CN102795910B

CN102795910B - 基于钢铁生产废弃物的掺混肥料及其制备方法

Info

Publication number: CN102795910B
Application number: CN201210330846.2A
Authority: CN
Inventors: 张垒; 肖扬; 薛改凤; 卢丽君; 付本全; 汤静芳; 吴英; 莫亚平; 孙庆星; 朱书景
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: CN102795910A

Abstract

本发明公开了一种基于钢铁生产废弃物的掺混肥料及其制备方法，该掺混肥料按重量配比由1~10份炼钢所得的副产物钢渣、5~15份烧结烟气氨法脱硫废浆烘干所得的废末、以及3~6份钾肥混合而成，其中由N、P、K构成的总养分重量含量不低于35%；该制备方法为将研磨成细粉的钢渣与废末及钾肥按上述重量比配料，通过检测确定其中由N、P、K构成的总养分重量含量不低于35%，搅拌混合均匀即可。本发明的掺混肥中含有充足的氮磷钾和微量元素，不需要另外添加微量元素或肥料增效剂就能充分满足植物生长对养分的要求，从而达到增效增产的效果；掺混肥粒度亦均匀细致，避免了土壤盐碱化和板结；本发明实现了钢铁废弃物的资源化利用，大幅降低了生产成本。

Description

基于钢铁生产废弃物的掺混肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及农用肥料领域，具体地指一种基于钢铁生产废弃物的掺混肥料及其制备方法。

背景技术

在农业生产中已经广泛地使用了各种各样的肥料，如尿素、碳酸氢铵、硫酸氢铵、氯化铵、过磷酸钙、钾肥，及含有氮磷钾和多种元素的复合肥料，这些肥料均通过一定的工艺加工制成，对我国农业的生产起到了重要作用。其中，掺混肥料又称干混肥料，含氮、磷、钾三种营养元素中任何两种或三种的化肥，是以单元肥料或复合肥料为原料，通过简单的机械混合制成，在混合过程中无显著化学反应，掺混肥料制备简单。

目前农业生产中使用的掺混肥料主要是由大颗粒尿素、磷铵及大颗粒钾肥掺混而成的产品，这些掺混肥料的原料相对昂贵，生产成本高；另外，掺混肥料颗粒的形状及粒度差别较大，而且掺混肥料受到原料、工艺、土壤区域，及气候等因素的影响，一些肥料长期使用容易导致土壤盐碱化和板结，破坏了土壤结构；同时，微量元素的缺失也会导致农作物病虫害增加，造成农作物减产。现有技术中鲜有报道利用钢铁生产废弃物制备掺混肥料，其中，公开号为CN101265136A的中国发明专利申请公开说明书介绍了一种用水淬高炉渣制备固态钙镁钛铁硫氮硅复合肥料的方法，该方法涉及到200~500℃的高温等工艺条件，操作难度大；而且该方法对原料的成分及性质要求甚高，生产成本相应升高；该方法制得的复合肥在满足植物生长所需多元营养方面，不甚理想，其适用范围有限。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种利用钢铁生产废弃物制备的掺混肥料及其制备方法。该掺混肥料生产成本低廉、粒度细致均匀、而且含有丰富的植物生长所需营养元素，能适用于不同植物及土壤类型。

为实现上述目的，本发明基于钢铁生产废弃物的掺混肥料，该掺混肥料按重量配比由1~10份炼钢所得的副产物钢渣、5~15份烧结烟气氨法脱硫废浆烘干所得的废末、以及3~6份钾肥混合而成，其中由N、P、K构成的总养分重量含量不低于35%。

进一步地，所述钢渣含有重量百分比为40~45%的CaO，10~16%的SiO₂，1~4%的Al₂O₃，22~28%的TFeO，0.5~3%的MnO，4~5%的MgO，2~5%的P₂O₅，其余为微量元素及不可避免的杂质。该掺混肥料的原料来自于钢铁联合企业中炼钢所得的副产物钢渣，其中，所述钢渣为转炉钢渣、电炉冷弃渣、热泼钢渣中的一种或其组合，其主要成分为CaO、SiO₂、P₂O₅、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、MgO，及微量的硼(B)、锰(Mn)、铜（Cu）和钼（Mo）等。

更进一步地，所述烧结烟气氨法脱硫废浆烘干所得的废末含有重量百分比为90~97%的(NH₄)₂SO₄，其余为微量元素及不可避免的灰渣。烧结烟气氨法脱硫过程中硫铵晶体主要是从浆液中分离出来，吸收塔下部的50℃左右的硫酸铵浆液送到漩流器中，固体含量高的重组分从漩流器底部分离出来进入离心机，轻组分从漩流器顶部返回过滤系统，在离心机中，通过离心作用，硫铵固体被分离出来，母液也进入过滤系统，过滤完成后被输送回吸收塔；离心机分离出来的硫铵中含有5%左右的水分，通过螺旋输送机被传送到振动流化床干燥机，经低压蒸汽热风干燥后包装储存。烧结烟气氨法脱硫浆液烘干后产生的废末为含水量不高于2%，粒度一般大于150目的棕色粉末，其主要成分为(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃及少量的Fe、K、Si、Al、Ca、Na、Mg等金属氧化物或化合物。

优选地，所述钾肥为K₃PO₄、KH₂PO₄或者K₂HPO₄中的一种或其任意比例的组合。

更优选地，所述钢渣的粒度范围为：40~200目。掺混肥制备过程中，大颗粒的钢渣需磨细，但磨得越细成本越高，因此优选粒度范围为：40~200目，更优选粒度范围为：50~150目。

进一步优选地，所述钾肥中水溶性磷占有效磷的重量百分比不低于60%，粒度范围为2.0~4.0mm的颗粒含量不低于70%。

基于钢铁生产废弃物的掺混肥料的制备方法，它包括如下步骤：

1）将炼钢所得的副产物钢渣研磨成细粉；

2）将烧结烟气氨法脱硫废浆烘干成废末；

3）按重量配比取1~10份钢渣细粉、5~15份烘干废末、以及3~6份钾肥，通过检测确定其中由N、P、K构成的总养分重量含量不低于35%，搅拌混合均匀即可。

所说的步骤3）中，通过检测确定其中由N、P、K构成的总养分重量含量在35~41%之间。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，由于钢渣和烧结烟气氨法脱硫浆液烘干后产生的废末这两种原料中含有充足的氮磷钾和微量元素，能充分满足植物的生长对养分的要求；本发明的掺混肥可以根据不同类型的植物和土壤进行不同配比，以满足不同植物及土壤的要求，施用过程中不需要另外添加微量元素或肥料增效剂等其他肥料就能达到增效增产的效果。

其二，烧结烟气氨法脱硫浆液烘干后产生的废末粒度一般大于150目，粒度符合要求，不需另外加工就可以直接作为掺混肥料的配料；磨细后的钢渣粒度亦均匀细致，使得掺混肥能均匀分散于土壤中，避免了土壤盐碱化和板结，实现了土壤酸碱度的改良、尤其对南方长江流域硫酸酸性土壤的改良和增肥增产具有重要意义。大田实验采用本发明的掺混肥料与直接施用植物生长元素的肥料做对比，结果表明，在酸性土壤上，施用本发明掺混肥料的植物平均生物量为15.80g/株，直接施用普通肥料的植物平均生物量为11.14g/株，该掺混肥料比普通肥料提高肥效接近30%。

其三，本发明掺混肥料所用的原料为钢铁生产过程中产生的废弃物，原料成本低廉，本发明不但起到“变废为宝，化害为利”的作用，消除了钢铁废弃物带来的污染，而且大大降低了掺混肥料的生产成本。

其四：烧结烟气氨法脱硫浆液烘干产生的废末为色度较差的粉末状颗粒物，本发明利用钢铁生产废弃物制备掺混肥料的方法避免了烧结烟气氨法脱硫废液生产硫酸铵的纯化提取步骤，节省了大量能耗，实现了钢铁生产废弃物的资源化利用。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明并不限于下述实施例。除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。

实施例1：

本产品总养分35%，其中N:P:K (TN-P₂O₅-K₂O)=15:13.4:6.6，含水量小于2%，钢渣粒度40目。

配方如下：1.3kg磨细到40目的钢渣（堆比重1750kg/m³）和11kg烧结烟气氨法脱硫浆液烘干产生的废末（堆比重895 kg/m³）和3kg K₃PO₄称重后，通过搅拌、混合均匀后，进行包装外售。

实施例2：

本产品总养分41%，其中N:P:K (TN-P₂O₅-K₂O)=14:18:9，含水量小于2%，钢渣粒度100目。

配方如下：1kg磨细到100目的钢渣（堆比重1750kg/m³）和10kg烧结烟气氨法脱硫浆液烘干产生的废末（堆比重895 kg/m³）和4kg K₃PO₄称重后，通过搅拌、混合均匀后，进行包装外售。

实施例3：

本产品总养分36.3%，其中N:P:K (TN-P₂O₅-K₂O)=15.8:13.5:7，含水量小于2%，钢渣粒度100目。

配方如下：1kg磨细到100目的钢渣（堆比重1750kg/m³）和15kg烧结烟气氨法脱硫浆液烘干产生的废末（堆比重895 kg/m³）和4kg K₃PO₄称重后，通过搅拌、混合均匀后，进行包装外售。

实施例4：

本产品总养分39.2%，其中N:P:K (TN-P₂O₅-K₂O)=10.5:19.4:9.3，含水量小于2%，钢渣粒度200目。

配方如下：4kg磨细到200目的钢渣（堆比重1750kg/m³）和9kg烧结烟气氨法脱硫浆液烘干产生的废末（堆比重895 kg/m³）和5kg KH₂PO₄称重后，通过搅拌、混合均匀后，进行包装外售。

实施例5：

本产品总养分37%，其中N:P:K (TN-P₂O₅-K₂O)=12.6:10.6:13.8，含水量小于2%，钢渣粒度150目。

配方如下：1kg磨细到150目的钢渣（堆比重1750kg/m³）和9kg烧结烟气氨法脱硫浆液烘干产生的废末（堆比重895 kg/m³）和5kg K₂HPO₄称重后，通过搅拌、混合均匀后，进行包装外售。

实施例6：

本产品总养分36.2%，其中N:P:K (TN-P₂O₅-K₂O)=4.2:22:10，含水量小于2%，钢渣粒度50目。

配方如下：10kg磨细到50目的钢渣（堆比重1750kg/m³）和5kg烧结烟气氨法脱硫浆液烘干产生的废末（堆比重895 kg/m³）和6kg K₃PO₄称重后，通过搅拌、混合均匀后，进行包装外售。

Claims

1.一种基于钢铁生产废弃物的掺混肥料，其特征在于：该掺混肥料按重量配比由1～10份炼钢所得的副产物钢渣、5～15份烧结烟气氨法脱硫废浆烘干所得的废末、以及3～6份钾肥混合而成，其中由N、P、K构成的总养分重量含量不低于35%；所述钢渣含有重量百分比为40～45%的CaO，10～16%的SiO₂，1～4%的Al₂O₃，22～28%的TFeO，0.5～3%的MnO，4～5%的MgO，2～5%的P₂O₅，其余为微量元素及不可避免的杂质；所述废末含有重量百分比为90～97%的(NH₄)₂SO₄，其余为微量元素及不可避免的灰渣。

2.根据权利要求1所述基于钢铁生产废弃物的掺混肥料，其特征在于：所述钾肥为K₃PO₄、KH₂PO₄或者K₂HPO₄中的一种或其任意比例的组合。

3.根据权利要求1或2所述基于钢铁生产废弃物的掺混肥料，其特征在于：所述钢渣的粒度范围为40～200目。

4.根据权利要求3所述基于钢铁生产废弃物的掺混肥料，其特征在于：所述钢渣的粒度范围为50～150目。

5.根据权利要求1或2所述基于钢铁生产废弃物的掺混肥料，其特征在于：所述钢渣为转炉钢渣、电炉冷弃渣、热泼钢渣中的一种或其组合。

6.根据权利要求1或2所述基于钢铁生产废弃物的掺混肥料，其特征在于：所述钾肥中水溶性磷占有效磷的重量百分比不低于60%，粒度范围为2.0～4.0mm的颗粒含量不低于70%。

7.一种基于钢铁生产废弃物的掺混肥料的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1）将炼钢所得的副产物钢渣研磨成细粉，所述钢渣含有重量百分比为40～45%的CaO，10～16%的SiO₂，1～4%的Al₂O₃，22～28%的TFeO，0.5～3%的MnO，4～5%的MgO，2～5%的P₂O₅，其余为微量元素及不可避免的杂质；

2）将烧结烟气氨法脱硫废浆烘干成废末，所述废末含有重量百分比为90～97%的(NH₄)₂SO₄，其余为微量元素及不可避免的灰渣；

3）按重量配比取1～10份钢渣细粉、5～15份烘干废末、以及3～6份钾肥，通过检测确定其中由N、P、K构成的总养分重量含量不低于35%，搅拌混合均匀即可。

8.根据权利要求7所述基于钢铁生产废弃物的掺混肥料的制备方法，其特征在于：所说的步骤3）中，通过检测确定其中由N、P、K构成的总养分重量含量在35～41%之间。