[0001] 本发明涉及一种镁肥的制备方法，特别是涉及一种低品位菱镁矿为原料制备颗粒缓释镁肥的方法。

[0002] 中国菱镁矿使用中，为了生产耐火材料，存在对高品质菱镁矿过度开采使用，而对低品位菱镁矿或者粉矿、尾矿没能充分利用的问题。造成矿山植被恢复问题严重，资源综合利用程度不高。不仅产品品种少，产品档次也不高。

[0003] 目前为止，对菱镁矿的化学利用，仅仅是以菱镁矿煅烧后的轻烧氧化镁为原料，继而与硫酸或者盐酸反应生成七水硫酸镁或者六水氯化镁，二氧化碳在煅烧过程中直接排放，没有利用，不仅耗费了能源，浪费了资源，而且污染环境。更为甚者，煅烧是为了得到制造耐火材料的原料，低品位菱镁矿、尾矿、粉矿等大多数没有利用。

[0004] 利用化工技术特点，针对低品位菱镁矿的加工利用，不仅保护性利用耐火原料的同时，更加快了菱镁产业转型与供给侧结构改革，对菱镁矿中二氧化碳成为气体肥利用，不仅解决了二氧化碳排放问题，更发挥了菱镁矿的镁与碳的双利用价值。真正实现综合利用，意义重大。

[0005] 镁是第四大必须的营养元素，是叶绿素的重要组成部分，也是叶绿素中唯一的金属元素，镁在植物体内的生理作用在于其参加了植物新陈代谢过程，如果不足，叶绿素难以生成，植物叶片就会失去绿色而变黄，光合作用就不会进行，大大影响了植物的产量与质量。我国土壤中有效镁含量处于严重缺乏和缺乏状态的土壤占21%，每年需补充9.84Mt(以MgO计)的含镁肥料。

[0006] 植物的光合作用离不开二氧化碳，在寒冷季节，利用温室日光大棚生产蔬菜通常是在密闭条件下进行的，因为外界二氧化碳不能及时进入大棚，白天随着光合作用的进行，造成棚内二氧化碳浓度急剧下降，低谷时仅为100mg/L,远低于植物正常生长所需的CO2浓度（1000-2000mg/L）。及时向温室中补充二氧化碳已成为设施农业的急需技术措施，而瓶装二氧化碳是方便快捷的有效方法。

[0007] 将低品位菱镁矿表面改性，与硫酸直接反应生产七水硫酸镁，与粘结剂结合制成颗粒镁肥，继续与包覆剂结合制成缓释颗粒镁肥，回收利用高浓度二氧化碳，压缩液化后，装瓶，作为气体肥。将废弃的低品位菱镁矿，加工成为土壤与设施农业急需的镁与二氧化碳肥料，产品附加值高，经济效益好，发挥化工技术的优势，努力作到节能减排，充分利用资源的同时，保护环境，符和可持续发展的要求。

[0008] 本发明的目的在于提供一种低品位菱镁矿为原料制备颗粒缓释镁肥的方法，该方法以低品位菱镁矿为原料，经过破碎、磨粉以及筛分后，以表面活性剂对其进行改性，使其能够直接与硫酸反应制备七水硫酸镁，并回收利用反应放出的二氧化碳；将硫酸镁与粘结剂结合制成颗粒镁肥，继续与包覆剂结合制成颗粒缓释镁肥；在室温条件下，将二氧化碳压缩冷却液化，装瓶作为气体肥；将过滤得到的残渣可作为硫氧镁胶凝材料的添加剂消耗。

[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种低品位菱镁矿为原料制备颗粒缓释镁肥的方法，所述方法以低品位菱镁矿（氧化镁含量≤40%）为原料，经破碎、磨粉以及筛分后，以表面活性剂改性，直接与硫酸（或盐酸）化学反应制备七水硫酸镁，继续加工制备颗粒缓释镁肥，同时，加压液化二氧化碳，作为气体肥；
该方法包括以下制备过程：
以低品位菱镁矿（氧化镁含量≤40%）为原料，经破碎、磨粉以及筛分后，以表面活性剂对菱镁矿粉进行改性；将改性后的菱镁矿粉，直接与硫酸化学反应，生成七水硫酸镁，回收放出的二氧化碳；将得到的硫酸镁粉体与粘结剂结合，转盘法制备颗粒硫酸镁；将得到的颗粒硫酸镁与包覆剂结合，制备得到缓释颗粒镁肥。

[0010] 所述的一种低品位菱镁矿为原料制备颗粒缓释镁肥的方法，所述方法将二氧化碳加压液化装瓶，作为气体肥。

[0011] 本发明的优点与效果是：本发明将低品位菱镁矿经破碎、磨粉以及筛分后，以表面活性剂对其改性，而后直接化学利用的方法，将改性后的低品位菱镁（氧化镁含量≤40%）和硫酸反应制备七水硫酸镁，并回收利用二氧化碳，过滤得到的残渣，与七水硫酸镁和轻烧氧化镁粉反应生成硫氧镁胶凝料。整个工艺技术，（1）通过对生的低品位菱镁矿改性处理，实现了直接化学法利用菱镁矿，（2）通过与粘结剂结合制得了颗粒硫酸镁肥，继续与包覆剂结合制得颗粒缓释镁肥,（3）将二氧化碳压缩冷却液化，装瓶，作为气体肥。（4）将残渣，掺入硫氧镁胶凝料实现了残渣利用。该技术实现了化学法直接利用菱镁矿的突破，整个工艺零排放，真正做到了对菱镁矿的吃干榨净，实现了菱镁矿的综合利用。工艺技术彻底开启了菱镁矿加工产业的镁碳双利用局面，真正实现了资源综合利用甚至高效利用。该技术应用带动菱镁产业发展，开辟了菱镁矿直接加工利用应用于农用肥料领域的新篇章，技术应用有广阔前景。

[0012] 1、工艺过程实现了菱镁矿的直接化学利用，生成七水硫酸镁。

[0013] 2、工艺技术实现了镁与碳的双利用，含硅钙的滤渣是硫氧镁胶凝材料的添加剂，真正做到了对低品位菱镁矿的吃干榨净；3、化学反应生成的二氧化碳，不仅纯度高，而且温度低，直接压缩液化，制成气体肥；
4、硫酸镁与粘结剂结合制成颗粒镁肥，继续与包覆剂结合制成颗粒缓释镁肥。

[0014] 5、采用化学法利用低品位菱镁矿，解决了二氧化碳回收利用的关键技术，整个工艺零排放，属于绿色化工技术。附图说明

[0015] 图1本发明技术路线简图；图2本发明硫酸镁颗粒肥图；
图3 本发明颗粒缓释镁肥的IR 谱图；
图4 本发明土壤缓释实验效果图。

[0016] 下面结合实施例对本发明进行详细说明。

[0017] 1.本发明的基本原理MgCO3+H2SO4+7H2O →MgSO4.7H2O+CO2                   (1)
SiO2.CaSO4+MgSO4+ 5MgO+7H2O→5Mg(OH)2.MgSO4..7H2O         (2)
2.本发明的基本方案
第一步，以低品位菱镁矿为原料，经破碎、磨粉、筛分后，以表面活性剂改性；第二步，将改性后的菱镁矿与硫酸进行化学反应制备七水硫酸镁，同时，回收并利用二氧化碳。第三步，将二氧化碳在室温条件下，直接压缩液化，制成气体肥。第四步，硫酸镁与粘结剂结合制成颗粒镁肥，继续与包覆剂结合制成颗粒缓释镁肥。第五步，将过滤得到的残渣作为硫氧镁胶凝材料的添加剂消耗。

[0018] 3.本发明的技术方法本发明采用化学法，将低品位的菱镁矿矿粉进行表面改性，继而与硫酸，生成七水硫酸镁，回收二氧化碳；将二氧化碳在室温条件下，直接压缩液化，制成气体肥；硫酸镁与粘结剂结合制成颗粒镁肥，继续与包覆剂结合制成颗粒缓释镁肥。将过滤得到的残渣作为硫氧镁胶凝材料的添加剂消耗。

[0019] 4.本发明具体的实施方案（1）称取低品位菱镁矿粉100克，倒入含有表面活性剂0.01克，PH值为11的100毫升去离子水，搅拌，表面改性5分钟。

[0020] （2）过滤得到改性后的菱镁矿粉，母液循环利用。

[0021] （3）将100克改性的菱镁矿粉倒入500毫升三口烧瓶中，将浓硫酸用量筒量取100毫升，稀释至50%(质量比)，30滴/分钟，滴加三口烧瓶中，开搅拌300转/分，升温至35℃-85℃，反应1～3小时。

[0022] （4）二氧化碳，压缩冷却液化。

[0023] （5）称取七水硫酸镁100g，膨润土0.4、0.5、0.6 g，将两者混合均匀，研磨，置于转盘中，喷淋水制成球状物，过筛，制成1-2mm的颗粒镁肥。

[0024] （6）向装有温度计和冷凝回流装置的四口烧瓶中加入一定量的马来酸酐和200ml蒸馏水，升温至80℃，启动搅拌器开始搅拌，转速为350r/min，待马来酸酐完全溶解后，量取一定量的丙烯酸，同时称取质量分数为6.67%的过硫酸铵溶解于一定量的蒸馏水中（浓度为1mol/L）作为引发剂，同时向四口烧瓶中滴加丙烯酸和过硫酸铵水溶液，控制两种溶液在
60min 左右滴完；滴加完毕后，恒温反应3h。反应完成后，将反应后的溶液放入旋转蒸发器中，将水浴温度调至50℃，循环水力真空泵压力升至0.09MPa进行减压蒸馏1.5h，所得液体即为马来酸酐-丙烯酸水性树脂。

[0025] （7）将颗粒镁肥与包覆剂混合，转动翻滚，达到包覆效果，在室温条件下干燥，得到颗粒缓释镁肥。

[0026] （8）采用肥包法，将一定量的缓释肥料装于尼龙网袋内，埋于土壤中，每隔一定时间取出，测定肥料养分含量并求养分释放速率的方法。该法的优点是：肥料养分是在自然状态下释放的，比较接近田间土壤条件。

[0027] 低品位菱镁矿煅烧后氧化镁粉组成表1 低品位菱镁矿煅烧得到的轻烧粉的组成
组成 MgO CaO Fe元素 Si元素 其他不溶物
含量 w% 90.13 1.52 0.51 1.70 6.14
由图3可知，在2600cm-1和2595cm-1处分别有缔合-OH的峰，在1730 cm-1和1731 cm-1处分别都有C=O的伸缩振动峰，在1644cm-1处均有C-H的弯曲振动峰，在1404cm-1和1403cm-
1处也分别都有O-H的面内弯曲振动峰，在822 cm-1和823 cm-1处都有C-C的骨架振动峰，表明包覆剂结合较好。

[0028] 缓释实验：图4得到高分子量（马来酸酐/丙烯酸=1:1.5）包覆剂包覆的颗粒镁肥其释放速度最慢。高分子量聚合物分子包覆颗粒肥，其肥料释放慢，聚合物分子量小的包覆剂分解渗透进土壤较快，肥料释放快。根据包膜物质的不同，其释放速率不同，适合不同的植物用作缓释肥。