專(zhuān)利名稱(chēng)：用含鈦高爐渣制鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種植物肥料的制備方法，特別是涉及一種用含鈦 高爐渣制備鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥的方法。
背景技術(shù)：
由于含鈦高爐渣的排放造成了大量鈦資源的流失，同時(shí)也對(duì)環(huán) 境造成污染，因此對(duì)它的利用已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。含鈦高爐渣不能直接用 于水泥的生產(chǎn)，因此限制了它的使用。攀鋼研究院和中南工業(yè)大學(xué)合作，以攀 鋼高爐渣為原料，開(kāi)發(fā)了制取人造金紅石和硫酸法制取鈦白粉的新工藝，制取 了品位大于98%的金紅石型1102以及焊條級(jí)、陶瓷級(jí)、顏料級(jí)等多種級(jí)別的 鈦白粉，并且其殘?jiān)捎糜谏a(chǎn)水泥。80年代末，完成了用含鈦高爐渣制取 TiCU的試驗(yàn)研究。近年來(lái)，又出現(xiàn)關(guān)于含鈦高爐渣處理煤氣洗滌水的報(bào)道。 但這些綜合利用爐渣的途徑都存在一些弊端，或者處理量有限，鈦資源利用率 低，或者生產(chǎn)工藝復(fù)雜，且存在二次污染。如何消除含鈦高爐渣對(duì)環(huán)境的污染、 同時(shí)能夠大量地利用鈦資源，是目前急需解決的問(wèn)題。
鈦在植物生長(zhǎng)過(guò)程中提高光合作用強(qiáng)度，增加植株葉綠素含量和葉質(zhì)干 重，促進(jìn)植物色素和碳水化合物的合成；提高過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶、固氮 酶、硝酸鹽還原酶和果糖-1， 6-二磷酸酶等多種酶的活性；增加根瘤數(shù)，提高 豆科植物的固氮能力；提高植物對(duì)氮、磷、鉀和微量元素如鋅、錳、鐵、銅、 硼、鉬的吸收利用能力，加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向籽實(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)；參與植物新陳代謝，延遲 植物衰老期；提高植物抗旱性；促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)植株的生理活性，對(duì) 農(nóng)作物有早熟、早產(chǎn)和增產(chǎn)作用。
硅參與植物細(xì)胞壁的形成，提高植物組織的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)固性，降低表皮 角質(zhì)層的水分散失，提高植物抗旱、抗倒伏能力和抗病能力；促進(jìn)植物生長(zhǎng)及 光合作用，促進(jìn)植物對(duì)氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。
國(guó)外早期施用的鈦肥主要有硫酸鈦銨和TiCl3等，多不是定型的商品專(zhuān)用 劑型。我國(guó)目前生產(chǎn)銷(xiāo)售的鈦肥主要有891鈦制劑和NK-P植物營(yíng)養(yǎng)素等，此 類(lèi)鈦肥大多由有毒有害的TiCU純品為原料制備，成本高且營(yíng)養(yǎng)元素種類(lèi)少。另外，我國(guó)目前生產(chǎn)銷(xiāo)售的葉面肥大多不含硅。本發(fā)明用含鈦高爐渣制備鉀氮 硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥，避開(kāi)了上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供了一種用含鈦高爐渣制備鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和 鈣硫硅肥的方法，是為了利用大量排放的含鈦高爐渣和其它原料制備植物肥 料，以解決環(huán)境污染問(wèn)題、充分利用鈦資源并滿足植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素需求的目的。
技術(shù)方案本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種用含鈦高爐渣制備鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥的方法，其特征 在于所用原料有含二氧化鈦以重量百分比占14%-30%的含鈦高爐渣，其工 藝步驟為
(1) 含鈦高爐渣的水淬、干燥和粉磨將含鈦高爐渣在空氣氣氛中升溫至 1350-150(TC并保溫5-45min后投入水中進(jìn)行水淬、干燥并粉磨得到直徑60-160 微米的粉末；
(2) 混料將爐渣粉末與3-20倍按重量計(jì)的硫酸銨、硫酸氫銨、焦硫酸銨、 過(guò)硫酸銨中任意一種或多種以任意比例的混合物混合均勻；
(3) 熔融將混勻的原料在空氣氣氛中升溫至200-50(TC并保溫10-60min得 到塊狀固體；
(4) 溶解和過(guò)濾將塊狀固體置于水中溶解、過(guò)濾得到濾液和殘?jiān)?，殘?jiān)?為轉(zhuǎn)硫硅肥；
(5) 螯合先向?yàn)V液中加入按重量計(jì)0.4-8倍于爐渣粉末的螯合劑，然后再 以碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀中任意一種或多種、以任意比例形成的混合物 對(duì)溶液調(diào)節(jié)pH至5.0-8.0，使鈦與螯合劑螯合，得到鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥； 螯合劑為抗壞血酸、檸檬酸、乙'二胺四乙酸中任意一種或多種。
上述的用含鈦高爐渣制備鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥的方法，其特 征在于
(1) 葉面肥中鎂占含鈦高爐渣全鎂90%以上，鈦占含鈦高爐渣全鈦80%以 上，鐵占含鈦高爐渣全鐵75%以上；
(2) 葉面肥pH為5.0-8.0，鉀、氮、硫、鎂、鈦、鐵、硅均以水溶性化合物作為有效成分，鈦以抗壞血酸、檸檬酸或EDTA螯合物的形式存在；
(3)鈣硫硅肥為固體粉末，CaO含量20X-27X， S03含量31 %-36% ， Si02 含量15%-24%，其中硫以微溶性物質(zhì)硫酸鈣的形式存在，硅主要以枸溶性物 質(zhì)硅酸鈣的形式存在。
所述的制備肥料的螯合劑包括抗壞血酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)。 優(yōu)點(diǎn)及效果:含鈦高爐渣是一種冶金工業(yè)廢棄物，如不利用不僅浪費(fèi)資源， 而且污染環(huán)境。本發(fā)明用含鈦高爐渣作為主要原料，采用上述方法制備植物肥 料，既解決了由于爐渣的大量排放造成的環(huán)境污染問(wèn)題，又合理利用鈦資源， 同時(shí)滿足植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的需求。
本發(fā)明含鈦高爐渣中的多種元素對(duì)植物生長(zhǎng)有益，制備植物肥料的原料來(lái) 源廣泛，成本低；本發(fā)明一次性大規(guī)模整體利用含鈦高爐渣，無(wú)二次污染，制 備肥料的工藝簡(jiǎn)單；肥料性質(zhì)穩(wěn)定，易長(zhǎng)期保存，使用方便，應(yīng)用范圍廣，對(duì) 人和生態(tài)環(huán)境安全，經(jīng)濟(jì)效益高。鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥可用于植物浸種、拌 種、葉面噴施和沾秧根，具有促進(jìn)植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素等的吸收，能充分發(fā)揮鈦在 植物生長(zhǎng)過(guò)程中促進(jìn)光合作用和碳水化合物合成的效果；增強(qiáng)植株生理活性； 增加植株葉綠素含量；增加根瘤數(shù)，提高豆科植物固氮能力和酶活性；對(duì)農(nóng)作 物有早熟、早產(chǎn)和增產(chǎn)作用；與我國(guó)目前生產(chǎn)銷(xiāo)售的葉面肥相比，增加了硅元 素；與本發(fā)明人以前申請(qǐng)的"用含鈦高爐渣制備固態(tài)鈦鈣硫鎂鐵氮硅復(fù)合肥料 的方法"、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00710012164.6的技術(shù)和"用水淬含鈦高爐渣制備固 態(tài)鈣鎂鈦鐵硫氮硅復(fù)合肥的方法"、專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00810011305.7的技術(shù)相比， 本發(fā)明一次性制備兩種肥料——鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥，且硅分別 以水溶性和枸溶性物質(zhì)的形式存在，更有利于植物對(duì)硅等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，發(fā) 揮硅在植物生長(zhǎng)過(guò)程中促進(jìn)光合作用的效果。鈣硫硅肥用于土壤施肥，后效期 長(zhǎng)，能夠促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)植物對(duì)氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，提高 作物產(chǎn)量和品質(zhì)；另外，硅酸鈣的存在可以抑制土壤酸化，調(diào)節(jié)土壤的酸堿平 衡，從而改良土壤，也可以減輕鹽害。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以具體描述，且本發(fā)明的技術(shù)方案不僅僅包括如下實(shí)施例
例1:將含釹高爐渣(二氧化鈦含量占18%)在空氣氣氛中升溫至1380 。C并保溫10min后投入水中進(jìn)行水淬、干燥并粉磨得到直徑90微米的粉末， 與4-7倍焦硫酸銨混合均勻，在空氣氣氛中升溫至36(TC并保溫15min得到塊 狀固體，將塊狀固體置于水中溶解、過(guò)濾得到濾液和殘?jiān)?，殘?jiān)礊殁}硫硅肥; 向?yàn)V液中加入1.2倍于爐渣粉末的按重量計(jì)的抗壞血酸，并以碳酸氫鉀調(diào)節(jié)溶 液pH至7.6，使鈦與抗壞血酸螯合，得到鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥。
例2:將含鈦高爐渣(二氧化鈦含量占20%)在空氣氣氛中升溫至1420 'C并保溫20min后投入水中進(jìn)行水淬、干燥并粉磨得到直徑75微米的粉末， 與12-15倍硫酸銨混合均勻，在空氣氣氛中升溫至47(TC并保溫54min得到塊 狀固體，將塊狀固體置于水中溶解、過(guò)濾得到濾液和殘?jiān)瑲堅(jiān)礊殁}硫硅肥； 向?yàn)V液中加入7倍于爐渣粉末的按重量計(jì)的EDTA，并以氫氧化鉀調(diào)節(jié)溶液 pH至7.2，使鈦與EDTA螯合，得到鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥。
例3:將含鈦高爐渣(二氧化鈦含量占24%)在空氣氣氛中升溫至1480 。C并保溫40min后投入水中進(jìn)行水淬、干燥并粉磨得到直徑130微米的粉末， 與16-19倍硫酸氫銨混合均勻，在空氣氣氛中升溫至275t:并保溫35miri得到 塊狀固體，將塊狀固體置于水中溶解、過(guò)濾得到濾液和殘?jiān)瑲堅(jiān)礊殁}硫硅 肥；向?yàn)V液中加入3倍于爐渣粉末的按重量計(jì)的檸檬酸，并以碳酸鉀調(diào)節(jié)溶液 pH至5.6，使鈦與檸檬酸螯合，得到鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥。
例4:將含鈦高爐渣(二氧化鈦含量占26%)在空氣氣氛中升溫至1440 'C并保溫30min后投入水中進(jìn)行水淬、干燥并粉磨得到直徑120微米的粉末， 與8-11倍硫酸銨/硫酸氫銨混合物混合均勻，在空氣氣氛中升溫至40(TC并保 溫45min得到塊狀固體，將塊狀固體置于水中溶解、過(guò)濾得到濾液和殘?jiān)?，?渣即為鈣硫硅肥；向?yàn)V液中加入各2倍于爐渣粉末的按重量計(jì)的抗壞血酸和擰 檬酸，并以碳酸氫鉀和碳酸鉀調(diào)節(jié)溶液pH至6.5，使鈦與抗壞血酸和擰檬酸 螯合，得到鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥。
例5:與上述實(shí)施例的工藝基本不變，所用原料采用過(guò)硫酸銨、或硫酸銨 /硫酸氫銨/焦硫酸銨/過(guò)硫酸銨中的任意兩種或三種以任意比例混合，也能夠制備出植物肥料。
肥料的檢測(cè)對(duì)實(shí)施例的鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥進(jìn)行原子發(fā)射光譜分析， 結(jié)果表明葉面肥樣品的光譜中出現(xiàn)了鉀、氮、硫、鎂、鈦、鐵、硅的特征譜 線，說(shuō)明葉面肥中鉀、氮、硫、鎂、鈦、鐵、硅均以水溶性化合物作為有效成 分；對(duì)葉面肥進(jìn)行鎂、鈦、鐵含量的測(cè)定及計(jì)算，結(jié)果表明葉面肥中鎂占含 鈦高爐渣全鎂90%以上，鈦占含釹高爐渣全鈦80%以上，鐵占含鈦高爐渣全 鐵75%以上。
對(duì)實(shí)施例的鈣硫硅肥進(jìn)行CaO、 S03、 Si02含量的測(cè)定，結(jié)果表明鈣硫 硅肥中CaO含量20X-27X， S03含量31 %-36%， Si02含量15%-24%;對(duì)實(shí)
施例的鈣硫硅肥進(jìn)行X射線衍射分析，結(jié)果表明樣品的譜圖中出現(xiàn)了硫酸
f丐和硅酸鈣的特征峰，其中硫酸鈣為微溶性物質(zhì)，硅酸鈣為枸溶性物質(zhì)，說(shuō)明 硫以微溶性物質(zhì)硫酸鈣的形式存在，硅主要以枸溶性物質(zhì)硅酸鈣的形式存在。
枸溶性物質(zhì)一般是難溶于水，但可溶于以2%檸檬酸為代表的植物根系分泌物 的化學(xué)物質(zhì)。相對(duì)于速溶性物質(zhì)而言，微溶性物質(zhì)和枸溶性物質(zhì)溶解速率較 慢，因此不易隨水流失，可長(zhǎng)期被作物有效吸收利用。
研究結(jié)論含二氧化鈦14%-30%是針對(duì)這種高爐渣來(lái)進(jìn)行處理，含鈦過(guò)
高、過(guò)低都不會(huì)帶來(lái)技術(shù)效果或沒(méi)有實(shí)際意義，反而影響鈦資源在其它領(lǐng)域的
應(yīng)用。將含鈦高爐渣在空氣氣氛中升溫至1350-150(TC并保溫5-45min后投入 水中進(jìn)行水淬，是為了提高爐渣的反應(yīng)活性，進(jìn)而在加熱熔融的過(guò)程中易于發(fā) 生熔融反應(yīng)；將水淬、干燥后的爐渣經(jīng)粉磨得到直徑60-160微米的粉末，是 為了起到更好的熔融效果，直徑太大效果不明顯，直徑太小沒(méi)有必要，反而增 大成本。將爐渣粉末與3-20倍按重量計(jì)的硫酸銨、硫酸氫銨、焦硫酸銨、過(guò) 硫酸銨混合，是為了起到更好的熔融作用，生成更多的可溶性物質(zhì)，使葉面肥 中鉀、氮、硫、鎂、鈦、鐵、硅均以水溶性化合物作為有效成分，使葉面肥中 鎂占含鈦高爐渣全鎂90%以上，鈦占含鈦高爐渣全鈦80%以上，鐵占含鈦高 爐渣全鐵75%以上，這對(duì)發(fā)揮鈦在植物生長(zhǎng)過(guò)程中促進(jìn)光合作用和碳水化合 物的合成等生理作用起到非常重要的作用；倍數(shù)太少不起作用，倍數(shù)太大沒(méi)有 必要，反而增大成本。向?yàn)V液中加入0.4-8倍于爐渣粉末的按重量計(jì)的抗壞血酸、檸檬酸、EDTA，并以碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀調(diào)節(jié)溶液pH至5.0-8.0， 是為了使鈦與抗壞血酸、檸檬酸、EDTA螯合，提高葉面肥的穩(wěn)定性，進(jìn)而更 加有利于植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收；倍數(shù)太少不起作用，倍數(shù)太大沒(méi)有必要，反 而浪費(fèi)原料；pH過(guò)高或過(guò)低均不利于植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。該方法工藝簡(jiǎn) 單，所得到的鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥均為多元素復(fù)合型肥料，肥料 性質(zhì)穩(wěn)定，易于存儲(chǔ)，有效期在2年以上。
權(quán)利要求
1、一種用含鈦高爐渣制備鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥的方法，其特征在于所用原料有含二氧化鈦以重量百分比占14％-30％的含鈦高爐渣，其工藝步驟為(1)含鈦高爐渣的水淬、干燥和粉磨將含鈦高爐渣在空氣氣氛中升溫至1350-1500℃并保溫5-45min后投入水中進(jìn)行水淬、干燥并粉磨得到直徑60-160微米的粉末；(2)混料將爐渣粉末與3-20倍按重量計(jì)的硫酸銨、硫酸氫銨、焦硫酸銨、過(guò)硫酸銨中任意一種或多種以任意比例的混合物混合均勻；(3)熔融將混勻的原料在空氣氣氛中升溫至200-500℃并保溫10-60min得到塊狀固體；(4)溶解和過(guò)濾將塊狀固體置于水中溶解、過(guò)濾得到濾液和殘?jiān)?，殘?jiān)礊殁}硫硅肥；(5)螯合先向?yàn)V液中加入按重量計(jì)0.4-8倍于爐渣粉末的螯合劑，然后再以碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀中任意一種或多種、以任意比例形成的混合物對(duì)溶液調(diào)節(jié)pH至5.0-8.0，使鈦與螯合劑螯合，得到鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥；螯合劑為抗壞血酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸中任意一種或多種。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含鈦高爐渣制備鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣 硫硅肥的方法，其特征在于(1) 葉面肥中鎂占含鈦高爐渣全鎂90%以上，鈦占含鈦高爐渣全鈦80%以 上，鐵占含鈦高爐渣全鐵75%以上；(2) 葉面肥pH為5.0-8.0，鉀、氮、硫、鎂、鈦、鐵、硅均以水溶性化合物 作為有效成分，鈦以抗壞血酸、檸檬酸或EDTA螯合物的形式存在；(3) 牽丐硫硅肥為固體粉末，CaO含量20X-27X， S03含量31 %-36% ， Si02 含量15%-24%，其中硫以微溶性物質(zhì)硫酸鈣的形式存在，硅主要以枸溶性物 質(zhì)硅酸l^的形式存在。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種植物肥料的制備方法，特別是涉及一種用含鈦高爐渣制備鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥和鈣硫硅肥的方法。所用原料有含二氧化鈦以重量百分比占14％-30％的含鈦高爐渣，通過(guò)含鈦高爐渣的水淬、干燥和粉磨、混料、熔融、溶解和過(guò)濾、螯合的工藝步驟，得到鈣硫硅肥和鉀氮硫鎂鈦鐵硅葉面肥。本發(fā)明是為了利用大量排放的含鈦高爐渣和其它原料制備植物肥料，以解決環(huán)境污染問(wèn)題、充分利用鈦資源并滿足植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素需求的目的。
文檔編號(hào)C05G1/00GK101429068SQ200810229589
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者悅 張, 合 楊, 段培寧, 薛向欣 申請(qǐng)人:東北大學(xué)