鎂肥研究的回顧與展望

鎂肥研究的回顧與展望

自20世紀(jì)90年代以來，這是全球鎂肥研究的最活躍時(shí)期。在此期間，有三卷專業(yè)文章和一系列總結(jié)?？偨Y(jié)了此前鎂肥研究及其在不同作物上的應(yīng)用。如今,鎂在平衡施肥中的地位和重要性日益彰顯。我國(guó)土壤缺鎂以長(zhǎng)江以南地區(qū)居多。我國(guó)每年需補(bǔ)充9.84Mt含鎂肥料,約占亞洲總量的1/4。本文擬就不同鎂肥肥源及其應(yīng)用近況以及某些工業(yè)廢棄物作為鎂肥應(yīng)用的可能性一并加以討論。1基本數(shù)據(jù)不同鎂肥含鎂量、不同作物對(duì)鎂的需求量、一些高產(chǎn)作物對(duì)鎂的需求量等,分別見表1至表3。2傳統(tǒng)鎂肥料2.1德國(guó)鉀鹽公司salzag硫酸鎂的最大特點(diǎn)是具有高溶解性,施用簡(jiǎn)單,作物吸收快且較經(jīng)濟(jì)。硫酸鎂可適用于不同pH值、不同類型的土壤和不同作物。正如德國(guó)鉀鹽公司農(nóng)業(yè)咨詢部Andres所說“在所有情況下硫酸鎂最好、最適用”。德國(guó)鉀鹽公司(KaliundSalzAG)是全球規(guī)模最大、品種最多的硫酸鎂生產(chǎn)企業(yè),2006年在其鉀鎂鹽類總生產(chǎn)能力1100萬t中,硫酸鎂占200萬t,而農(nóng)用一水硫酸鎂是其代表品種,企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)見表4。2009年我國(guó)硫酸鎂年生產(chǎn)能力45萬~50萬t,其中合成法占70%,制鹽副產(chǎn)占10%,鹽湖鹵水占20%,2008年出口量為32萬t,居世界第二位。硫酸鎂可直接作為基肥、追肥和葉面肥,可單獨(dú)使用,也可作為組分之一摻混使用。在近期的硫酸鎂施用研究實(shí)例中有小麥、大豆、甘蔗、卷心菜、芥菜、園藝等,均取得較好效果。2.2含鎂肥及含硫鎂肥氫氧化鎂和氧化鎂是鎂肥領(lǐng)域僅次于硫酸鎂、硫酸鉀鎂的鎂肥品種。一些國(guó)家已將其正式注冊(cè)為堿性鎂肥。鑒于這兩種鎂肥資源豐富、分布廣泛,既有天然礦產(chǎn)(水鎂石、方鎂石),又有來自不同原料的合成品,為其推廣應(yīng)用提供了資源支撐。一種以水鎂石粉為基體的粒狀鎂肥具有如下組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)):水鎂石(0.175~0.246mm,w(MgO枸溶)57%~62%)85%,一水硫酸鎂(0.175~0.246mm,w(MgO水溶)22%~29%)8%,輕燒氧化鎂(0.04~0.074mm,w(MgO枸溶)60%~85%)7%。用水對(duì)上述粉狀混合物料進(jìn)行處理并造粒,經(jīng)篩分分級(jí)獲得2~4mm物料,然后在流化床干燥器中于200~220℃條件下干燥,使w(H2O)降至1%以下,制得成品。這種鎂肥的硬度為147.2~392.5kPa,w(MgO枸溶)53%~62%,w(MgO水溶)3%~5%。作堿性含硫鎂肥使用。另一種以輕燒氧化鎂為主體的鎂肥,用檸檬酸稀溶液為濕潤(rùn)劑,經(jīng)過類似上述的加工處理,可得到硬度為196.3~392.5kPa、w(MgO枸溶)55%~75%、w(MgO總)為60%~90%的粒狀產(chǎn)品。菱鎂礦煅燒得到的輕燒氧化鎂與貝殼粉按質(zhì)量比81∶19混合,置于PE制的包裝袋中,由于是放熱反應(yīng),3d后溫度有所升高,5d后開始下降。這種物料含氧化鎂、氫氧化鎂和碳酸鈣,當(dāng)加入適量水,氧化鎂經(jīng)水化轉(zhuǎn)變?yōu)闅溲趸V,作堿性鎂肥使用。氫氧化鎂于2003年在韓國(guó)被注冊(cè)為一種鎂肥。Lee等考察了氫氧化鎂和硫酸鎂對(duì)卷心菜的效應(yīng)。前者可調(diào)節(jié)土壤pH值,后者具有高溶解性。在生長(zhǎng)期硫酸鎂肥效較好,在收獲期氫氧化鎂較好。氫氧化鎂可優(yōu)先應(yīng)用于酸性或沙性土壤。3其他鎂肥料3.1原礦及料漿的制備用硝酸處理雜鹵石(K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O)可得到N-K-Mg-S肥料,組成為:w(K2SO4)21.62%,w(MgSO4)11.94%,w(Mg(NO3)2)6.25%,w(NH4NO3)40.02%,w(NaCl)2.18%,w(CaSO4)0.41%,w(H2O結(jié)合)5.98%,100kg原礦可生產(chǎn)97.83kgN-K-Mg-S肥料。用50%的硝酸處理菱鎂礦,生成硝酸鎂,然后與硫酸銨摻混,在80℃下歷時(shí)40min生成硫酸鎂、硫酸銨復(fù)鹽((NH4)2SO4·MgSO4·6H2O)。將料漿狀物料經(jīng)干燥、造粒、除去殘余水分制得產(chǎn)品。含硫酸鎂母液加熱至95~100℃,加入固體硫酸銨,質(zhì)量比是1∶1.4,經(jīng)過濾、冷卻,析出硫酸銨鎂結(jié)晶,再經(jīng)分離、干燥制得含氮鎂肥。3.2鎂礦和白云石含鎂碳酸鹽有菱鎂礦、白云石、水菱鎂石和斜方云石。菱鎂礦和白云石作為鎂肥在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有一些應(yīng)用,但更多的應(yīng)用是作為調(diào)理劑整治酸性土壤或被酸雨污染的土壤。水菱鎂石為天然堿式碳酸鎂,由于其中含有氫氧化鎂成分,作為鎂肥應(yīng)用優(yōu)于菱鎂礦和白云石。斜方云石含鎂量介于菱鎂礦和白云石之間,可提供更多的鎂素。含鎂碳酸鹽礦物資源豐富、分布廣泛、價(jià)格低廉,是一種經(jīng)濟(jì)適用的鎂肥品種,但因都屬于水不溶性礦物,因此在某種程度上限制了其應(yīng)用范圍。此外,以色列死海工廠生產(chǎn)一種Quick-Mg(0-0-15-13MgO),同時(shí)含有鉀、鎂兩種養(yǎng)分,氯化鈉含量低,具有高溶解度。通常代替氯離子含量高的鉀鎂肥作液體肥料使用。在美國(guó)使用的鎂肥中,除傳統(tǒng)的硫酸鎂和硫酸鉀鎂外,尚有堿性鎂肥MgO·MgSO4、Crop-Mag36(MgO·MgSO4,w(Mg)36%)、Crop-Mag58(MgO,w(Mg)58%)、Mag-Amp(KMgPO4+NH4MgPO4,w(Mg)12%)和Dolomitez(MgCO3·CaCO3,w(Mg)10%),均由著名鎂肥生產(chǎn)商AtlanticFEC和MartinMarietta生產(chǎn)。4可回收利用的鎂肥料在不同工業(yè)部門有以下3種副產(chǎn)物通過適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚?有可能提供不同的鎂肥肥源。4.1脫硫裝置運(yùn)行情況煙氣脫硫是我國(guó)環(huán)境領(lǐng)域的國(guó)策,采用鎂法脫硫不僅優(yōu)于傳統(tǒng)的鈣法,且可從脫硫過程中制得硫酸鎂。目前國(guó)內(nèi)至少有3套裝置投入運(yùn)行。我國(guó)鎂資源豐富,可為脫硫作業(yè)提供充足的鎂資源。一旦鎂法煙氣脫硫形成規(guī)模,將從根本上改變我國(guó)目前硫酸鎂生產(chǎn)的格局。4.2回收氫氧化鎂2008年我國(guó)純堿產(chǎn)能為1700萬t,其中氨堿法占66%。氨堿法每生產(chǎn)1t純堿,可從鹽水精制系統(tǒng)得到氫氧化鎂10~15kg,一個(gè)年產(chǎn)60萬t的氨堿廠每年可回收氫氧化鎂6~9kt。從一次泥中回收氫氧化鎂簡(jiǎn)便易行且純度較高。加工成鎂肥是堿廠固體排放物資源化的有效途徑之一。4.3硼泥加工處理硼泥是硼鎂礦(2MgO·B2O3·H2O)生產(chǎn)硼砂后排出的“廢泥”,每生產(chǎn)1t硼砂大約產(chǎn)生4~5t硼泥。硼泥組成為w(MgO)30%~40%,w(CaO)2%~3%,w(R2O3)6%~10%,w(酸不溶物)20%~25%,w(B2O3)1%~2%。對(duì)硼泥進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚?可得到高含量氫氧化鎂物料,且含有對(duì)作物有益的硼。據(jù)悉,一個(gè)投資35億元的大型硼產(chǎn)業(yè)基地將在遼寧寬甸地區(qū)建設(shè),計(jì)劃到2012年建成,屆時(shí)將會(huì)有更加巨大的硼泥形成。5國(guó)內(nèi)鎂肥研究與應(yīng)用情況鎂肥品種多,以硫酸鎂特別是一水硫酸鎂居多,為首選鎂肥。其次是堿性鎂肥氫氧化鎂和氧化鎂,用于酸性、沙性和被酸雨污染的土壤。含氮鎂肥應(yīng)用有限。碳酸鹽類鎂肥由于其溶解度很小,釋放有效鎂的速度緩慢,其應(yīng)用受到限制,除用作土壤整治調(diào)理劑外,一般均作基肥使用。國(guó)內(nèi)對(duì)鎂肥有大量需求。在我國(guó)東西部地區(qū)均擁有生產(chǎn)鎂肥的不同原料資源和可以