二氧化硅制备水溶性硅钾肥的研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0081

摘要/Abstract

摘要：

采用二氧化硅和碳酸钾为原料，通过高温煅烧活化二氧化硅制备水溶性硅钾肥。研究了煅烧温度、煅烧时间、氧化钾与二氧化硅物质的量比、二氧化硅粒径等条件对制备水溶性硅钾肥的影响，并通过热重-差示扫描量热法（TG-DSC）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等对样品进行了表征。最佳工艺条件：煅烧温度为900 ℃，煅烧时间为30 min，氧化钾与二氧化硅物质的量比为0.85，二氧化硅平均粒径为160 μm。在此条件下制得的硅钾肥具有全水溶性，硅活化率为99.34%，有效硅（以二氧化硅计）质量分数为39.55%，氧化钾质量分数为53.23%。在高温下二氧化硅与碳酸钾的化学反应可抑制碳酸钾的挥发，反应产物的组成不仅含有硅酸钾（K₂SiO₃），可能还存在二硅酸钾（K₂Si₂O₅）和四硅酸钾（K₂Si₄O₉）。

关键词: 二氧化硅, 碳酸钾, 有效硅, 水溶性硅钾肥

Abstract:

Silicon dioxide and potassium carbonate were used as raw materials，water-soluble silicon-potassium fertilizer was prepared by calcining activated silicon dioxide at high temperature.The effects of calcination temperature，calcination time，n（K₂O）/n（SiO₂），and particle size of silicon dioxide on preparation process of water-soluble silicon potassium fertilizer were studied.And the product was characterized by thermogravimetric-differential scanning calorimetry（TG-DSC），X-ray diffraction（XRD） and scanning electron microscope（SEM）.The optimal process conditions were calcination temperature of 900 ℃，calcination time of 30 min，n（K₂O）/n（SiO₂） of 0.85，the average particle size of 160 μm.The silicon-potassium fertilizer prepared under this condition was fully water-soluble with silicon activation rate of 99.34%，effective silicon（SiO₂） content of 39.55 % and K₂O content of 53.23 %.The chemical reaction between silicon dioxide and potassium carbonate at high temperature could inhibit the volatilization of potassium carbonate.The composition of the reaction product may not only contain K₂SiO₃，but also contain K₂Si₂O₅ and K₂Si₄O₉.

Key words: silicon dioxide, potassium carbonate, effective silicon, water-soluble silicon-potassium fertilizer

中图分类号:

TQ127.2

李婷婷,周贵云,母鸿. 二氧化硅制备水溶性硅钾肥的研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(12): 74-78.

LI Tingting,ZHOU Guiyun,MU Hong. Study on preparation of water-soluble silicon-potassium fertilizer by silicon dioxide[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2022, 54(12): 74-78.

图/表 8

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参考文献 14

1	赵风兰, 刘彩玲, 张洁. 硅钾肥对青菜产量品质和土壤养分影响研究[J]. 地域研究与开发, 2012, 31(6)：161-164.
	ZHAO Fenglan, LIU Cailing, ZHANG Jie. Study on the effect of the silicon-potash fertilizer on the yield and quality of green vegetables and soil nutrient[J]. Areal Research and Development, 2012, 31(6)：161-164.
2	晏哲, 高志强, 罗真华, 等. 不同钾肥对几种烟草吸收累积土壤镉的影响[J]. 环境化学, 2016, 35(9)：1913-1920.
	YAN Zhe, GAO Zhiqiang, LUO Zhenhua, et al. Effect of potassium fertilizers on the uptake of soil cadmium by flue-cured tobaccos[J]. Environmental Chemistry, 2016, 35(9)：1913-1920.
3	李孟. 硅酸钾肥料对小麦生长及养分吸收与利用的影响[D].青岛：青岛农业大学, 2016.
	LI Meng. Effects of potassium silicate fertilizer on the growth and absorption and utilization of nutrient in wheat[D].Qingdao：Qingdao Agricultural University, 2016.
4	王盼, 黄红军, 彭姣. 焙烧温度对缓释性硅钾肥浸出影响试验研究[J]. 非金属矿, 2020, 43(4)：8-10.
	WANG Pan, HUANG Hongjun, PENG Jiao. Experimental study on leaching of slow release silicon potassium fertilizer[J]. Non-Metallic Mines, 2020, 43(4)：8-10.
5	蔡旺, 冀成庆, 沈明伟, 等. 提锂铷冶金尾渣制备硅肥试验研究[J]. 矿产综合利用, 2018(2)：109-111.
	CAI Wang, JI Chengqing, SHEN Mingwei, et al. Study on silicate fertilizer preparation by leaching residues of Li-Rb bearing ore[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2018(2)：109-111.
6	李咏玲. 镁渣基缓释性硅钾肥的制备及性能研究[D].太原：山西大学, 2016.
	LI Yongling. Preparation and properties of slow releasing silicon-potash fertilizer by using magnesium slag[D].Taiyuan：Shanxi University, 2016.
7	RAO Bing, GAO Likun, DAI Huixin, et al. An efficient and sustainable approach for preparing silicon fertilizer by using crystalline silica from ore[J]. JOM, 2019, 71(11)：3915-3922.
8	ZHAO Qiufeng, LI Xiaoyan, WU Qiusheng, et al. Evolution of mineral phases and microstructure of high efficiency Si-Ca-K-Mg fertilizer prepared by water-insoluble K-feldspar[J]. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2020, 94(1)：3-10.
9	HU Pan, ZHANG Yihe, ZHOU Yurui, et al. Preparation and effectiveness of slow-release silicon fertilizer by sintering with iron ore tailings[J]. Environmental Progress & Sustainable Energy, 2018, 37(3)：1011-1019.
10	张小川, 蔡小扬, 刘建峰. 一种有机液体硅钾肥及其制备方法：中国, 107935727A[P]. 2018-04-20.
11	隋朋昌, 沈太京. 一种水溶性硅钾肥的制备方法：中国, 103274815B[P]. 2014-11-12.
12	В.И. 巴布什金, Г.М. 马特维耶夫. 硅酸盐热力学[M].蒲心诚，曹建华，译.北京：中国建筑工业出版社, 1983.
13	KRACEK F C, BOWEN N L, MOREY G W. The system potassium metasilicate-silica[J]. The Journal of Physical Chemistry, 1929, 33(12)：1857-1879.
14	刘骥. 钾盐的高温挥发及其与矿物质的固相反应机理研究[D].武汉：华中科技大学, 2014.
	LIU Ji. The high-temperature volatilization and solid reaction mechanism between sylvite and mineral[D].Wuhan：Huazhong University of Science and Technology, 2014.

[1]	马铭扬, 陈敏奕, 孙涛, 薛斌. SiO₂介导超疏水/超亲油杂化海绵的制备及油/水分离研究[J]. 无机盐工业, 2025, 57(3): 64-70.
[2]	刘君仪, 冯庆革, 陈考, 李想, 覃方红, 黄潇潇, 冯淋. 模板法制备多孔超疏水SiO₂/PDMS海绵及油水分离应用[J]. 无机盐工业, 2024, 56(5): 45-52.
[3]	李阳, 娄飞健, 隋鑫, 李克艳, 刘飞, 郭新闻. 氨基功能化气相二氧化硅材料的制备及其吸附二氧化碳性能研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(2): 38-43.
[4]	傅明连, 岑健梅, 陈彰旭. 磁性二氧化硅/壳聚糖复合气凝胶的制备及其对铜离子的吸附研究[J]. 无机盐工业, 2023, 55(6): 70-77.
[5]	刘雪霆, 毛凌峰, 胡芸, 彭溪, 樊雪梅, 陈严磊, 刘文魁. 分散剂和超剪切对二氧化硅的协同分散作用[J]. 无机盐工业, 2023, 55(3): 71-77.
[6]	郭建业, 王冬, 苏力军, 李文静. 气凝胶掺杂对玻璃纤维毡隔热性能的影响[J]. 无机盐工业, 2023, 55(11): 53-57.
[7]	张宇,祁晓玉,冯梦瑶,孙楠楠,赵翠莲. 电导率调控介孔二氧化硅增透膜透过性能的研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(8): 80-84.
[8]	刘航,柳建新,孙迎胜,邓俊辉,陈金建,高春雨. 基于动态光散射下纳米二氧化硅分散性的影响因素研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(8): 74-79.
[9]	李滨,臧甲忠,于海斌,王欢,李立青,陈铁红. 空心鼓状多级孔钛硅氧化物的合成及氧化-吸附脱硫性能研究[J]. 无机盐工业, 2022, 54(7): 135-140.
[10]	洪美花,刘冠锋,宫毓鹏,李立青,陈铁红. 介孔二氧化硅KIT-6介观单晶微球的合成[J]. 无机盐工业, 2022, 54(7): 149-156.
[11]	石涵,袁标,沈鹏. 新型无机固体吸附剂在天然气脱水领域研究进展[J]. 无机盐工业, 2022, 54(5): 11-18.
[12]	胡中阳,司徒粤,黄洪,邹坚涛. 通过廉价硅源制备二氧化硅微球及其粒径控制[J]. 无机盐工业, 2022, 54(5): 79-83.
[13]	马越,程妍. 热处理对粉煤灰酸渣基二氧化硅气凝胶结构和疏水性的影响[J]. 无机盐工业, 2022, 54(3): 109-112.
[14]	谢堂锋,陈若葵,巩勤学,蔡罗蓉. 氟硅酸钾滴定法测定粗制氟化钠中二氧化硅[J]. 无机盐工业, 2021, 53(9): 92-96.
[15]	孙振海,李滨,郭春垒,臧甲忠,李犇,范景新,汪洋. 介孔二氧化硅合成及其吸附分离性能研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(7): 68-72.

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