一种富硒多元素、功能性陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于无土栽培材料技术领域，具体涉及一种富硒多元素、功能性陶粒及其制备方法。
背景技术
陶粒栽培是无土栽培的一种种植方式，栽培过程中不用土壤而使用陶粒，并从底部为植物供给营养液的栽培技术。陶粒栽培技术因其无土、无污染、美观等特点，多用于景观植物、室内盆景等的种植。但目前，常规陶粒不具备任何功能性，种植物时需额外添加化学肥料才能保证植物生长，因此，急需一种既环保、清洁，又能为植物生长所需提供营养成分的陶粒。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种富硒多元素、功能性陶粒的制备方法；目的之二在于提供一种富硒多元素、功能性陶粒。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种富硒多元素、功能性陶粒的制备方法，所述方法如下：
将功能材料I研磨、过筛，取筛下干粉物料置于造粒机中造粒，造粒期间加水，获得生陶粒，将所述生陶粒烘干后焙烧，制得富硒多元素、功能性陶粒；所述功能材料I按如下方法制备：
将花岗岩粗破碎后置于出料口配备有细粉富集系统的自碰撞式分离机中进行碰撞分离，通过所述细粉富集系统收集所述自碰撞式分离机中产生的325目以细的细粉，所述细粉定义为功能材料I；所述花岗岩为花岗斑岩，所在矿床地处阴山北麓东端，内蒙古中部南缘。
优选的，所述自碰撞式分离机的滚筒内壁的圆周方向上粘贴有标准刚玉砖，标准刚玉砖中均匀嵌设有凸形刚玉砖，凸形刚玉砖的凸起高度为50-100mm，所述出料口上安装有与出料口相匹配的高锰耐磨排料篦子板，排料篦子板出料孔孔径为5mm。
优选的，所述自碰撞式分离机滚筒长为4500mm，滚筒直径为2400mm，入料口直径为400mm；设置所述自碰撞式分离机的转速为28-32r/min。
优选的，所述细粉富集系统由高压离心风机、气流分级机和收集器依次连接组成。
优选的，所述高压离心风机的配置参数：风量：4000m3/h，风压：1800Pa；实际用量参数：风量：800-1500m3/h，风压：1800Pa，风门调至关闭五分之一；所述气流分级机最大处理量：0.5-1.0T/h，调频满载50Hz；实际处理量：0.15-0.25T/h，实际调频：15-18Hz，转速：300-450r/min。
优选的，所述功能材料I中，
常规元素所在氧化物：Al2O3：14-16％，SiO2：70-74％，Fe2O3：4-4.5％，CaO：1.2-1.6％，MgO：0.5-0.7％，K2O：5.5-6.0％，Na2O：3-3.5％，TiO2：0.3-0.6％；烧矢量：1.2-1.4％；
大量元素：N：150-200mg/kg，P：350-420mg/kg，K：35000-60000mg/kg；
中量元素：Ca：10000-11000mg/kg，Mg：1500-2000mg/kg，S：120-150mg/kg；
微量元素Cu：2-10mg/kg，Fe：25000-35000mg/kg，Mn：350-400mg/kg，Zn：50-100mg/kg，B：6-10mg/kg；Se：3.0-4.5mg/kg；Mo：3.0-7.5mg/kg；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：200-250mg/kg，CeO2：150-200mg/kg，Pr8O11：40-60mg/kg，Nd2O3：120-200mg/kg，Sm2O3：15-50mg/kg，Eu2O3：0.5-2.0mg/kg，Gd2O3：18-30mg/kg，Tb4O7：2-4mg/kg，Dy2O3：8-15mg/kg，Ho2O3：1.0-4.5mg/kg，Er2O3：5-8mg/kg，Tm2O3：0.5-1.2mg/kg，Yb2O3：3-8mg/kg，Lu2O3：0.2-0.6mg/kg，Y2O3：60-75mg/kg。
优选的，所述花岗岩中：
常规元素所在氧化物：Al2O3：13-15％，SiO2：72-77％，Fe2O3：1.7-2.2％，CaO：0.9-1.5％，MgO：0.15-0.4％，K2O：5.0-6.0％，Na2O：3.2-4.0％，TiO2：0.12-0.2％，烧矢量：0.4-0.8％；
大量元素：N：1000-1200mg/kg，P：170-200mg/kg，K：40000-50000mg/kg；
中量元素：Ca：5500-6000mg/kg，Mg：800-900mg/kg，S：70-80mg/kg；
微量元素：Cu：2-5mg/kg，Fe：13000-15000mg/kg，Mn：180-250mg/kg，Zn：40-80mg/kg，B：6-8mg/kg，Se：3.0-7.0mg/kg，Mo：3.5-6.5mg/kg；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：60-70mg/kg，CeO2：130-150mg/kg，Pr8O11：15-20mg/kg，Nd2O3：65-80mg/kg，Sm2O3：12-20mg/kg，Eu2O3：0.3-1.0mg/kg，Gd2O3：14-20mg/kg，Tb4O7：2.5-5mg/kg，Dy2O3：14-20mg/kg，Ho2O3：2.5-3.0mg/kg，Er2O3：7.0-10.0mg/kg，Tm2O3：1.1-1.5mg/kg，Yb2O3：7-10mg/kg，Lu2O3：1.0-1.5mg/kg，Y2O3：80-120mg/kg；
稀有轻金属元素所在氧化物：Sc2O3：30-50mg/kg，RbO2：1300-1500mg/kg。
优选的，所述方法如下：
将功能材料I研磨至200目以细、过200目筛，取筛下干粉物料置于造粒机中造粒，造粒期间加入所述干粉物料重量12-18％的水，获得粒径为2-8mm，圆球度达到90％的生陶粒，将所述生陶粒烘干至含水量小于等于0.5％后于980-1050℃下焙烧0.5-1h，制得富硒多元素、功能性陶粒。
2、由所述的方法制备的富硒多元素、功能性陶粒。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种富硒多元素、功能性陶粒及其制备方法，该陶粒以功能材料I为原料，由于制备过程中需经高温焙烧，改变功能材料I中各元素的水水溶性，使最终制得的陶粒能够释放出植物所需的营养元素，并且稀土元素经高温处理后，能够释放出远红外和负氧离子，从而有利于植物的光合作用，同时还能改善土壤结构，抑制细菌生长，为植物提供更好的生长环境。其中，在制备功能材料I时，以矿床地处阴山北麓东端，内蒙古中部南缘的特定花岗斑岩为原料，该花岗斑岩矿床是在岩浆形成过程中形成岩浆结晶，形成过程中多金属元素在分异、同化等作用下形成多相包裹体，矿物元素组成多达40余种，其中，不同的金属元素密度、比重、硬度都有差异，基于此，首先通过花岗斑岩相互碰撞，控制碰撞条件，使不同元素晶体能够层层破壁剥离和分离，接着根据不同的元素晶体比重分别调节细粉富集系统参数，进行风力富集，获得功能材料I。该陶粒制备方法简单，且成本低，适合扩大化生产。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为实施例1中所使用的花岗岩的形貌图；
图2为实施例1中制备的功能材料I的形貌图；
图3为实施例1中制备的功能材料I的红外辐射测试结果图；
图4为实施例2中制备的富硒多元素、功能性陶粒为2-4mm的陶粒形貌图；
图5为实施例2中制备的富硒多元素、功能性陶粒为4-6mm的陶粒形貌图；
图6为实施例2中制备的富硒多元素、功能性陶粒为6-8mm的陶粒形貌图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明中所使用的花岗岩为花岗斑岩，所在矿床地处阴山北麓东端，内蒙古中部南缘，属阴山山地与乌兰察布市高原的过渡区域，矿床面积达16平方公里，该花岗岩中：
常规元素所在氧化物：Al2O3：13-15％，SiO2：72-77％，Fe2O3：1.7-2.2％，CaO：0.9-1.5％，MgO：0.15-0.4％，K2O：5.0-6.0％，Na2O：3.2-4.0％，TiO2：0.12-0.2％，烧矢量：0.4-0.8％；
大量元素：N：1000-1200mg/kg，P：170-200mg/kg，K：40000-50000mg/kg；
中量元素：Ca：5500-6000mg/kg，Mg：800-900mg/kg，S：70-80mg/kg；
微量元素：Cu：2-5mg/kg，Fe：13000-15000mg/kg，Mn：180-250mg/kg，Zn：40-80mg/kg，B：6-8mg/kg，Se：3.0-7.0mg/kg，Mo：3.5-6.5mg/kg；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：60-70mg/kg，CeO2：130-150mg/kg，Pr8O11：15-20mg/kg，Nd2O3：65-80mg/kg，Sm2O3：12-20mg/kg，Eu2O3：0.3-1.0mg/kg，Gd2O3：14-20mg/kg，Tb4O7：2.5-5mg/kg，Dy2O3：14-20mg/kg，Ho2O3：2.5-3.0mg/kg，Er2O3：7.0-10.0mg/kg，Tm2O3：1.1-1.5mg/kg，Yb2O3：7-10mg/kg，Lu2O3：1.0-1.5mg/kg，Y2O3：80-120mg/kg；
稀有轻金属元素所在氧化物：Sc2O3：30-50mg/kg，RbO2：1300-1500mg/kg。
实施例中所使用的设备参数如下：
自碰撞式分离机滚筒长为4500mm，滚筒直径为2400mm，入料口直径为400mm，滚筒内壁的圆周方向上粘贴有标准刚玉砖，标准刚玉砖中均匀嵌设有凸形刚玉砖，凸形刚玉砖的凸起高度为50mm，分离机出料口上安装有与出料口相匹配的高锰耐磨排料篦子板，排料篦子板出料孔孔径为5mm；
高压离心风机的配置参数：风量：4000m3/h，风压：1800Pa；
气流分级机最大处理量：0.5-1.0T/h，调频满载50Hz。
实施例1
基于花岗岩生产功能材料I
将花岗岩粗破碎至粒径小于400mm后，置于出料口配备有由高压离心风机、气流分级机和收集器依次连接组成的细粉富集系统的自碰撞式分离机中进行碰撞分离，分离机的转速为28r/min，细粉富集系统运行时，高压离心风机风量为1200m3/h，风压为1800Pa，风门调至关闭五分之一，气流分级机实际处理量为0.2T/h，实际调频为16Hz，转速为400r/min，从而收集得到自碰撞式分离机中产生的325目以细的细粉，将该细粉定义为功能材料I。
上述方法中所使用的花岗岩的形貌如图1所示，含有：
常规元素：Al2O3：14.04％、SiO2：72.55％、Fe2O3：1.79％、CaO：0.98％、MgO：0.18％、K2O：5.8％、Na2O：3.7％、TiO2：0.19％、烧矢量：0.77％；
大量元素：N：1005mg/kg，P：178mg/kg，K：44392mg/kg；
中量元素：Ca：5922mg/kg，Mg：845mg/kg，S：74.8mg/kg；
微量元素：Cu：2.0mg/kg，Fe：13689mg/kg，Mn：197mg/kg，Zn：42.4mg/kg，B：6.8mg/kg，Se：3.1mg/kg，Mo：3.5mg/kg；
十五种稀土元素：La2O3：62.77mg/kg、CeO2：134.19mg/kg、Pr8O11：18.40mg/kg、Nd2O3：66.58mg/kg、Sm2O3：12.93mg/kg、Eu2O3：0.32mg/kg、Gd2O3：14.79mg/kg、Tb4O7：2.52mg/kg、Dy2O3：14.86mg/kg、Ho2O3：2.69mg/kg、Er2O3：7.55mg/kg、Tm2O3：1.12mg/kg、Yb2O3：7.13mg/kg、Lu2O3：1.07mg/kg、Y2O3：80.83mg/kg。
以上述方法制备的功能材料I的形貌如图2所示，含有：
常规元素所在氧化物：Al2O3：14.01％，SiO2：70.5％，Fe2O3：4.1％，CaO：1.39％，MgO：0.5％，K2O：5.96％，Na2O：3.5％，TiO2：0.3％；烧失量：1.2％；
大量元素：N：173mg/kg，P：394mg/kg，K：38678mg/kg；
中量元素：Ca：10634mg/kg，Mg：1698mg/kg，S：136mg/kg；
微量元素Cu：5.3mg/kg，Fe：25030mg/kg，Mn：387mg/kg，Zn：78.1mg/kg，B：9.5mg/kg；Se：3.0mg/kg；Mo：3.8mg/kg；
十五种稀土元素所在氧化物：La2O3：247.83mg/kg，CeO2：196.1mg/kg，Pr8O11：54.08mg/kg，Nd2O3：166.15mg/kg，Sm2O3：24.57mg/kg，Eu2O3：1.02mg/kg，Gd2O3：23.08mg/kg，Tb4O7：2.73mg/kg，Dy2O3：13mg/kg，Ho2O3：2.37mg/kg，Er2O3：7.07mg/kg，Tm2O3：0.83mg/kg，Yb2O3：5.45mg/kg，Lu2O3：0.38mg/kg，Y2O3：70.78mg/kg。
将上述功能材料I研磨至200目以细，压饼，经过1250℃高温后的获得瓷饼样品，将样品置于红外辐射测量仪测试区域内，测试其在0.76-300μm波长范围的辐射能量，测试结果见图3，由图3可知，样品的红外辐射能量明显升高，该样品的红外辐射范围为6-20μm。
检测样品的负氧离子释放量，其氧离子释放量为3112个/cm3。
实施例2
以实施例1中制备的功能材料I为原料制备富硒多元素、功能性陶粒
将功能材料I研磨至200目以细，过200目筛，取筛下干粉物料置于造粒机中造粒，造粒期间加入干粉物料重量15％的水，获得粒径为2-8mm，圆球度达到90％的生陶粒，将生陶粒烘干至含水量小于等于0.5％后，装匣钵进入辊道窑于1030℃下焙烧1h，制得富硒多元素、功能性陶粒，待富硒多元素、功能性陶粒冷却后进入滚筒筛分筛，分别获得粒径为2-4mm、4-6mm、6-8mm的富硒多元素、功能性陶粒，依次如图4、图5和图6所示。
将上述各粒径富硒多元素、功能性陶粒混合研磨至200目以细，压饼，经过1250℃高温后的获得瓷饼样品，将样品置于红外辐射测量仪测试区域内，测试其在0.76-300μm波长范围的辐射能量，测试结果与功能材料I的红外辐射测试结果相同，富硒多元素、功能性陶粒的红外辐射范围为6-20μm。
测试上述样品的负氧离子释放量，其氧离子释放量为3000-3500个/cm3。
将上述样品浸泡24h后，测试植物生长所需元素的溶出量，其中N：3.67mg/kg，P：0.17mg/kg，K：5.59mg/kg；，Ca：9.07mg/kg，Mg：15.01mg/kg，S：0.2mg/kg；Cu：0.08mg/kg，Fe：未检出，Mn：0.02mg/kg，Zn：0.001mg/kg，B：0.058mg/kg；Se：0.029mg/kg；Mo：0.07mg/kg，未检测出铅、镉、汞、铬、砷等重金属离子。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
