由含钛高炉渣合成固态复合肥的研究

论文摘要

大量排放的含钛高炉渣造成了钛资源的流失和环境污染,对其利用已成为资源领域关注的焦点。这对于冶金工业可持续发展具有十分重要的现实意义。本研究的目的在于为含钛高炉渣的综合利用提供新的途径,同时满足现代农业生产对植物营养元素的需求。根据目前耕种土壤的营养元素丰缺状况和含钛高炉渣的自身特点,确定了合成的肥料为固态复合肥,首次制备了固态复合肥并进行了大豆栽培试验。本研究用含钛高炉渣作为主要原料,采用加热熔融法制备固态复合肥,以提高其溶解性能,使其中的有益元素转化为易被植物吸收利用的形式。通过碱熔定性实验和硫酸铵加热熔融定性实验,验证硫酸铵加热熔融法的可行性。通过硫酸铵加热熔融正交实验分析了不同工艺参数对固态复合肥溶解性能的影响,确定了水淬渣制备固态复合肥的最佳工艺条件为：加热温度为360℃,恒温时间为35min,硫酸铵加入量为8倍。在此条件下水溶性钛质量最大为0.305g,折算溶出率为88.2%。选择常见农作物大豆对所合成的固态复合肥进行了农业栽培实验研究,考察了该固态复合肥对大豆生长状况、性状、产量和营养成分的影响。结果表明,该固态复合肥可以使大豆的株高、节数、主根长和叶干重明显增加；使大豆的单株枇荚数和荚皮重／粒重明显减少,单株荚数、单株荚重、单株粒数和单株粒重显著增加,百粒重、蛋白质和淀粉含量基本无差异。说明该固态复合肥对大豆植株和根系的生长均有促进作用,对大豆有增产作用且增产作用是通过增加单株荚数、单株荚重和单株粒数来实现的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 含钛高炉渣综合利用及研究概况
• 1.1.1 含钛高炉渣作水泥混合料的研究
• 2'>1.1.2 含钛高炉渣硫酸法制取TiO₂
• 4和TiO₂'>1.1.3 用含钛高炉渣制取TiCl₄和TiO₂
• 1.1.4 用含钛高炉渣分离提取Al、Ti、Mg和Sc
• 1.1.5 用含钛高炉渣制合金
• 1.1.6 用含钛高炉渣制备复合材料
• 1.1.7 含钛高炉渣在环境工程方面的应用
• 1.1.8 含钛高炉渣有价组分选择性析出技术
• 1.2 含钛高炉渣综合利用及研究中存在的主要问题
• 1.2.1 含钛高炉渣的处理量有限,共生有用组分利用率低
• 1.2.2 综合利用水平低,工艺过程复杂,存在二次污染
• 1.2.3 处理成本高,产品附加值低
• 1.3 营养元素与人体健康
• 1.4 植物营养元素
• 1.4.1 植物营养元素的分类
• 1.4.2 土壤中的营养元素
• 1.4.3 中、微量元素对提高农产品产量和质量的意义
• 1.4.4 中、微量元素肥料的种类
• 1.4.5 中、微量元素肥料的施肥方法
• 1.5 本研究的目的和意义
• 1.6 本研究的内容
• 第2章 由含钛高炉渣合成固态复合肥的理论基础
• 2.1 含钛高炉渣的理化性质
• 2.2 固态复合肥中的植物营养元素
• 2.2.1 氮
• 2.2.2 硅
• 2.2.3 硫
• 2.2.4 钙
• 2.2.5 镁
• 2.2.6 铁
• 2.2.7 钛
• 第3章 由含钛高炉渣合成固态复合肥的探索
• 3.1 实验原料与方法
• 3.2 碱熔定性实验
• 3.3 硫酸铵熔融定性实验
• 3.4 本章小结
• 第4章 由含钛高炉渣合成固态氮-硅-硫-钙-镁-铁-钛复合肥
• 4.1 缓冷渣制备固态复合肥正交实验
• 4.2 缓冷渣固态复合肥溶解性的测定
• 4.3 水淬渣制备固态复合肥正交实验
• 4.4 水淬渣固态复合肥溶解性的测定
• 4.5 缓冷渣制备固态复合肥和水淬渣制备固态复合肥的对比
• 4.6 本章小结
• 第5章 固态复合肥的栽培实验研究
• 5.1 实验方法
• 5.2 测定项目与方法
• 5.3 栽培实验结果
• 5.3.1 大豆生长状况
• 5.3.2 大豆的性状指标
• 5.3.3 大豆产量
• 5.3.4 大豆的营养成分
• 5.3.5 大豆的钛含量
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 固态复合肥的制备
• 6.2 栽培实验
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参与的研究项目和研究成果