有三种，即煅烧法或烧结法、水热化学法、微生物法。其中现有的水热化学法主要包括如下方法。

GB186199公开了一种从长石中提取钾的方法，首先在球磨机或滚筒磨机中将含钾岩石研磨成细粉，然后将含钾岩石细粉及稀盐酸溶液混合置于耐酸的胶体磨中研磨成高细度悬浮物，再把得到的高细度悬浮物转移至高压釜中，在大约225℃(25大气压)加热处理，含钾岩石中大量的钾被溶入溶液中，过滤，蒸发浓缩，可获得KCl。含钾岩石细粉也可以与碱溶液混合，在胶体磨中加工成高细度悬浮物，然后再在高压釜中加热处理，再经过滤，蒸发浓缩，制得KOH产品。

Jumei Yamasaki曾进行过100℃～400℃条件下以Ca(OH)₂浆液高压萃取钾长石中的钾的研究，钾的浸出率为90％(Jumei Yamasaki.J.Chem.Soc.Japan Ind Chem Sect.1951，54(1)：704)。Chemak发现，在150℃～200℃时，KOH溶液与瑞士Opalinus地区页岩反应，可生成钙十字沸石，一方面使页岩中钾得到活化，另一方面由于钾离子处在沸石的空腔和通道中又不致于被水所淋滤，可制得一种长效钾肥(J.A.Chermak.Clays and clayMiner.1993，41(3)：365-372)。东南大学蓝计香及华东理工大学颜勇捷(蓝计香，颜勇捷，[J]，高技术通讯，1994，8：26-28)研究了消石灰和钾长石的加压反应条件，反应是在FYX05A型永磁搅拌式高压反应釜中进行，容积0.5升，最高工作温度350℃，工作压力200atm，搅拌速度50～1000rpm，钾长石的钾浸取率可达90％或更高。该浸取方法的缺点在于实施动态搅拌，水与固料比较大(最低不能小于8)，电能消耗大，其设备密封性严，造价高。