專利名稱：含有硫酸鹽源和硅酸鈣的農(nóng)業(yè)混合物及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及農(nóng)業(yè)混合物及形成農(nóng)業(yè)混合物的方法。更加具體的，本申請(qǐng)涉及將工業(yè)過程中的副產(chǎn)品用于農(nóng)業(yè)混合物。
背景技術(shù)：
公知一些具體的礦物質(zhì)用于農(nóng)業(yè)中促進(jìn)生長(zhǎng)。肥料或其它的添加劑可以包括一些礦物質(zhì)，如硅酸鈣、硅酸鎂、硅酸鉀和硅酸鈉。類似的，化合物如石膏(CaSO4 -H2O)可以用于 農(nóng)業(yè)中(如土壤穩(wěn)定劑)。肥料和其它的添加劑可以輸送這些礦物質(zhì)、化合物或礦物質(zhì)和化合物的組合。礦物質(zhì)或化合物、礦物質(zhì)或化合物的晶體結(jié)構(gòu)、礦物質(zhì)或化合物的組合的輸送方法影響肥料和其它添加劑的效果。肥料或其它添加劑中的礦物質(zhì)或化合物可以是天然的(如開采的)或合成的(例如，工業(yè)中的副產(chǎn)品)。通過降低廢物而對(duì)副產(chǎn)品的利用是環(huán)境友好的，同時(shí)可以通過廢物創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如美國(guó)專利5，362，471所述，該專利的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本申請(qǐng)，合成的石膏通常從含有肥料的磷酸鹽生產(chǎn)的副產(chǎn)品中獲得，以及脫硫作用的煙道氣中獲得。根據(jù)美國(guó)專利5，362，471，合成的石膏沒有在商業(yè)上取得廣泛的成功，這是因?yàn)楹吞烊坏氖嘞啾龋铣傻氖嗑哂胁煌木w尺寸和形狀。美國(guó)專利5，510，094公開了另一種獲得合成石膏的方法，該專利的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本申請(qǐng)。美國(guó)專利5，510，094中公開的方法涉及用氨處理合成石膏，該專利表明從煤燃燒中得到的合成石膏副產(chǎn)品在用含有氨的漿料洗滌后可以用于農(nóng)業(yè)。該工藝沒有包括促進(jìn)生長(zhǎng)的礦物質(zhì)的組合。用無水氨或含有氨的漿料處理石膏由于氨氣的釋放，從而會(huì)引起呼吸障礙。美國(guó)專利6，939，387公開了一種含有一些促進(jìn)生長(zhǎng)的礦物質(zhì)的、用于農(nóng)業(yè)的土壤強(qiáng)化劑，該專利的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本申請(qǐng)。在沒有經(jīng)常應(yīng)用的情況下，該專利認(rèn)為含有MgSiO3的產(chǎn)品不能在一定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)為植物提供足夠的硅。該專利也認(rèn)為，至少有15%來自鈣源(如石膏)的小球不能提供足夠的硅來使用，除非使用大量的小球。該專利公開了含有硅酸鈣渣(特別的，礦提煉中的副產(chǎn)品)、硫酸鎂顆粒和水的組合物，其中非顆粒狀的組合物中硅酸鈣渣、硫酸鎂顆粒和水的比例為20:4:1，顆粒狀的組合物中它們的比例為2:7:4。該組合的缺點(diǎn)是不具有石膏穩(wěn)定土壤的作用，除開礦中產(chǎn)生的副產(chǎn)品外，不能使用其它副產(chǎn)品，不具有硅酸鎂、硅酸鈣的有益效果。該組合僅能在酸性土壤環(huán)境下提供足夠的可溶性硅?，F(xiàn)實(shí)需要農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和形成該農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的方法，該農(nóng)業(yè)產(chǎn)品能夠提供硫酸鹽源和硅酸鈣，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
用于說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括農(nóng)業(yè)混合物，該農(nóng)業(yè)混合物含有硫酸鹽源和硅酸鈣。用于說明本發(fā)明的另一實(shí)施例包括農(nóng)業(yè)混合物，該農(nóng)業(yè)混合物含有合成的石膏和爐渣的副產(chǎn)品，該爐渣選自鋼渣、不銹鋼渣、合金鋼渣、碳鋼渣和磷酸鹽爐渣。用于說明本發(fā)明的另一實(shí)施例包括形成農(nóng)業(yè)混合物的方法，該方法包括將硫酸鹽源和硅酸鈣混合。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下述優(yōu)選實(shí)施例和附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。



圖I顯示的是根據(jù)本發(fā)明的示例性工業(yè)方法的流程圖。除非特別說明，使用相同的數(shù)字代碼代表相同的部分。
具體實(shí)施例方式以下公開了一種農(nóng)業(yè)混合物及形成農(nóng)業(yè)混合物的方法。該農(nóng)業(yè)混合物可以或部分為、或?yàn)榍绑w，或可以含有肥料、礦物質(zhì)土壤改善劑(例如，硅酸鈣和硅酸鎂)、土壤調(diào)節(jié)劑(用于水和壓力管理、植物活性的增強(qiáng)劑、土壤中水和空氣流動(dòng)的改善、營(yíng)養(yǎng)保持能力，或它們的組合)，浸灰劑(如硅酸鈣和硅酸鎂)，改善土壤PH的調(diào)節(jié)劑、降低金屬毒性的添加劑，或它們?nèi)魏魏线m的組合。本發(fā)明公開的實(shí)施例包括環(huán)境友好的利用一個(gè)或多個(gè)工業(yè)過程中的廢物或蒸汽副產(chǎn)品，其有能力將硅酸鈣和/或硅酸鎂保持在農(nóng)業(yè)物質(zhì)中更長(zhǎng)的時(shí)間，能增加土壤的PH值，能降低金屬毒性(例如，Al、Mn或重金屬)，改善離子交換能力，提高農(nóng)作物的耐受性(例如通過增加細(xì)胞壁強(qiáng)度抵抗干旱、嚴(yán)寒、疾病和/或害蟲的能力和/或避免疾病/病原體的攻擊，改善植物的生產(chǎn)能力(例如，通過增加的葉綠素和/或糖類來增加光合作用的比率和數(shù)量)，減少倒伏(例如，用根部、嫩枝和/或葉子中增加的硅來增加結(jié)構(gòu)完整性)，降低或消除利用率(例如，通過側(cè)向位移和垂直位移)，改善處理效率(例如，25%)，改善流動(dòng)性(例如，15%)，改善可儲(chǔ)存性(例如，30%)，提供增加的可溶性硅(例如，約大于10磅/噸)，以及改善上述的組合。如圖I所示，根據(jù)所示的工藝100，在一實(shí)施例中，從工業(yè)過程或高爐中產(chǎn)生的爐渣104是爐渣生產(chǎn)工藝106中產(chǎn)生的，其用于形成農(nóng)業(yè)混合物102，例如，粉末、顆粒和/或成團(tuán)的固體。爐渣生產(chǎn)工藝106是一個(gè)單一的工藝，或者是通過物料運(yùn)輸聯(lián)系的工藝的組合。在爐渣生產(chǎn)工藝106形成爐渣104后，該爐渣104通過合適的分離工藝108進(jìn)行處理，形成一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110，包括農(nóng)業(yè)混合物102。在一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110是由多于I個(gè)的來源組成的物流，和/或一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110的組合物通過增加或降低一個(gè)或多個(gè)來源的濃度進(jìn)行調(diào)整。在一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110來自不同地理或地質(zhì)區(qū)域的爐渣104，和/或來自不同時(shí)期生成的來源。在實(shí)施例中，爐渣生產(chǎn)工藝106有多個(gè)爐渣副產(chǎn)品110，其中的一個(gè)爐渣副產(chǎn)品110是用于農(nóng)業(yè)混合物102的含有硅的副產(chǎn)品111 ;另一個(gè)爐渣副產(chǎn)品110為用于不同目的的分離的爐渣副產(chǎn)品112，如用于鋪路的碎石、屋頂、膠結(jié)材料、回填土、酸性礦排水(AMD)補(bǔ)救、污泥穩(wěn)定化，以及它們的組合。由含有硅的副產(chǎn)品111形成的農(nóng)業(yè)混合物102包括一個(gè)或多個(gè)化合物中的硅。農(nóng)業(yè)混合物102中的硅是在可溶化合物中的，或者是在可溶化合物和不溶化合物的組合中的。在一些實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102中總的硅約少于30原子％，或約大于39原子％。在一些實(shí)施例中，約少于25原子％，約少于15原子％，約在5原子％至25原子％之間，約在15原子％至25原子％之間，約在20原子％至25原子％之間，約在I原子％至5原子％之間，或任何合適的組合或它們的變形?？蛇x擇的，在另一些實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102中總的硅約在40原子％至53原子％之間，約在45原子％至50原子％之間，約在50原子％至53原子％之間，約大于45原子％，約大于50原子％，或任何合適的組合或它們的變形。此外或可選擇的，在一些實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102中可溶性化合物的硅或高于預(yù)設(shè)的量。例如，在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物中可溶性化合物的硅約在10原子％至20原子％之間，約在10原子％至15原子％之間，約在15原子％至20原子％之間，約在12原子％至15原子％之間，約在10原子％至12原子％之間，約大于10原子％，約大于12原子％，約大 于15原子％，約大于20原子％，或任何合適的組合或它們的變形。農(nóng)業(yè)混合物102中可溶性化合物是任何合適的含有硅且能溶于溶液中的組分。例如，在一些實(shí)施例中，可溶性化合物包括單硅酸、多硅酸、有機(jī)硅、硅酸鈣、鏈硅酸鈣，或其它能溶于溶液的合適的硅。在一實(shí)施例中，可溶性化合物是任何合適的、溶解度大于或至少等于硅酸鈣的可溶形式。在一實(shí)施例中，可溶性化合物可以是任何能穿透植物細(xì)胞壁的合適的化合物，或者由于可溶性化合物溶解能力到達(dá)植物的化合物。與之對(duì)比，在一些實(shí)施例中，不溶性化合物是硅酸(silic acid，石英溶液)、不定型二氧化硅、硅酸鎂、粗的或結(jié)晶的硅酸鹽，或其它不能溶于溶液的合適的硅的形式。在一實(shí)施例中，不溶性化合物是任何合適的、溶解度小于或最多等于硅酸鎂的可溶形式。在一實(shí)施例中，不溶性化合物可以是不能穿透植物細(xì)胞壁的合適的化合物，或者由于不溶性化合物的不溶性不能到達(dá)植物的化合物。
農(nóng)業(yè)混合物102的應(yīng)用將土壤形成被處理的土壤。在該實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102增加了被處理土壤中植物的生長(zhǎng)率。農(nóng)業(yè)混合物102以任何合適的技術(shù)用于土壤，形成被處理的土壤，并被植物吸收(例如，在一實(shí)施例中，植物中硅的濃度基本等于被處理土壤中可溶性化合物中硅的濃度)。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102通過撒布機(jī)應(yīng)用。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102聯(lián)合應(yīng)用，例如，在掩埋畦溝之前，將農(nóng)業(yè)混合物102和種子一起放到土壤的畦溝中。在該實(shí)施例中，植物以出乎意料的速度生長(zhǎng)，快于沒有聯(lián)合使用農(nóng)業(yè)混合物102的植物的生長(zhǎng)。在一實(shí)施例中，從農(nóng)業(yè)混合物102的應(yīng)用到土壤，硅的量和/或可溶性化合物的量在被處理土壤中是確定的。此處使用的術(shù)語“土壤”指的是任何能夠保持植物生長(zhǎng)的介質(zhì)，或者能夠調(diào)整成保持植物生長(zhǎng)的介質(zhì)。例如，土壤包括但不限于泥土、巖屑、粘土、巖石、碎石、水泥、泥、腐葉土、沙、較少混合的土壤，其它任何合適的介質(zhì)，或它們的組合。決定因素是總的硅，可溶性化合物中的硅，和/或不溶化合物的硅。在一實(shí)施例中，測(cè)定可溶性化合物中的硅，用提取劑對(duì)可溶性化合物中的硅進(jìn)行定量。在一實(shí)施例中，提取硅和測(cè)定可溶性化合物中的硅的量的提取劑為或包括Na2C03+NH4N03O在一實(shí)施例中，提取是這樣進(jìn)行的干燥農(nóng)業(yè)混合物102樣品，然后稱取預(yù)設(shè)量的農(nóng)業(yè)混合物102，如O. lOOOg，然后，在以預(yù)設(shè)的速率(如60rpm/小時(shí))攪拌/混合之前，將提取劑以預(yù)設(shè)的量加入到樣品中，如50ml的Na2CO3為10g/L和/或50ml的NH4NO3為16g/L，形成提取溶液。在該實(shí)施例中，提取進(jìn)行約5天，然后進(jìn)行比色分析，例如，將硅和鑰酸銨偶聯(lián)，以及將磷和抗壞血酸偶聯(lián)。在一實(shí)施例中，可溶性化合物中硅的量的測(cè)定所花的時(shí)間少于5天。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，時(shí)間少于I天，約少于12小時(shí)，約少于10小時(shí)，約少于8小時(shí)，約少于6小時(shí)，約少于5小時(shí)，約少于4小時(shí)，約少于I小時(shí)，約為I天，約為12小時(shí)，約為10小時(shí)，約為8小時(shí)，約為6小時(shí),約為5小時(shí),約為4小時(shí),或任何它們合適的組合或變形。在一實(shí)施例中，浴，如預(yù)設(shè)水浴溫度，如約為70°C 100°C，約為80°C 100°C，約為90°C 100°C，約為70°C 90°C，約為80°C 90°C，約為70°C，約為75°C，約為80°C，約為85°C，約為90°C，約為95°C，約為100°C，或任何它們合適的組合或變形。在一實(shí)施例中，通過蒸發(fā)，預(yù)設(shè)的溫度選擇用于最高的提取，以及提取劑最少的損失。在一實(shí)施例中，包括農(nóng)業(yè)混合物102和提取劑的提取溶液置于浴中一定的時(shí)間， 如至少30分鐘，至少I小時(shí)，至少2小時(shí)，至少3小時(shí)，至少4小時(shí)，至少6小時(shí)，至少8小時(shí)，約為30分鐘,約為I小時(shí)，約為2小時(shí),約為3小時(shí),約為4小時(shí),約為6小時(shí),約為8小時(shí)，或任何它們合適的組合或變形。在一實(shí)施例中，預(yù)設(shè)的持續(xù)時(shí)間要和提取和/或避免減少溶解度相匹配。在一實(shí)施例中，預(yù)設(shè)的蒸餾水的量加入到提取溶液中，以降低或消除硅的沉淀。例如，在一實(shí)施例中，約18ml的蒸餾水加入到約IOOml的提取溶液中。在一實(shí)施例中，提取溶液從浴中移開，并靜置一定的時(shí)間，如至少I小時(shí)，至少2小時(shí)，至少3小時(shí)，至少5小時(shí)，至少12小時(shí)，至少15小時(shí)，至少16小時(shí)，約為I小時(shí)，約為2小時(shí)，約為3小時(shí)，約為5小時(shí)，約為12小時(shí)，約為15小時(shí)，約為16小時(shí)。在一實(shí)施例中，預(yù)設(shè)的靜置時(shí)間是使得樣品完全冷卻下來的最短時(shí)間。在一實(shí)施例中，測(cè)定結(jié)果表明將農(nóng)業(yè)混合物102用于土壤增加了土壤中來自可溶性化合物的硅，增加了土壤中一種或多種植物里來自可溶性化合物的硅，或它們的組合。在一實(shí)施例中，來自被處理土壤中可溶性化合物的硅的量約為硅的總量的4% -19%，和/或來自可溶性化合物的硅的濃度至少是預(yù)設(shè)的量，例如，約大于15份/百萬，約大于20份/百萬，約大于30份/百萬，約大于40份/百萬，約大于50份/百萬，約大于60份/百萬，約大于70份/百萬，約大于80份/百萬，約大于90份/百萬，約大于100份/百萬，約增加15份/百萬，約增加20份/百萬，約增加30份/百萬，約增加40份/百萬，約增加50份/百萬，約增加60份/百萬，約增加70份/百萬，約增加80份/百萬，約增加90份/百萬，約增加100份/百萬，或任何它們合適的組合或變形。在一實(shí)施例中，可溶性化合物中硅的增加的量和植物生長(zhǎng)的種類相對(duì)應(yīng)，例如，大米或甘蔗的增加約大于20份/百萬，小麥的增加約大于90份/百萬。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102向土壤、植物或植物的一部分(如通過細(xì)胞壁或進(jìn)入細(xì)胞壁)提供的硅管理部門是可以測(cè)定的。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102提供的硅可以通過美國(guó)植物食品控制委員會(huì)和/或化學(xué)分析委員會(huì)承認(rèn)的分析技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。在一實(shí)施例中，將農(nóng)業(yè)混合物102用于分離土壤中的一種或多種重金屬，如無毒的金屬(如，鐵、鈷、鎳、銅、錳、鑰和鋅)，有毒金屬(例如，釩、鎢、砷、鉻和鎘)，以及任何具有具體質(zhì)量的其它金屬，或它們的組合或變形。重金屬通過形成含有農(nóng)業(yè)混合物102和重金屬的、基本為惰性的顆粒進(jìn)行分離。例如，農(nóng)業(yè)混合物102處理并和土壤反應(yīng)，從而重金屬形成惰性顆粒，進(jìn)而分離重金屬。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102在預(yù)設(shè)條件下應(yīng)用以增加效果。例如，在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102在酸性土壤條件下應(yīng)用。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102用于土壤中植物生長(zhǎng)周期，例如，春季或秋季，一個(gè)月的時(shí)間、兩個(gè)月的時(shí)間或三個(gè)月的時(shí)間，比其它類似的持續(xù)時(shí)間有更多的光照和較高的濕度。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102用于堿性土壤，例如，農(nóng)業(yè)混合物102含有硫酸鹽。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102在一定時(shí)期內(nèi)使用，例如，前生長(zhǎng)期、后休眠期、休眠期、后收獲期、休耕期，其它任何合適的時(shí)期，或它們的組合。生成作為爐渣副產(chǎn)品110的農(nóng)業(yè)混合物102的爐渣104的組成和/或來源影響農(nóng)業(yè)混合物102的組分。在一實(shí)施例中，爐渣生產(chǎn)工藝106形成產(chǎn)品114，如碳鋼、鋁、磷酸鹽、銅、鋅、非鐵物質(zhì)、合金鋼、鐵、燃燒產(chǎn)品和能量(如來自煤)，任何鉻的重量含量小于10%的產(chǎn)品(大于10. 5wt%表明是不銹鋼產(chǎn)品)，或其它合適的產(chǎn)品。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，爐渣生產(chǎn)工藝106的產(chǎn)品114中鉻的含量約小于8 %，約小于6 %，約小于4 %，約為2 % -8 %，約為4% _6%，或其它任何合適的組合或變形。 在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是金屬爐渣，例如，碳鋼爐渣、鋁爐渣、銅爐渣、鋅爐渣、非鐵物質(zhì)爐渣、氬氧脫碳爐渣(A0D爐渣)、合金鋼爐渣、不銹鋼爐渣(用于分離重金屬或合并的副產(chǎn)品)、高爐爐渣(例如，來自鐵的生產(chǎn))、富氧高爐爐渣(BOFS)，或它們的組合。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是非金屬爐渣，如磷酸鹽爐渣或煤爐渣。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是銅爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約30% -40%的SiO2、約5% -10%的CaOj^J 1% -5%的]\&10、約2% -4%的Al2O3、約2% -3%的Zn，剩下的是鐵，以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是鋅爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣 104 的組成含有約 20% 的 Fe0、15% 的 Ca0、20% 的 Si02、5% 的 Al203、10% 的 PbOjlJ下的是氧化鋅，以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是非鐵的爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約15%的Ca。、15%的Si02、5. 4%的A1203、I. 3%的Mg0、l. 1%的Κ20、0· 9%的Na20、4. 8%的Zn,2. 0%的Pb，剩下的是FeO,以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約15%的Ca0、15%的Si02、5. 4%的Al2O3U. 3%的 MgO、I. I % 的 Κ20、0· 9 % 的 Na20、4. 8 % 的 Ζη、2· O % 的 Pb，O. 7% 的 C、0. 6% 的 Cu、0. 4% 的S042'0. 4% 的 MnO,O. 2% 的 TiO2、約 O. 2% 的 PO廣，微量組分(如約 O. 1% 的 B,O. 04% 的 SrO,和約O. 04%C1_)，剩下的是FeO，以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是高爐爐渣，和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約32% -45%的CaOJ^] 5% -15%的MgO、約32% -42%的SiO2、約7% -16% 的 Al2O3，約 1% -2% 的 S、約 O. 1% -I. 5% 的 Fe2O3、約 O. 2% -I. 0% 的 MnO，以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，爐渣104的重量組成為約5% -15%的MgO、約32% -42%的 SiO2、約 7% -16%的 Al2O3，約 1% -2%的 S、約 0. 1% -I. 5%的 Fe2O3、約 0. 2% -I. 0%的MnO,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是煤爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約48%的SiO2、約10%的Al2O3'約14%的Ca。、約7. 4%的Fe2O3'約6. 2%的MgO、約I. 6%的Na2O、約I. 6%的K2O,以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是磷酸鹽爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約16% -19%的P2O5 (例如是4CaO · P2O5 · CaSiO3的形式)、約4% -12%的MgO，剩下的是CaO，以及附帶的雜質(zhì)。在另一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是磷酸鹽爐渣，和/或按照重量計(jì),爐渣104的組成含有約39% -42%的Si02、多至約3. 5%的Al2O3,多至約O. 5%的Fe2O3、多至約2%的P2O5，剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是鋼爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約10% -19%的SiO2、約1% -3%的Al2O3，約5% -10%的MgO、約10%-40%的Fe (如FeO或Fe203)、約5%-8%的MnO，剩下的是CaO，以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約10% -19%的SiO2、約1% -3%的 Al2O3,約 5% -10% 的 MgO、約 10% -40% 的 Fe (如 FeO 或 Fe203)、約 5% -8%的]^0、約 0. 5% -1%的P2O5,剩下的是CaO，以及附帶的雜質(zhì)。 在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是AOD爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約6% -8 %的Al2O3,約I % -3%的Cr2O3、多至1%的Fe2O3、約0. 5%-6%的FeO、約4% -6%的MgO、約22% -29%的SiO2,剩下的是CaO，以及附帶的雜質(zhì)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約6% -8%的Al2O3、約1% -3%的Cr2O3、多至 1% 的 Fe2O3、約 0. 5 % -6 % 的 FeO、約 4 % -6 % 的 MgO、約 0. 8 % -I % 的 MnO、約 22 % -29 %的SiO2,剩下的是CaO,以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，來自爐渣生產(chǎn)工藝106的爐渣104是BOFS爐渣，和/或按照重量計(jì)，爐渣104的組成含有約15% -35%的FeO、約10% -20%的SiO2、多至10%的Al2O3、多至10%的MgO、多至10%的MnO、多至10%的P2O5、多至2%的Cr2O3,剩下的是CaO，以及附帶的雜質(zhì)。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102包括硅、鈣和鎂，例如，硅酸鈣和硅酸鎂的組合。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102進(jìn)一步包括約26% -28原子％的鈣，約6% -8原子％的鎂，剩下的是爐渣104中的其它成分。農(nóng)業(yè)混合物102可以是任何適于輸送到植物、土壤的形式，或者是其它的農(nóng)業(yè)物質(zhì)。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102例如通過高速混合器116混合在一起。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102為膠體懸浮液。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102是粒狀或塊狀的，例如，通過向農(nóng)業(yè)混合物102中引入粘接劑系統(tǒng)118，用能以不同旋轉(zhuǎn)速度和角度的?；P126進(jìn)行造粒，由此形成粒狀的農(nóng)業(yè)混合物120。當(dāng)用于形成農(nóng)業(yè)顆粒時(shí)，粘接劑系統(tǒng)118具有提高顆粒強(qiáng)度的性能，提高混合農(nóng)業(yè)粘接劑的分散度的性能和硅酸鈣相容的性能，以及其它合適的性能，以及它們的組合。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102包括粘接劑系統(tǒng)118，或由粘接劑系統(tǒng)118形成。粘接劑系統(tǒng)118包括和水混合的碳水化合物糖類，如甜菜汁、玉米淀粉、糖蜜、檸檬酸鈣、濃縮的發(fā)酵殘留物、大豆聚合物，或它們的組合。在一實(shí)施例中，碳水化合物糖類進(jìn)一步包括蛋白質(zhì)。
粘接劑系統(tǒng)118包括預(yù)設(shè)體積濃度的碳水化合物和水。在一實(shí)施例中，粘接劑系統(tǒng)118的預(yù)設(shè)的體積濃度包括體積濃度約為50% -70%的碳水化合物糖類，體積濃度約為60 % -70 %的碳水化合物糖類，體積濃度約為50 % -60 %的碳水化合物糖類，體積濃度約為55 % -60 %的碳水化合物糖類，體積濃度約為50 % -55 %的碳水化合物糖類，體積濃度約為50 %的碳水化合物糖類，體積濃度約為55%的碳水化合物糖類，體積濃度約為60%的碳水化合物糖類，或它們的組合和變形。在一實(shí)施例中，粘接劑系統(tǒng)118基于農(nóng)業(yè)混合物102預(yù)設(shè)重量濃度應(yīng)用。在一實(shí)施例中，粘接劑系統(tǒng)118的碳水化合物糖類約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的3% -10%，約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的3% _8%，約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的4. 5% -10 %，約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的3% _6%，約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的4% _5%，約大于農(nóng)業(yè)混合物102重量的3%，約為農(nóng)業(yè)混合物102重量的4. 5%，或它們的組合和變形。
此外或可選擇的，在一些實(shí)施例中，其它的組分、添加劑、微量營(yíng)養(yǎng)素包130、硫酸鹽源122，或它們的組合引入到農(nóng)業(yè)混合物102中。在一實(shí)施例中，微量營(yíng)養(yǎng)素包130在形成農(nóng)業(yè)混合物102時(shí)或之后加入到農(nóng)業(yè)混合物102中。在一實(shí)施例中，微量營(yíng)養(yǎng)素包130包括硼、銅、鋅、鐵、錳和鑰。此外或可選擇的，在另一些實(shí)施例中，宏量營(yíng)養(yǎng)素(如氮、磷和/或鉀)和/或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(如鈣、鎂和/或硫)加入到農(nóng)業(yè)混合物102中。在一實(shí)施例中,微量營(yíng)養(yǎng)素包130、宏量營(yíng)養(yǎng)素和/或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為工藝中次要的副產(chǎn)品(圖中未示)加入，如上所述。例如，在一實(shí)施例中，來自硫酸鹽生產(chǎn)過程124的硫酸鹽源122中的硫酸鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在形成農(nóng)業(yè)混合物102時(shí)或之后加入到農(nóng)業(yè)混合物102中。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102包括硫酸鹽源122和硅酸鈣。硫酸鹽源122可以是任何合適的無毒硫酸鹽源，包括但不限于石膏。石膏可以是開采的、合成的，或它們的組合。用開采的石膏、合成的石膏或它們的組合使得石膏的結(jié)構(gòu)可以是被控制和/或被調(diào)整的。合成的石膏來自硫酸鹽生產(chǎn)過程124 (例如，爐渣生產(chǎn)工藝106的一部分或單獨(dú)的工藝)。例如，在一實(shí)施例中，形成合成石膏的硫酸鹽生產(chǎn)過程124是煤燃燒過程煙氣脫硫的副產(chǎn)物。此外或可選擇的,在一實(shí)施例中,硫酸鹽源122是其它工業(yè)過程中的副產(chǎn)物。例如，在一實(shí)施例中，硫酸鹽源122是煤燃燒過程底爐灰燼中形成的副產(chǎn)品，酸洗液體中硫酸形成的副產(chǎn)品，或它們合適的組合。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102的組分包括重量約為75% -95%的硫酸鹽源122、約為5% -25%的硅酸鈣或爐渣104含硅副產(chǎn)品111。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102包括括重量約為88. 5%的硫酸鹽源122、約為12. 5%的硅酸鈣或爐渣104含硅副產(chǎn)品111。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102的組合的濕混合物包括約5原子6原子％的水、約4原子％ — 6原子％的鎂、約17原子％ -19原子％的硫，剩下的是鈣。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102的組合的濕混合物包括約5. 6原子％的水、約22. 2原子％的鈣、約O. 05原子％的鎂、約17. 5原子％的硫。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102的組合的干混合物包括約22原子％ —26原子％的鈣、約O. 04原子O. 066原子％的鎂、約17. 5原子％ -19. 5原子％的硫。在一實(shí)施例中，干混合物包括約23. 5原子％的鈣、約O. 05原子％的鎂和約18. 5原子％的硫。在一實(shí)施例中，農(nóng)業(yè)混合物102的pH約為7. 5-8. 5或約為8. I。不過，在另一實(shí)施例中，通過含有額外的硫酸銨，PH大于8. 5。在一實(shí)施例中，硫酸鹽源122包括硫酸銨。在該實(shí)施例中，氨作為硫酸鹽生產(chǎn)過程124中的反應(yīng)物(如煤燃燒中的煙氣脫硫)得到(NH4) 2S04(硫酸銨)。得到的農(nóng)業(yè)混合物102的pH大于那些來自石膏的硫酸鹽源122的實(shí)施例，從而允許混合獲得所需的pH。在一實(shí)施例中，硫酸鹽生成過程124為煤燃燒。煤含有氧化硫(S0X)。監(jiān)測(cè)煤燃燒的排放包括監(jiān)測(cè)SOx是否排放。為了降低sox，多種洗滌器或其它系統(tǒng)除去硫、硫酸鹽、亞硫酸鹽、三氧化硫、二氧化硫，或其它含有硫的化合物。煙氣脫硫降低和/或除去的SOx包括循環(huán)煙氣、從煙氣中除去硫、產(chǎn)生含硫副產(chǎn)品。有兩種不同的方法進(jìn)行產(chǎn)生硫酸鹽源112的煙氣脫硫。在第一種方法中(假設(shè)是理想操作狀態(tài))，用CaCO3漿料(例如，石灰?guī)r漿料)進(jìn)行濕法洗滌，得到CaSO3 (亞硫酸鈣):
(..I(X)-I Iy4Ki 一 C-lSO - ('<>. i srtsi(11
在第二種方法(假設(shè)是理想操作狀態(tài))中，用Ca(OH)2漿料(例如，石灰漿料)進(jìn)行濕法洗滌，得到CaSO3 (亞硫酸鈣):
11 ^M) SO (s;:b3 . - C^riSO-. ；kl I -· H/I ilHiuidi1.2J形成CaSO3(亞硫酸鈣)(無論是第一種方法還是第二種方法)后，進(jìn)行氧化，將其轉(zhuǎn)化為硫酸鹽源122CaS04 (例如，合成的石膏)
' = .i H)!id I 1 H 411 UqiBdi ^ :.,O I gjs …—CuIkU 十 H I I+—3. 在操作中，煙氣脫硫后，石灰或石灰?guī)r漿料為合成的石膏。根據(jù)煤中硫的含量和反應(yīng)的其它方面，硫酸鹽源122包括預(yù)設(shè)量的合成石膏和石灰或石灰?guī)r。在一實(shí)施例中，硫酸鹽源122包括約90wt% -95wt%的硫酸I丐(CaSO4 · 2H20)、約lwt% -2wt%的亞硫酸隹丐(CaSO3 · I/2 )、約2wt% _3wt%的碳酸鈣(CaCO3)。在一實(shí)施例中，剩下的部分包括硫酸鎂
/亞硫酸鎂。在一實(shí)施例中，在引入到農(nóng)業(yè)混合物102之前，硫酸鹽源122進(jìn)一步處理獲得所需的物理性能。例如，在一實(shí)施例中，硫酸鹽源122通過一種或多種網(wǎng)過濾。在一實(shí)施例中，99%的副產(chǎn)品小于20目，90%的副產(chǎn)品小于60目，75%的副產(chǎn)品小于100目。此外或可選擇的，在一實(shí)施例中，硫酸鹽源122的濕度調(diào)整到預(yù)設(shè)的范圍(例如，通過機(jī)械澆水設(shè)備、過濾器、離心機(jī)或它們的組合)。在一實(shí)施例中，濕度預(yù)設(shè)的范圍約為10% — 18%、約為10%- 15%、約為 % — 12%、約為5%— 7%，或約為5%。在一實(shí)施例中，石灰或石灰石形成約90% -99%的硫酸鹽源122。在另一實(shí)施例中，石膏形成約90% -99%的硫酸鹽源122。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.農(nóng)業(yè)混合物，含有 硫Ife鹽源；和 硅酸鈣。
2.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源含有比亞硫酸鹽濃度高的硫酸鹽。
3.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源含有開采的石膏。
4.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源含有合成的石膏。
5.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源為無害的工業(yè)副產(chǎn)品。
6.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源為煤燃燒過程中煙氣脫硫形成的副廣品。
7.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源為煤燃燒過程中的爐渣形成的副廣品。
8.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源為煤燃燒過程中底部鍋爐灰燼中形成的副廣品。
9.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源為酸洗廢液中生成的硫化氫所形成的副產(chǎn)品。
10.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硫酸鹽源包括硫酸銨。
11.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硅酸鈣和硅酸鎂混合。
12.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硅酸鈣為鋼渣的副產(chǎn)品。
13.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硅酸鈣為合金鋼渣的副產(chǎn)品。
14.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的硅酸鈣為無害的工業(yè)副產(chǎn)品。
15.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中所述的混合物為粒狀或塊狀的。
16.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中進(jìn)一步含有開采的硅酸鎂。
17.權(quán)利要求I所述的農(nóng)業(yè)混合物，其中進(jìn)一步含有合成的硅酸鎂。
18.農(nóng)業(yè)混合物，含有 合成的石骨；和 爐渣的副產(chǎn)品，該爐渣選自鋼渣、不銹鋼渣、合金鋼渣、碳鋼渣和磷酸鹽爐渣。
19.形成農(nóng)業(yè)混合物的方法，該方法包括混合硫酸鹽源和硅酸鈣。
20.權(quán)利要求19所述的方法，進(jìn)一步包括處理農(nóng)業(yè)混合物形成顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)混合物及形成農(nóng)業(yè)混合物的方法。農(nóng)業(yè)混合物包括硫酸鹽源和硅酸鈣或爐渣的副產(chǎn)物，該爐渣選自鋼渣、不銹鋼渣、合金鋼渣、碳鋼渣和磷酸鹽爐渣。該方法包括混合硫酸鹽源和硅酸鈣。
文檔編號(hào)C05D3/02GK102811977SQ201180007406
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者S·R·米蘭達(dá), D·W·哈欽森 申請(qǐng)人:哈斯科公司