1、-53-第46卷第3期 非金属矿 Vol.46 No.32023年5月 Non-Metallic Mines May,2023磷酸渣活化低品位磷矿制备澳洲坚果肥的研究李莹莹1,2,3 孙玉翠3 梅 毅1,2 匡家灵4 李 恒3 刘翠侠1,2 马 航3,4*(1 昆明理工大学 化学工程学院，云南 昆明 650500；2 云南省磷化工节能与新材料重点实验室，云南 昆明 650500；3 云南云天化股份有限公司研发中心，云南 昆明 650228；4 云南云天化以化磷业研究技术有限公司，云南 昆明 650228)摘 要 为高效利用低品位磷矿和磷酸渣，减少因浮选工艺造成的环境危害，选择磷酸渣和低品位磷矿
2、为主要原料，采用化学工艺法制备高含量枸溶性磷肥。制备的枸溶性磷肥中有效磷含量（质量分数）为 27%，占总磷 91%，其中枸溶磷的含量为 21%，成功将低品位磷矿中的不溶性磷转化为有效磷。以此产品为磷源，补充氮源和钾源，采用机械挤压的方法，制备一种澳洲坚果专用肥。盆栽试验证明，以该产品为磷源制备的复合肥对坚果幼苗的生长具有促进作用，与不施肥（CK）组相比，澳洲坚果幼苗植株高度、冠幅、直径和叶片数的增长率分别为 89.24%、61.39%、63.64%、82.69%，在澳洲坚果产业中具备良好的应用前景。关键词 磷酸渣；低品位磷矿；转化剂；澳洲坚果植株中图分类号：TQ444.5；X751文献标志码：
3、A文章编号：1000-8098(2023)03-0053-05Study on Preparation of Macadamia Nut Fertilizer from Low Grade Phosphate Rock Activated by Phosphoric Acid SlagLi Yingying1,2,3 Sun Yucui3 Mei Yi1,2 Kuang Jialing4 Li Heng3 Liu Cuixia1,2 Ma Hang3,4*(1 Faculty of Chemical Engineering,Kunming University of Science and T
4、echnology,Kunming,Yunnan 650500;2 Yunnan Provincial Key Lab-oratory of Energy Saving in Phosphorus Chemical Engineering and New Phosphorus Materials,Kunming,Yunnan 650500;3 Researh and Development Center,Yunnan Yuntianhua Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650228;4 Yunnan ICL YTH Phosphate Research and Technol
5、ogy Center Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650228)Abstract In order to make efficient use of low-grade phosphate rock(LPR)and phosphorous slag acid,reduce the environmental harm caused by the flotation process,phosphorous slag acid and LPR were selected as the main raw materials,and the chemical process met
6、hod was used to prepare a high-content citrate acid soluble phosphatic fertilizer.This product was used as phosphorus source,nitrogen source and potassium source were supplemented at the same time,and a fertilizer for macadamia nuts was prepared by the mechanical extrusion method.The content of effe
7、ctive phosphorus in the citrate acid soluble phosphatic fertilizer prepared by this method was 27%,accounting for 91%of the total phosphorus,and the citric acid soluble phosphorus content was 21%.The insoluble phosphorus in LPR was successfully converted into effective phosphorus.The pot experiment
8、further proved that the compound fertilizer prepared with this product as a phosphorus source could promote the growth of macadamia seedlings.Compared with the CK group,the growth rates of plant height,crown width,diameter and leaf number of macadamia seedlings were 89.24%,61.39%,63.64%and 82.69%,re
9、spectively.It has a good application prospect in the macadamia industry.Key words phosphorous acid slag;low grade phosphate rock;conversion agent;macadamia plant澳洲坚果为山龙眼科澳洲坚果属的常绿乔木果树，起源于昆士兰东南部和新南威尔士州东北部的热带雨林1。它的果实中含有丰富的蛋白质和各种矿物质，同时，它还是单不饱和脂肪、油酸和棕榈油酸的丰富来源之一，营养价值非常高，被称为“坚果之王”2。云南省的澳洲坚果种植面积占世界50%以上，但产量
10、仅占世界产量的 20%左右3。在中国南方澳洲坚果园中，氮、磷、钾的施用量分别达到 314 g/株、127 g/株、247 g/株，磷的用量远远超过每株结果树的营养需求量，过度施用磷肥不仅导致利用率下降及生产回报递减，而且会导致植株叶片褪绿，造成磷中毒，长期施用过量和不科学的化肥也可能导致土壤质量恶化4。此外，所施用的磷肥大多为水溶性磷，易随雨水冲刷造成养分流失5。澳洲坚果植株根系会形成状似刷子的根簇（通称排根），这些排根可分泌出羧酸类物质和酸性磷酸酶，从而增强对枸溶性磷甚至是不溶性磷的活化吸收，低磷水平能够促进澳洲坚果排根的产生，适度磷水平下能够促进细根生物量生长，而高磷水平则会抑制排根的产生
11、6。可见，澳洲坚果植株对磷养分的需求是低含量的枸溶性磷。磷矿是磷肥生产中极其重要的一种原料，虽然我国的磷矿资源总储量比较丰富，但 80%以上都是收稿日期：2023-03-28基金项目：云南省重大科技专项计划（202102AE090053）；云南（昆明）院士专家工作站项目（YSZJGZZ-2022034）。*通信作者，E-mail：。-54-第46卷第3期 非金属矿 2023年5月中低品位磷矿7。经过多年的开采利用，浅层储量和高品位磷矿已大幅度减少，中低品位磷矿因杂质含量高、磷含量过低而不能直接被利用8。在湿法磷酸生产中，会产生大量磷酸淤渣，这些磷酸淤渣中含有枸溶性磷，磷酸淤渣的利用大多是将枸溶
12、性磷转化为水溶性磷，再进行后续磷复肥的生产9。因此，将低品位磷矿和磷酸渣作为澳洲坚果生长所需枸溶性磷的制备原料，是利用这两种低品质磷资源的一大途径。本试验采用单因素法探究了低品位磷矿和磷酸渣制备高含量枸溶性磷肥的反应条件，通过溶解试验考察产品的溶解性，并结合化学及仪器对产品的养分、物相、形貌进行分析，以制备的高枸溶性磷肥为澳洲坚果专用肥的磷源，再补充植株生长所需的氮、钾等营养元素，选择简易的机械挤压制备专用肥。最后，通过盆栽试验探究了产品专用肥对坚果幼苗生长的促进作用。1 试验部分1.1 原料、试剂及仪器设备 低品位磷矿粉，取自云南昆阳磷矿厂；磷酸渣，取自云南省三环中化化肥有限公司。原料的主要
13、化学组成，见表 1。表 1 低品位磷矿粉和磷酸渣的主要组成（w/%）原料P2O5Fe2O3Al2O3CaOMgOSiO2F低品位磷矿粉20.781.482.4424.742.6034.211.41磷酸渣43.191.902.491.302.000.041.54 由表 1 可知，低品位磷矿粉的 P2O5含量（质量分数，下同）为 20.78%，磷酸渣的 P2O5含量为 43.19%。转化剂，苦土粉，含 80%MgO，工业级，广州市锦旺化工有限公司；氮肥，氯化铵，含 25.4%N，农业级，湖北双环科技股份有限公司；钾肥，氯化钾，含 60%K，农业级，济南佳旺化工有限公司。盐酸、硝酸、丙酮、喹啉、钼酸
14、钠、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠，均为分析纯；纯水，实验室自制。数显恒温水浴锅，HH-2，常州天瑞仪器有限公司；恒温水浴振荡器，SHZ-88，江苏金怡仪器科技有限公司；超声波清洗仪，KH5200E，昆山禾创超声仪器有限公司；电子天平，AL204，梅特勒托利多仪器有限公司；粉碎机，118B 摇摆式，临安市永历制药机械有限公司；电鼓风干燥箱，101A-1E 型，上海实验仪器厂有限公司；循环水式真空泵，SHZ-D（），巩义市子华仪器有限责任公司；电子万用炉，DL-4，北京市永光明医疗机械有限公司；X 射线衍射（XRD）仪，D8 VENTURE，德国布鲁克公司；扫描电子显微镜（SEM），Quanta 20
15、0，美国菲达康公司；对辊挤压造粒机，DGZ-200E，浙江省温岭市泽国化工机械有限公司。1.2 试验原理 试验过程可分为两部分，第一部分为水溶性磷半成品（简称前驱体）的制备，主要是磷酸渣中的磷酸活化低品位磷矿生成大量水溶性磷的过程，磷酸分解磷矿的化学反应式，见式（1）10。Ca5F(PO4)37H3PO45H2O 5Ca(H2PO4)2H2OHF（1）第二部分为高枸溶性磷的制备，主要是利用氧化镁作转化剂将前驱体中所含有的大部分水溶性磷转化为枸溶性磷。首先转化剂中和多余的游离酸，对应化学反应式，见式（2）11。MgO2H3PO4 Mg(H2PO4)2H2O （2）继续添加氧化镁后化学反应式，见式
16、（3）、式（4）。MgOCa(H2PO4)2H2O MgHPO4H2OCaHPO4H2O（3）MgOMg(H2PO4)2H2O 2MgHPO4H2O （4）进一步添加氧化镁时，可将枸溶性的一水磷酸氢镁转化为难溶性磷酸三镁，化学反应式，见式（5）。MgO2MgHPO4H2OMg3(PO4)23H2O （5）1.3 试验方法1.3.1 高枸溶性磷产品的制备：首先，称量一定质量比例的低品位磷矿粉和磷酸渣，将磷酸渣放置于 2 L烧杯中，并转移至水浴锅中预热，达到一定温度后将沉淀的磷酸渣搅拌均匀，快速加入低品位磷矿粉，充分混匀后静置反应至无气泡产生后取出，将反应产物置于鼓风干燥箱中在一定温度下熟化一段时间后，即得到前驱体。将前驱体研磨粉碎，通过 200 目（74 m）筛网筛分，以碱性粉末 MgO 为转化剂，称取一定质量比例（占前驱体质量百分比）的转化剂加入粉碎后的前驱体中，抓拌均匀后加入一定量水加速反应，至无气泡产生，放置在烘箱中干燥，干燥后粉碎得到高枸溶性磷产品。1.3.2 澳洲坚果专用肥的制备：根据云南省澳洲坚果植株的养分需求，以未经过活化的低品位磷矿、前驱体（经磷酸渣活化后的产品）、产品（
