專利名稱：一種功能型玻璃肥及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合肥料，更確切地說，是一種從煤灰渣直接轉(zhuǎn)化成的功能型的玻璃微量元素肥料(簡稱玻璃肥)。
植物的正常生長，除了要吸收適量的氮、磷、鉀元素外，還不可缺少中量元素(Ca、Mg、Si、S等)和微量元素(B、Zn、Mo、Cu、Co、Mn、Fe等)，這些中、微量元素也是人體所不能缺少的。六十年代，發(fā)現(xiàn)微量元素對(duì)植物生長作用以來，許多國家越來越重視微量元素的作用和施用的研究，生產(chǎn)出多種微量元素復(fù)合肥料(崔英德編，復(fù)合肥的生產(chǎn)與施用》，化學(xué)工業(yè)出版社，1995,P148)，其中的一種為玻璃肥。
目前生產(chǎn)玻璃肥的方法主要是高爐法，已生產(chǎn)出單一的含鋅、鐵、錳、鉬四種玻璃肥(《中國化肥手冊(cè)》，化工情報(bào)研究所，1992年，P298)。該方法可制得植物生長和人類健康需要的功能型玻璃肥，但存在如下缺點(diǎn)(1)能耗高，每噸約耗焦炭310Kg(孫先良編，《化肥技術(shù)成果和產(chǎn)品集錦》，化肥工業(yè)編輯部，1990年出版)；(2)消耗大，每噸約耗礦石1160～1300Kg:(3)污染嚴(yán)重，由于高溫燃燒，排入氣中不僅NOx、SO2高，而且CO也高；(4)成本高，在污染型生產(chǎn)的前提下每噸肥約1000元左右，如果增加煙氣脫硝、脫硫和脫CO裝置則成本將高至1500元左右，因此該方法推廣應(yīng)用很困難。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種成本低、無污染且含有人體需要的多種元素特別是多種微量元素的玻璃肥。
本發(fā)明的主要技術(shù)方案在液態(tài)排渣鍋爐中與煤同時(shí)加入含多種元素的礦石，在高溫燃燒條件下得到熔融玻璃料漿，然后將玻璃料漿淬冷、干燥、研磨即得到功能型玻璃肥。
本發(fā)明的玻璃肥的組成成分及含量(以玻璃肥為100計(jì))CaO 20～40％MgO 3.5～20％CaO+MgO≥35％SiO235～50％ Al2O33～25％ MnO 0.1～3％ZnO 0.1～2％CuO 0.1～1.5％ MoO 0.01～0.2％Fe2O32～15％ P2O50.1～2％ K2O 0.1～4.0％，CoO、Cr2O3、SnO2、NiO、V2O5含量均為0.001～2％，其它B、S、F、Na2O為微量。
本發(fā)明玻璃肥的具體制備方法1．煤和玻璃化添加劑、功能化添加劑同時(shí)加到液態(tài)排渣鍋爐中，在1700～1800℃燃燒，生成無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)體熔融玻璃料漿和煙氣，煙氣排出后另外處理；2．由(1)步從燃燒室流出的玻璃料漿先經(jīng)水淬驟冷，再干燥至其中水份小于0.5％，最后研磨成粉狀即為所需的成品；
步驟(1)所述的玻璃化添加劑包括磷石膏、蛇紋石或鎂橄欖石、石灰石、石英砂或硅石、白云石或菱鎂石在內(nèi)的礦石，其加入量以保證鍋爐排出的液態(tài)灰渣為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)體的玻璃料漿，具體要求見專利申請(qǐng)?zhí)枮榈膶＠暾?qǐng)；步驟(1)所述的功能型添加劑包括含錳、鋅、銅、鉬、鉻、錫、鎳、釩微量元素礦石，其加入量應(yīng)滿足下列技術(shù)條件(A)該供肥面積F(公頃)需要的磷肥施肥量基本上等于液態(tài)排渣鍋爐硫循環(huán)燒1噸煤產(chǎn)出的磷肥量；(B)該供肥面積F需要的枸溶性CaO、MgO、SiO2、CoO施肥量小于或等于鍋爐每燒1噸煤應(yīng)產(chǎn)出的功能型玻璃肥量G與其玻璃化后玻璃中CaO、MgO、SiO2、CoO濃度的乘積，即每噸煤應(yīng)產(chǎn)出的功能型玻璃肥量G所含CaO、MgO、SiO2、CoO(枸溶性)數(shù)量大于或等于F公頃農(nóng)田每季需要的枸溶性CaO、MgO、SiO2、CoO的施肥量。具體計(jì)算如下(a)由A、B確定的每噸煤應(yīng)產(chǎn)出的功能型玻璃肥數(shù)量確定灰渣玻璃化后玻璃中微量元素氧化物在玻璃中應(yīng)有的濃度；該濃度稱為玻璃功能化濃度，對(duì)該濃度的技術(shù)要求是每項(xiàng)微量元素氧化物在玻璃中功能化濃度與每噸煤應(yīng)產(chǎn)出功能型玻璃肥量乘積大于或等于每噸煤供肥面積(F公頃)的每季作物對(duì)該項(xiàng)元素氧化物需要的施肥量。所述的氧化物濃度的微量元素有錳、鋅、銅、鉬、鉻、錫、鎳、釩。對(duì)重金屬污染地區(qū)一般只要確定錳、鋅、銅、鉬即可。
(b)由(a)確定的功能化微量元素氧化物濃度以補(bǔ)缺、補(bǔ)齊方法確定每噸煤制造功能型玻璃肥應(yīng)添加功能化添加劑的微量元素礦石數(shù)量，每項(xiàng)微量礦石添加量(kg/T煤)的計(jì)算公式如下 所述的功能化濃度為微量元素礦石添加后的濃度，添加前的濃度為玻璃化濃度，該濃度由煤及玻璃化添加劑攜入的微量元素所形成的，所述的功能化玻璃增重為微量元素礦石扣除燒失后進(jìn)入玻璃的重量。過去植物生長所需的微量元素主要由土壤或水份供給，因此容易造成微量元素失調(diào)，從而也使人類從食品中攝入人體所需的微量元素的品種不全，數(shù)量不足或比例失調(diào)，從而也使人類對(duì)每種營養(yǎng)元素都有一定要求，過量會(huì)使作物和人體發(fā)生中毒，缺少了也會(huì)產(chǎn)生功能性疾病，如玉米缺鋅會(huì)出現(xiàn)白芽病，煙草缺錳葉片失綠壞死；人類缺鎂引發(fā)白血病，缺錳引肺癌，缺鋅、銅會(huì)引發(fā)心臟病、癡呆、男性不育、侏儒，缺鉬會(huì)引發(fā)食管癌(中國計(jì)量出版社，1996年版，王夔主編《生命科學(xué)中的微量元素》，P566/515及吉林科技出版社1991年版，林年豐著《醫(yī)學(xué)環(huán)境地球化學(xué)》，P95頁)。現(xiàn)在我們可利用現(xiàn)代分析手段，根據(jù)土壤中微量元素含量以及各種植物對(duì)微量元素需要的量，以本發(fā)明的功能型玻璃肥的形式給予補(bǔ)充，以保證植物所需的微量元素均衡，使人體能得到所需的多種營養(yǎng)元素。
步驟(5)所述的水淬冷、干燥和研磨都是已知的方法，即從鍋爐燃燒室排渣口下方?；溥M(jìn)行水淬成10毫米以下的粒狀玻璃體，然后在瀝水料侖中瀝水3～4小時(shí)，水份降至4％以下，再用風(fēng)干等方法使其水份降至0.5％以下，最后按常規(guī)硅肥或玻璃肥的研磨技術(shù)，直接磨成粉狀的玻璃肥，玻璃肥的細(xì)度我國還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，可參照國外玻璃硅肥的標(biāo)準(zhǔn)(《中國化肥手冊(cè)》，化工情報(bào)研究所，1991年，P381頁)，本發(fā)明的玻璃肥的有害雜質(zhì)符合國際玻璃硅肥的標(biāo)準(zhǔn)即鎳、鉻、鈦分別小于0.06％、6％、3％(以有效SiO2為基準(zhǔn))。
本發(fā)明的功能型玻璃肥適宜與NPK肥并用作基肥。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明由于依托專利申請(qǐng)?zhí)枮?9127191.2的硫循環(huán)技術(shù)的液態(tài)排渣鍋爐，制得含中量、微量元素的玻璃料漿進(jìn)而制得玻璃肥，因此具有以下效果(1)我國液態(tài)排渣旋風(fēng)爐制造硅、硅鈣鎂肥，因無脫硝、脫硫裝置，因此排入大氣的煙氣中NOx和硫化物含量較高，屬不符合國際排放標(biāo)準(zhǔn)的污染型生產(chǎn)而本發(fā)明所采用的硫循環(huán)技術(shù)，使鍋爐煙氣排放的粉塵和笑氣下降至零，NOx降低約97％,SO2降低90％左右，為潔凈型生產(chǎn)；(2)用磷石膏部分或全部代替石灰石，本發(fā)明的磷石膏是硫循環(huán)工藝中制磷酸的副產(chǎn)品循環(huán)使用，因此可降低成本，而且消除了煤灰渣，磷石膏、硫鐵礦渣的污染，起到事半功倍的作用；(3)由于加入蛇紋石、石英砂、白云石等礦石，增加了含鎂量，提高玻璃化程度，因此水淬粒狀玻璃體中析晶少，粉煤灰中的玻璃體含量高，使其能夠作玻璃肥的可行性增大，含鎂量的提高使鈣鎂比更加合理，肥效增高；(4)本發(fā)明的方法，可根據(jù)作物-土壤-人體綜合需要，確定玻璃肥中的營養(yǎng)元素含量，調(diào)整其配方，以體現(xiàn)出養(yǎng)分平衡供應(yīng)，達(dá)到優(yōu)化施肥的目的；(5)本發(fā)明的鍋爐燃燒室排出的玻璃料漿不僅可以制造玻璃肥，多余的還可以用作生產(chǎn)巖棉的原料，從而保證鍋爐無灰渣排放。
下面通過具體的實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明的特點(diǎn)。
實(shí)施例本實(shí)例采用臥式旋風(fēng)爐，其捕渣率為85％；燃煤為西山貧煤，發(fā)熱值為25600KJ/Kg，煤炭收到基灰份為21.48％，燒失率為0.4％，經(jīng)試驗(yàn)，粉煤灰取出率5％，粉煤灰回熔率為11.76％，煤的性質(zhì)見表1，添加劑的加入量及化學(xué)成份見表2。
實(shí)驗(yàn)采用硫循發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)?9217191.2)技術(shù)，只是加入功能化添加劑，加入量見表2.將得到的玻璃料漿經(jīng)水淬、干燥、研磨得到所需的功能性玻璃肥，其化學(xué)成份見表3。
將本發(fā)明的玻璃肥與NPK肥復(fù)混后用作種植水稻基肥，稻田土壤元素含量見表4,NPK+功能型玻璃肥與NPK三元復(fù)混肥施肥量及其糧食產(chǎn)量、質(zhì)量分別見表5和表6.表5中NPK肥標(biāo)號(hào)N∶P2O5∶K2O≈14∶8∶6；作物百分比含量見《中國化肥手冊(cè)》(化工情報(bào)研究所，1992年)，所列的“比例”一欄是以N=2為基準(zhǔn)，如肥料A中P含量為91.7Kg/Ha，則“比例”為2×91.7357=0.51]]>依此類推；肥料B中的“比較△”一欄為肥料B中的比例一作物百分比含量，如肥料B中的P的“比較△”為0.52-5=+0.02，K的“比較△”為0.74-1.5=-0.076，依此類推。
由表6可知，人體食用大米不會(huì)患功能元素Ca、Mg、Mn、Zn、Cu、Mo、Sn、Cr、Fe等元素缺乏的功能型疾病，每Kg功能型玻璃肥可增產(chǎn)功能型保健大米6780-6000600=1.30Kg]]>表1西山煤性質(zhì)
表2添加劑加入量及化學(xué)成份
表3功能型玻璃肥化學(xué)成份
表4土壤元素含量表
表5 NPK三元復(fù)混肥與(NPK+功能型玻璃肥)施肥量比較表
表6功能型玻璃肥與NPK三元復(fù)混肥并施與NPK三元復(fù)肥單獨(dú)產(chǎn)量、質(zhì)量比較表
*注王夔主編，《生命科學(xué)中微量元素分析與數(shù)據(jù)手冊(cè)》，中國計(jì)量出版社，1996年第608、614頁。
權(quán)利要求
1．一種功能型玻璃肥，其特征在于組成成分及含量(以玻璃肥重量為100計(jì))CaO 20～40％MgO 3.5～20％CaO+MgO≥35％SiO235～50％ Al2O33～25％ MnO 0.1～3％ZnO 0.1～2％CuO 0.1～1.5％ MoO 0.01～0.2％Fe2O32～15％ P2O50.1～2％ K2O 0.1～4.0％，CoO、Cr2O3、SnO2、NiO、V2O5含量均為0.001～2％，其它B、S、F、Na2O為微量。
2．權(quán)利要求1所述的玻璃肥的制造方法，其特征在于制備過程包括如下步驟(1)煤和玻璃化添加劑、功能化添加劑同時(shí)加到液態(tài)排渣鍋爐中，在1700～1800℃燃燒，生成無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)體熔融玻璃料漿和煙氣，煙氣排出后另外處理；(2)由(1)步得到的玻璃料漿經(jīng)水淬、干燥、研磨即得到粉狀成品；
3．按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的玻璃化添加劑包括磷石膏、蛇紋石或鎂橄欖石、石灰石、石英砂或硅石、白云石或菱鎂石在內(nèi)的礦石，其加入量以保證鍋爐排出的液態(tài)灰渣為無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)體的玻璃料漿；
4．按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的功能型添加劑包括含錳、鋅、銅、鉬、鉻、錫、鎳、釩微量元素礦石，其加入量應(yīng)滿足下列技術(shù)條件(A)該供肥面積F(公頃)需要的磷肥施肥量基本上等于液態(tài)排渣鍋爐硫循環(huán)燒1噸煤產(chǎn)出的磷肥量；(B)該供肥面積F需要的枸溶性CaO、MgO、SiO2、CoO施肥量小于或等于鍋爐每燒1噸煤應(yīng)產(chǎn)出的功能型玻璃肥量G與其玻璃化后玻璃中CaO、MgO、SiO2、CoO濃度的乘積，即每噸煤應(yīng)產(chǎn)出的功能型玻璃肥量G所含CaO、MgO、SiO2、CoO(枸溶性)數(shù)量大于或等于F公頃農(nóng)田每季需要的枸溶性CaO、MgO、SiO2、CoO的施肥量。具體計(jì)算如下(a)由A、B確定的每噸煤應(yīng)產(chǎn)出的功能型玻璃肥數(shù)量確定灰渣玻璃化后玻璃中微量元素氧化物在玻璃中應(yīng)有的濃度，該濃度稱為玻璃功能化濃度，對(duì)該濃度的技術(shù)要求是每項(xiàng)微量元素氧化物在玻璃中功能化濃度與每噸煤應(yīng)產(chǎn)出功能型玻璃肥量乘積大于或等于每噸煤供肥面積(F公頃)的每季作物對(duì)該項(xiàng)元素氧化物需要的施肥量，所述的氧化物濃度的微量元素有錳、鋅、銅、鉬、鉻、錫、鎳、釩，對(duì)重金屬污染地區(qū)一般只要確定錳、鋅、銅、鉬即可；(b)由(a)確定的功能化微量元素氧化物濃度以補(bǔ)缺、補(bǔ)齊方法確定每噸煤制造功能型玻璃肥應(yīng)添加功能化添加劑的微量元素礦石數(shù)量，每項(xiàng)微量元素礦石添加量(kg/T煤)的計(jì)算公式如下 所述的功能化濃度為微量元素礦石添加后的濃度，添加前的濃度為玻璃化濃度，該濃度由煤及玻璃化添加劑攜入的微量元素所形成的，所述的功能化玻璃增重為微量元素礦石扣除燒失后進(jìn)入玻璃的重量。
全文摘要
本發(fā)明是一種功能型玻璃肥及其制造方法,系將煤與磷石膏、蛇紋石、石灰石、石英砂、白云石礦石以及含鋅、銅、錳、鉬、鐵、錫等微量元素的礦石一起輸入液態(tài)排渣鍋爐中,高溫燃燒后得到無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)體熔融玻璃料漿,玻璃料漿再經(jīng)水淬驟冷、干燥、研磨即得到所需產(chǎn)品。本發(fā)明制造玻璃肥的方法,成本低,無污染,生產(chǎn)靈活,可根據(jù)作物－土壤、－人體綜合需要,調(diào)整玻璃肥的配方,達(dá)到優(yōu)化施肥的目的,因此本發(fā)明制得的玻璃肥是一種優(yōu)質(zhì)化肥,同時(shí)也是煤灰渣綜合利用方法之一。
文檔編號(hào)C03C12/00GK1302786SQ00100008
公開日2001年7月11日 申請(qǐng)日期2000年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月3日
發(fā)明者趙善茂, 張釗, 肖大壯 申請(qǐng)人:趙善茂, 張釗, 肖大壯