利用硅灰石制备硅肥的研究

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1、考淘ri^人_SouthChinaUniversityofTechnology硕士学位论文利用硅灰石制备硅肥的研究作者姓名段文静学科专业环境科学指导教师石林教授所在学院环境与能源学院论文提交E丨期2015年6月StudyonpreparationofsiliconfertilizerusingwollastoniteADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DuanWenjingSupervisor：Prof.ShiLinSouthChinaU

2、niversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X5学校代号：10561学号：201220117497华南理工大学硕士学位论文利用硅灰石制备硅肥的研究作者姓名：段文静指导教师姓名、职称：石林教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：环境科学研究方向：固体废弃物的资源化利用论文提交日期：2015年6月9日论文答辩日期：2015年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：党志委员：黄伟林秦玉洁杨琛易筱筠华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：

3、所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期：>/JT年《月f日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，艮P:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被

4、查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：密，在____年解密后适用本授权书。保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：日期：•兮指导教师签名日期摘要硅是农作物生长不可缺少的

5、第四大营养元素，是组成岩石矿物的一种基本元素，广泛存在于自然界中，但是此种硅元素几乎都以结晶态和无定形态存在，不能被植物直接吸收。我国土壤中缺少硅元素的耕地面积约占总面积的50%以上，而目前我国硅肥的年生产能力不高，远不能解决我国耕地严重缺少硅的问题。因此，利用难溶性含硅矿物生产硅肥，满足国内市场对硅肥的需求是当务之急。本研究以硅灰石和白云石为主要原料，配伍以为助熔剂制备硅肥，并对工艺条件如物料配比、焙烧温度和时间等因素进行了初步探讨。实验利用优化后的硅钼蓝分光光度法测定硅肥中有效二氧化硅的含量，并采用X

6、射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外吸收光谱(FTIR)、电子探针(EPMA)、同步热分析(TG-DSC)等方法详细分析了原材料和焙烧产物的物化性质。此外，本文对硅灰石与白云石的反应机理进行了探讨并利用动力学的方法研究了助熔剂对硅灰石-白云石反应体系的影响。结果表明：(1)优化后的硅钼蓝分光光度法操作更为简便快捷、准确。溶解样品时称样量宜低于0.2g，振荡频率宜采用170-190r/min，用2%的柠檬酸溶液作为浸取剂提取硅肥中的有效硅成分更具有现实意义。优化后的硅钼蓝分光光度法精密度和

7、准确度良好，多次重复测定的极差小于0.6%，标准偏差小于0.2%，加标回收率为98.5%-101.3%。(2)最佳物料配比为n(硅灰石):n(白云石):n(助熔剂)=1:0.3:0.4；最适宜的焙烧条件为1000°C、1h，在此条件下，有效二氧化硅的含量为21.6%。焙烧后的硅灰石由针状和短柱状转变为短柱状，呈相互交生状，内表面积增大，硅灰石表面被活化。焙烧产物的主要物相为CaSiO3(CS)、Ca2SiO4(C2S)、Mg2SiO4、Ca3Mg(SiO4)2(C3MS2)和Ca2MgSi2O7(C2MS

8、2)，它们在5g/L的柠檬酸溶液中，其有效二氧化硅、钙和镁等成分几乎全部溶出，即以它们为主要成分的硅肥即使在低浓度的有机酸(与土壤环境相似)条件下也能释放肥效，技术上可行，具有实际指导意义。(3)助熔剂对硅灰石-白云石反应体系有重要的作用，提高了体系的反应速率。助熔剂的添加使得白云石的分解温度和硅灰石与白云石发生反应的初始温度分别降低了22°C和21°C。从动力学角度，硅灰石-白云石体系在助熔剂作用下热分解的过程符合I金斯特林