论文部分内容阅读
我国面临高品位磷矿日渐枯竭,中低品位磷矿由于富集成本较高而开发不利等问题。机械活化技术能够显著提高中、低品位磷矿的磷溶解性,但目前大部分都集中在机械活化加工设备的工艺研究,而缺乏机械活化磷矿粉磷释放特征及其活化机理探讨。因此,本文利用行星式球磨机在转数和研磨介质一定的条件下,研究岩浆型（辽宁北票）、变质型（湖南石门）和沉积型（湖南石门和湖北宜昌）中低品位磷矿的随着研磨时间（0-60min）变化,其物理、化学性质相应变化及其与磷的溶解性的关联性,并验证机械活化磷矿粉在燕麦及大田玉米上的施用效果。结果表明:（1）机械活化作用能够显著提高磷矿粉的磷溶解性。机械活化作用能够显著降低磷矿粉的粒度,中位粒径D50可最小达到6.42-10.48μm。与未活化磷矿粉相比,机械活化60 min内磷矿粉枸溶性磷含量提高到12.46%-17.06%,枸溶率提高1.64-13.67倍。枸溶率与研磨时间呈显著的指数方程关系。机械活化磷矿粉枸溶性磷含量与粒度呈显著负相关关系。（2）机械活化作用能够改变磷矿粉的物理、化学性质,且与磷溶解性有极大的关联性。从物理性质变化来看,X射线衍射（XRD）结果显示,磷矿粉中的主相磷灰石和伴生矿物随着机械活化时间的延长均转化为非晶态。从化学性质来看,机械活化作用能够改变磷矿粉的物相。红外光谱（IR）和X射线衍射（XRD）结果显示:四个磷矿粉中的氟磷灰石（Ca5（PO4）3F）随着机械活化作用发生了CO32-的B型替代和通道离子替代,即CO32-替代PO43-四面体和OH-取代了F-,分别形成了碳磷灰石(Ca10（PO4）6CO3)和羟基磷灰石（Ca5（PO4）3OH）,经过热重分析（TGA）验证,碳磷灰石和羟基磷灰石在机械活化过程中分别发生了脱碳反应和热解反应,形成了Ca（PO3）2,增加了磷的溶解性。与未活化的磷矿粉相比,机械活化磷矿粉的pH值提高了0.44-0.92个单位。（3）与未活化磷矿粉相比,机械活化磷矿粉施入红壤在100天内能显著提高土壤速效磷含量。培养25天后,机械活化磷矿粉处理的土壤pH值显著高于过磷酸钙和未活化磷矿粉的处理。（4）机械活化磷矿粉具有缓释磷性能。施用等纯磷量的机械活化磷矿粉后,北票岩浆型机械活化磷矿粉MA处理的两茬燕麦总吸磷量显著高于过磷酸钙处理,而干物质总重和总磷偏养分生产力Ppnp则与过磷酸钙处理持平,其中第一茬燕麦植株干物质重和磷偏养分生产力Ppnp显著低于过磷酸钙,而第二茬燕麦的生长指标和土壤速效磷则高于过磷酸钙处理。（5）与100%重过磷酸钙的处理相比,20%机械活化磷矿粉与80%重过磷酸钙配施能够使玉米的吸磷量、产量、磷利用率(磷养分偏生产力Ppnp和表观利用率Prec)持平,且纯收入提高253.8元hm-2（1.53%）。替代量超过50%后会造成玉米不同程度的减产。10%机械活化磷矿粉和90%重过磷酸钙配施的土壤速效磷含量与100%重过磷酸钙处理相当。综上,探索机械活化磷矿粉的磷释放特征及其机理研究将为合理利用中低品位磷矿粉,缓解我国磷资源危机提供技术支撑和理论指导。