本發(fā)明涉及肥料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種硝酸銨鈣肥料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

電石渣是利用電石生產(chǎn)乙炔是產(chǎn)生的殘?jiān)?，主要成分是氫氧化鈣，一般占總質(zhì)量的70-80％，成分較為穩(wěn)定。此外還含有少量的無機(jī)和有機(jī)雜質(zhì)，如硫化物、磷化物、氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁和二氧化硅等。我國電石消耗量大，由此產(chǎn)生大量的電石渣堆放，不僅占用大量土地，還對(duì)周圍的土壤和水體造成污染，若遠(yuǎn)距離利用和使用，在運(yùn)輸過程中粉塵飛揚(yáng)，又會(huì)造成新的污染環(huán)境。

目前關(guān)于電石渣的回收利用，主要是將電石渣經(jīng)過簡單加工處理后作為建筑材料使用，而未見電石渣在制備肥料中的應(yīng)用報(bào)道。

而且，現(xiàn)有技術(shù)在制備硝酸銨鈣肥料時(shí)，主要是利用青石礦(主要成分為碳酸鈣)與硝酸反應(yīng)，或者利用石灰(主要成分為碳酸鈣)與硝酸反應(yīng)。但是青石礦屬于礦產(chǎn)資源，數(shù)量有限，并且開采起來也需要花費(fèi)大量成本。同時(shí)石灰的獲取需要利用煤等燃料進(jìn)行燃燒制得，產(chǎn)生能源消耗，增加了生產(chǎn)成本，并且在生產(chǎn)過程中還伴隨著二氧化碳?xì)怏w排放，不利于環(huán)保，并且增加對(duì)二氧化碳的處理成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種硝酸銨鈣肥料的制備方法，其能夠不使用青石礦產(chǎn)資源，節(jié)約成本，并且無二氧化碳排放，綠色環(huán)保，同時(shí)利用廢棄物電石渣生產(chǎn)，減少了廢棄物對(duì)環(huán)境造成的污染。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種硝酸銨鈣肥料，其利用電石渣為制備原料，成本低，并且肥效好。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種硝酸銨鈣肥料的應(yīng)用。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法，包括：

(1)將電石渣清洗后在溫度為115-120℃的條件下烘干，冷卻后除去機(jī)械雜質(zhì)，并且研磨過篩，然后將篩下物在水流速度為0.08-0.10m/s的條件下進(jìn)行水力旋流分離，得到含有氫氧化鈣的預(yù)處理物料；

(2)將預(yù)處理物料與濃度為35-40wt％的硝酸溶液混合，在溫度為65-70℃的條件下反應(yīng)2-4h，得到含有硝酸鈣的一級(jí)反應(yīng)料液；其中，預(yù)處理物料與硝酸溶液的質(zhì)量比為1：(1-4)；

(3)向一級(jí)反應(yīng)料液中加入硝酸銨和石灰石粉調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值至中性或弱酸性，并在溫度為75-85℃的條件下反應(yīng)30-45min，得到二級(jí)反應(yīng)料液；其中，在加入硝酸銨和石灰石粉時(shí)，控制硝酸銨和石灰石粉的加量，使得二級(jí)反應(yīng)料液中：以干基計(jì)，氮≥28wt％，鈣≥10wt％；

(4)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，然后造粒，制得硝酸銨氨鈣肥料。

一種硝酸銨鈣肥料，采用上述的利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法制得的，硝酸銨鈣肥料的粒徑為2-4mm。

一種硝酸銨鈣肥料的應(yīng)用，將上述硝酸銨鈣肥料作為基肥在旱地上施用。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，在土壤翻耕時(shí)施用上述硝酸銨鈣肥料。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：

本發(fā)明能夠?qū)U棄電石渣回收利用轉(zhuǎn)為硝酸銨鈣肥，解決了電石渣對(duì)環(huán)境的污染問題，并且無二氧化碳?xì)怏w排放，綠色環(huán)保，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)本發(fā)明的制備工藝簡單，獲得硝酸銨鈣肥料雜質(zhì)少，氮鈣含量高，能夠滿足農(nóng)作物對(duì)氮鈣元素的需求。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

一種利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法，包括：

一、電石渣預(yù)處理

首先，將電石渣清洗后在溫度為115-120℃的條件下烘干。在進(jìn)行烘干時(shí)，采用恒溫烘干的方式，以確保電石渣中水分均勻蒸發(fā)掉，減少溫度變化對(duì)電石渣中化學(xué)成分的影響。

然后，冷卻，冷卻后除去機(jī)械雜質(zhì)。機(jī)械雜質(zhì)包括：碎石、鐵屑、沙子等不溶于水的物質(zhì)。

然后，研磨過篩，將電石渣研磨至30-40目。過篩的目的是因?yàn)殡娛薪Y(jié)塊現(xiàn)象，需先通過分篩進(jìn)行粗分，除去大顆粒雜質(zhì)，避免影響后續(xù)水力旋流分離的分離效果。

再將篩下物在水流速度為0.08-0.10m/s的條件下進(jìn)行水力旋流分離，得到含有氫氧化鈣的預(yù)處理物料。本發(fā)明采用水利旋流分離方法分離雜質(zhì)的原因是因?yàn)殡娛懈鞣N雜質(zhì)(氧化鐵、氧化鋁等)和主要成分(氫氧化鈣)存在密度上的差異，通過在0.08-0.10m/s的水流速度將雜質(zhì)與氫氧化鈣分離。而如果直接采用傳統(tǒng)的離心分離方法，則會(huì)出現(xiàn)分層不明顯的狀況，而無法將氫氧化鈣和雜質(zhì)分離。

同時(shí)本發(fā)明將水流速度確定為0.08-0.10m/s，其速度較小，主要是考慮到雜質(zhì)氧化鐵與氫氧化鈣的粒度很小，如果水流速度大于0.08-0.10m/s這個(gè)范圍，會(huì)致使氧化鐵等小顆粒物質(zhì)隨氫氧化鈣一起流走，從而影響分離效果，最終影響產(chǎn)品質(zhì)量；而水流速度小于0.08-0.10m/s這個(gè)范圍，便達(dá)不到將氫氧化鈣從雜質(zhì)中分離出來的目的。

經(jīng)過上述步驟進(jìn)行預(yù)處理后，獲得純度較高的含有氫氧化鈣的預(yù)處理物料。

二、中和反應(yīng)

向預(yù)處理物料中加入濃度為35-40wt％的硝酸溶液，在溫度為65-70℃的條件下反應(yīng)2-4h，得到含有硝酸鈣的一級(jí)反應(yīng)料液。其中，預(yù)處理物料與硝酸溶液的質(zhì)量比為1：(1-4)。硝酸溶液與預(yù)處理物料中的氫氧化鈣反應(yīng)，生成硝酸鈣，將硝酸中的氮元素以硝態(tài)氮的形式固定下來，形成農(nóng)作物容易吸收的氮養(yǎng)分。

三、調(diào)節(jié)氮鈣含量

向一級(jí)反應(yīng)料液中加入硝酸銨和石灰石粉，作用有兩方面：一是調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值，以中和一級(jí)反應(yīng)料液中過多的硝酸；二是通過加入硝酸銨和石灰石粉來調(diào)節(jié)最終產(chǎn)品種氮鈣的含量。加入硝酸銨和石灰石粉后，在溫度為75-85℃的條件下反應(yīng)30-45min，得到二級(jí)反應(yīng)料液。此時(shí)，二級(jí)反應(yīng)料液中的主要化學(xué)成分是硝酸鈣和硝酸銨。其中，在加入硝酸銨和石灰石粉時(shí)，控制硝酸銨和石灰石粉的加量，使得二級(jí)反應(yīng)料液中：以干基計(jì)，氮≥28wt％，鈣≥10wt％，保證肥料中有充足的氮含量和鈣含量。

優(yōu)選地，石灰石粉的粒徑為25-35μm。

優(yōu)選地，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值至5-7.2，以適用于大多數(shù)農(nóng)作物。

需要說明的是，在添加硝酸銨和石灰石粉時(shí)，加量可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行確定。

四、造粒

將二級(jí)反應(yīng)料液過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，然后造粒，制得硝酸銨氨鈣肥料。具體地：

(41)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾后，將濾液在溫度為110-140℃的條件下蒸發(fā)濃縮至濃度為95-96wt％，得到濃縮物料。

(42)將濃縮物料在噴霧造粒機(jī)中造粒成型。

(43)向噴霧造粒機(jī)中加入占濃縮物料0.2-0.4wt％的棕櫚油或木糖醇，然后加入占濃縮物料1-3wt％的肥效輔助劑。棕櫚油和木糖醇的作為粘結(jié)劑使用，將肥效輔助劑包覆在濃縮物料表面，一方面提高產(chǎn)品肥效，另一發(fā)面，通過作為包衣的肥效輔助劑能夠延長硝酸銨鈣肥效的持續(xù)時(shí)間。同時(shí)，由于棕櫚油或木糖醇將硝酸銨鈣與作為肥效輔助劑隔開，能夠避免因硝酸銨鈣與某些肥效輔助劑(例如硼砂或硼酸)直接接觸而發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致降低肥效。

其中，肥效輔助劑為硼砂、硼酸、硫磺、硫酸鎂、腐殖酸、貝殼粉、有機(jī)碳和殼聚糖中的一種或多種組合。

一種硝酸銨鈣肥料，采用上述的利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法制得的，硝酸銨鈣肥料的粒徑為2-4mm。

一種硝酸銨鈣肥料的應(yīng)用，將上述硝酸銨鈣肥料作為基肥在旱地上施用。

在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，在土壤翻耕時(shí)施用上述硝酸銨鈣肥料。

實(shí)施例1

利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法，包括：

(1)將電石渣清洗后在溫度為115℃的條件下烘干，冷卻后除去機(jī)械雜質(zhì)。并且研磨過篩，將電石渣研磨至30目。然后將篩下物在水流速度為0.08m/s的條件下進(jìn)行水力旋流分離，得到含有氫氧化鈣的預(yù)處理物料；

(2)向預(yù)處理物料中加入濃度為35wt％的硝酸溶液，在溫度為65℃的條件下反應(yīng)4h，得到含有硝酸鈣的一級(jí)反應(yīng)料液；其中，預(yù)處理物料與硝酸溶液的質(zhì)量比為1：1.5；

(3)向一級(jí)反應(yīng)料液中加入硝酸銨和粒徑為25μm的石灰石粉調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值至5。然后，在溫度為75℃的條件下反應(yīng)45min，得到二級(jí)反應(yīng)料液。其中，在加入硝酸銨和石灰石粉時(shí)，控制硝酸銨和石灰石粉的加量，使得二級(jí)反應(yīng)料液中：以干基計(jì)，氮≥28wt％，鈣≥10wt％。

(4)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，然后造粒，制得硝酸銨氨鈣肥料。具體地：

(41)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾后，將濾液在溫度為110℃的條件下蒸發(fā)濃縮至濃度為95wt％，得到濃縮物料；

(42)將濃縮物料在噴霧造粒機(jī)中造粒成型。

(43)向噴霧造粒機(jī)中加入占濃縮物料0.2wt％的棕櫚油或木糖醇，然后加入占濃縮物料1wt％的硼砂。

本實(shí)施例制得的硝酸銨鈣的粒徑為2mm。

實(shí)施例2

利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法，包括：

(1)將電石渣清洗后在溫度為120℃的條件下烘干，冷卻后除去機(jī)械雜質(zhì)。并且研磨過篩，將電石渣研磨至40目。然后將篩下物在水流速度為0.10m/s的條件下進(jìn)行水力旋流分離，得到含有氫氧化鈣的預(yù)處理物料；

(2)向預(yù)處理物料中加入濃度為40wt％的硝酸溶液，在溫度為70℃的條件下反應(yīng)2h，得到含有硝酸鈣的一級(jí)反應(yīng)料液；其中，預(yù)處理物料與硝酸溶液的質(zhì)量比為1：2；

(3)向一級(jí)反應(yīng)料液中加入硝酸銨和粒徑為35μm的石灰石粉調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值至7.2。然后，在溫度為85℃的條件下反應(yīng)30min，得到二級(jí)反應(yīng)料液。其中，在加入硝酸銨和石灰石粉時(shí)，控制硝酸銨和石灰石粉的加量，使得二級(jí)反應(yīng)料液中：以干基計(jì)，氮≥28wt％，鈣≥10wt％。

(4)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，然后造粒，制得硝酸銨氨鈣肥料。具體地：

(41)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾后，將濾液在溫度為140℃的條件下蒸發(fā)濃縮至濃度為96wt％，得到濃縮物料；

(42)將濃縮物料在噴霧造粒機(jī)中造粒成型。

(43)向噴霧造粒機(jī)中加入占濃縮物料0.4wt％的棕櫚油或木糖醇，然后加入占濃縮物料3wt％的腐殖酸、貝殼粉和殼聚糖的混合物。腐殖酸、貝殼粉和殼聚糖任意比混合。

本實(shí)施例制得的硝酸銨鈣的粒徑為3mm。

實(shí)施例3

利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法，包括：

(1)將電石渣清洗后在溫度為117℃的條件下烘干，冷卻后除去機(jī)械雜質(zhì)。并且研磨過篩，將電石渣研磨至35目。然后將篩下物在水流速度為0.09m/s的條件下進(jìn)行水力旋流分離，得到含有氫氧化鈣的預(yù)處理物料；

(2)向預(yù)處理物料中加入濃度為38wt％的硝酸溶液，在溫度為68℃的條件下反應(yīng)3h，得到含有硝酸鈣的一級(jí)反應(yīng)料液；其中，預(yù)處理物料與硝酸溶液的質(zhì)量比為1：3；

(3)向一級(jí)反應(yīng)料液中加入硝酸銨和粒徑為30μm的石灰石粉調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值至6.8。然后，在溫度為80℃的條件下反應(yīng)30min，得到二級(jí)反應(yīng)料液。其中，在加入硝酸銨和石灰石粉時(shí)，控制硝酸銨和石灰石粉的加量，使得二級(jí)反應(yīng)料液中：以干基計(jì)，氮≥28wt％，鈣≥10wt％。

(4)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，然后造粒，制得硝酸銨氨鈣肥料。具體地：

(41)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾后，將濾液在溫度為120℃的條件下蒸發(fā)濃縮至濃度為95.5wt％，得到濃縮物料；

(42)將濃縮物料在噴霧造粒機(jī)中造粒成型。

(43)向噴霧造粒機(jī)中加入占濃縮物料0.3wt％的棕櫚油或木糖醇，然后加入占濃縮物料2wt％的肥效輔助劑。肥效輔助劑為有機(jī)碳。

本實(shí)施例制得的硝酸銨鈣的粒徑為2.5mm。

實(shí)施例4

利用電石渣制備硝酸銨鈣肥料的方法，包括：

(1)將電石渣清洗后在溫度為118℃的條件下烘干，冷卻后除去機(jī)械雜質(zhì)。并且研磨過篩，將電石渣研磨至38目。然后將篩下物在水流速度為0.09m/s的條件下進(jìn)行水力旋流分離，得到含有氫氧化鈣的預(yù)處理物料；

(2)向預(yù)處理物料中加入濃度為40wt％的硝酸溶液，在溫度為66℃的條件下反應(yīng)2.5h，得到含有硝酸鈣的一級(jí)反應(yīng)料液；其中，預(yù)處理物料與硝酸溶液的質(zhì)量比為1：4；

(3)向一級(jí)反應(yīng)料液中加入硝酸銨和粒徑為25-35μm的石灰石粉調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值，調(diào)節(jié)一級(jí)反應(yīng)料液的ph值至6。然后，在溫度為82℃的條件下反應(yīng)35min，得到二級(jí)反應(yīng)料液。其中，在加入硝酸銨和石灰石粉時(shí)，控制硝酸銨和石灰石粉的加量，使得二級(jí)反應(yīng)料液中：以干基計(jì)，氮≥28wt％，鈣≥10wt％。

(4)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾，將濾液蒸發(fā)濃縮，然后造粒，制得硝酸銨氨鈣肥料。具體地：

(41)將二級(jí)反應(yīng)料液過濾后，將濾液在溫度為130℃的條件下蒸發(fā)濃縮至濃度為95.8wt％，得到濃縮物料；

(42)將濃縮物料在噴霧造粒機(jī)中造粒成型。

(43)向噴霧造粒機(jī)中加入占濃縮物料0.3wt％的棕櫚油或木糖醇，然后加入占濃縮物料2wt％的肥效輔助劑。肥效輔助劑為有機(jī)碳和殼聚糖任意比混合。

本實(shí)施例制得的硝酸銨鈣的粒徑為3mm。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。