利用废弃玻纤制备水溶性硅肥的方法技术领域
本发明涉及肥料制作技术领域，具体涉及利用废弃玻纤制备水溶性硅肥的方法。
背景技术
硅肥现已被国际土壤学界公认为继氮(N)、磷(P205)、钾(K2O)之后的第四大元素肥
料。硅肥因对农作物的增产有着异常神奇的效果,而被誉为“调节性肥料”、“保健肥料”。作
为一种新型多功能肥料，硅肥不仅可以使农作物大幅度增产,而且还可以明显改善农作物
品质(如抗虫、抗病、抗倒伏)，从而改变农作物“高产不优质,优质不高产”的局面。
目前，硅肥的品种主要有枸溶性硅肥、水溶性硅肥两大类，枸溶性硅肥是指不溶于
水而溶于酸后可以被植物吸收的硅肥，常见的多为炼钢厂的废钢渣、粉煤灰、矿石等经高温
煅烧工艺加工而成，特点为施用量较大(每亩25-50公斤左右)，但作物吸收比较缓慢；水溶
性硅肥是指溶于水可以被植物直接吸收的硅肥，特点是硅含量高、易溶于水，用量少、效果
高，相较于枸溶性硅肥，农作物对其吸收利用率较高。
CN 103304297 A披露了一种水溶性硅肥，其特征在于：包括水玻璃溶液、磷酸氢
盐、胺类化合物和醇类化合物；其中，所述水玻璃溶液中硅以二氧化硅计、所述磷酸氢盐中
磷以五氧化二磷计，五氧化二磷的重量为二氧化硅重量的20％-50％，所述胺类化合物中氮
的重量为二氧化硅重量的0-10％，所述醇类化合物的重量为所述水溶性硅肥总重量的0-
10％。
该方法是以水溶性硅酸盐为原料，辅以其它原料如磷酸盐、胺类化合物和醇类化
合物，并未采用不溶性的玻纤废弃物。
目前国内制备硅肥的方法主要有3类：
第一类硅肥主要是以各种工业固体废弃物为原料加工而成，其原料主要来源于：一是
粉煤灰；二是冶炼过程中产生的高炉渣；三是在采煤和洗煤过程中排放的煤矸石；四是黄磷
或磷酸在生产过程中产生的废渣。此类方法生产的硅肥主要为枸溶性硅肥。
第二类硅肥是利用矿物为原料生产。矿物中往往含有大量的中微量元素如Ca、Mg、
S、Si等，但是这些矿物几乎不溶于水和弱酸，有效二氧化硅含量低，不能直接利用。
第三类是微生物硅肥。微生物硅肥一种高活性的新型生物型肥料，它通常是利用
粉煤灰、生物制剂以及含硅矿渣等原料，通过生物技术研制而成。相较于前两类来讲，生物
硅肥因可以提高水稻的抗逆性、抗病虫害能力以及增加土壤中微生物的数量而受到关注，
除此以外还可明显提高土壤中脲酶、过氧化氢酶和转化酶的活性。生物硅肥的施入，可以为
土壤创造一个良好的生物化学环境，从而为作物的增产高产提供一个有利的保障。
玻璃纤维是一种硅含量较高的无机非金属材料，以石英砂、叶蜡石、石灰石等天然
无机非金属矿石为原料，按一定的配方经高温锻造而成，其中硅的含量可以达到60％以上。
玻璃纤维不溶于水，其主要成分是二氧化硅，氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁等。
如果能将废弃玻璃纤维应用于肥料中，作用于农作物，不仅解决了废弃玻璃纤维的处置问
题，而且还实现了资源回收再利用。但是目前鲜见有关于以废弃玻璃纤维为原料生产水溶
性硅肥的文献或报道。其要克服的技术难点是如何将玻璃纤维制作成水溶性物质，易于被
农作物吸收。
发明内容
针对上述的问题，本发明以废弃玻璃纤维为主要原料，生产出一种易于被作物吸
收的且肥效高的水溶性硅肥。
本发明所说的废弃玻纤是玻璃纤维生产中产生的工业尾料，成分含量与玻璃纤维
完全相同。
本发明的利用废弃玻纤制备水溶性硅肥的方法，包括：
(1)对废弃玻纤清洗、干燥；
(2)粉碎干燥后的废弃玻纤，得玻纤粉末；
(3)处理玻纤粉末，使其成为水溶物。
本发明的方法，还包括：
(3)处理后，均质处理干燥，得水溶性硅肥。
上述的废弃玻纤包括：环氧树脂型玻纤、不饱和聚酯型玻纤、丙烯酸酯型玻纤、酚
醛树脂型玻纤、聚氨酯型玻纤中的至少一种。
优选的，利用废弃玻纤制备水溶性硅肥的方法，(1)中，喷淋清洗，喷淋压力为0.5
～2MPa，清洗时间为8～15min；清洗后的玻纤废丝于80～120℃下干燥5～10h；
(2)中，将干燥后的废弃玻纤剪切成长度小于2mm的短丝，送入气流涡旋式粉碎机，转子
转速为3500-5000r/min，得玻纤粉末；
(3)中，处理玻纤粉末包括：
加入有机酸与水，反应；
再加入水性分散剂、螯合剂、增效剂、稳定剂反应；
将反应后的物料细化，浓缩，干燥，得水溶性硅肥粉。
优选的，上述的有机酸为苹果酸、丁二酸、草酸、乳酸、柠檬酸、松香酸、己二酸、癸
二酸中的至少一种，添加量为玻纤粉末总量的20～30％；水：玻纤粉末质量比为1.2～2:1，
处理温度为70～100℃，处理时间为10～20h；
降至室温后，加入以下的水性分散剂、稳定剂、增效剂和螯合剂反应，反应温度80～100
℃，反应时间5～10h；
水性分散剂为卵磷脂类、无机磷酸酯和无机磷酸盐中的至少一种；
螯合剂为EDTA、DTPA、HEDTA和NTA中的至少一种；
增效剂为多肽、氨基酸和聚谷氨酸中的至少一种；
稳定剂为尿素、三乙醇胺中的至少一种；
其中，水性分散剂：稳定剂：增效剂：螯合剂的质量比为150～300：12～30：8～10：7～
15：50～80。
细化处理中，将物料送入高压均质机细化，高压均质温度为40～70℃，时间为15～
30min，压力为120～150Mpa；
干燥步骤中，将细化后的物料浓缩，喷雾干燥，得到全水溶性硅肥粉；
喷雾干燥进风温度120～190℃，出风温度小于80℃，雾化方式为离心雾化或压力雾化
中的一种。
更优选的，利用废弃玻纤制备水溶性硅肥的方法，包括：
(1)对废弃玻纤清洗、干燥；
采用喷淋清洗，喷淋压力为0.5～2MPa，清洗时间为8～15min；清洗后的玻纤废丝于80
～120℃干燥5～10h；
(2)粉碎干燥后的废弃玻纤，得玻纤粉末；
干燥后的废弃玻纤剪切成长度小于2mm的短丝，送入气流涡旋式粉碎机，转子转速为
3500-5000r/min，粉碎后得到玻纤粉末；
(3)处理玻纤粉末，使其成为水溶物：
处理步骤如下：
加入有机酸和水浸泡，在机酸为苹果酸、丁二酸、草酸、乳酸、柠檬酸、松香酸、己二酸、
癸二酸中的一种或多种，添加量为玻纤粉末总量的20～30％；水：玻纤粉末质量比为1.2～
2:1，浸泡温度为70～100℃，时间为10～20h；
然后降至室温，加入水性分散剂、稳定剂、增效剂和螯合剂，废弃玻纤粉：水性分散剂：
稳定剂：增效剂：螯合剂的质量比为150～300：12～30：8～10：7～15：50～80反应温度80～
100℃，反应时间5～10h；
水性分散剂为卵磷脂类、无机磷酸酯和无机磷酸盐中的至少一种；
螯合剂为EDTA、DTPA、HEDTA和NTA中的至少一种；
增效剂为多肽、氨基酸和聚谷氨酸中的至少一种；
稳定剂为尿素、三乙醇胺中的至少一种；
经过上述处理后的水溶液送入均质机中细化，高压均质温度为40～70℃，时间为15～
30min，压力为120～150Mpa；
得到的溶液经过浓缩后喷雾干燥得到全水溶性硅肥粉，喷雾干燥进风温度120～190
℃，出风温度小于80℃，雾化方式为离心雾化或压力雾化。
本发明是以废弃物综合开发利用技术为核心，利用硅含量较高的玻纤废丝作为只
要原料，添加生物活化剂制备出肥效较高的水溶性硅肥。
目前没有关于本发明的方法或类似于本发明方法的文献资料报道，也没有关于上
述的技术产业化的报道，本发明在该领域具有示范性作用，可以带来巨大的经济利益和行
业影响力。符合绿色农业与可持续发展策略，也实现了资源回收与再利用，具有广阔的开发
前景。
本发明以废弃的玻纤为原料，该原料中硅的含量达到60％以上，制备出易于被作
物吸收的硅肥，不仅有效的解决了玻璃纤维生产中产生的工业尾料废弃物处理问题，而且
为土壤创造一个良好的生物化学环境，从而为作物的增产高产提供一个有利的保障。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明水溶性硅含量测定结果；
图3为本发明大田肥效实验结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员
更了解本发明，但并不因此限制本发明。
本发明中所使用螯合剂EDTA、DTPA、HEDTA和NTA分别代表乙二胺四乙酸(购自于广
州科珑化工有限公司)、二乙基三胺五乙酸(购自于济南鑫诺化工有限公司)、N-β-羟基乙基
乙二胺三乙酸(购自于淄博三威化工厂)和氨基三乙酸(购自于上海沪震实业有限公司)。
实施例1
利用废弃玻纤制备新型高效水溶性硅肥的方法，包括以下步骤：
(1)将聚酯型玻璃纤维废丝进行喷淋清洗，喷淋压力为0.5MPa，清洗时间为15min，清洗
后于80℃干燥5h，该步骤主要是为了除去废弃玻纤表面的污物；
(2)干燥后的废弃玻纤剪切成长度小于2mm的短丝，在气流带动下送入气流涡旋式粉碎
机，转子转速为3500-4000r/min，粉碎后过200目筛子；
(3)将过筛后的200份废弃玻纤粉、50份苹果酸和300份水混合均匀后于85-90℃反应
15h；
(4)15h后降至40℃以下，加入15份的三聚磷酸钾，10份尿素，7份聚谷氨酸，60份DTPA和
HEDTA混合液，并在95-100℃反应5h；
(5)处理后的水溶液送入高压均质机中进一步细化至纳米级溶液，高压均质温度为40
℃，时间为30min，压力为150Mpa；
(6)得到的溶液经过浓缩后喷雾干燥得到全水溶性硅肥粉，喷雾干燥进风温度120-140
℃，出风温度60℃，雾化方式为离心雾化。
图2中所示为吸光度法所测水溶性硅肥中硅含量，由测定结果可知水溶性硅含量
(以SiO2计)达到59.5％，含量属于同类产品中的佼佼者。
图3中所示为将所制备硅肥进行大田实验后的结果对比图，将施以实施例1的硅肥
及氮磷钾复合肥的记作硅肥组，将氮磷钾施加量相同但未加硅肥的记作空白组；由图可知，
与空白组对比，施以本发明的硅肥后对于果实品质、平均单株产量、单果质量均有显著的提
高；通过检测，果品的VC含量以及可溶性糖含量等方面均有明显提升(具体数据见下表)，且
土壤中的脲酶酶活提升21.3％(通过比色法测量以脲素为基质经酶促反应后生成的氨量)、
过氧化氢酶酶活提高17.3％(通过紫外吸收法研究240nm波长下过氧化氢酶分解为过氧化
氢时溶液吸光率的变化速度)，这些数据均表明，生物硅肥可以提高果蔬中的VC含量，以及
可溶性糖含量。生物硅肥的施入，可以为土壤创造一个良好的生物化学环境，从而为作物的
增产高产提供一个有利的保障。
以西红柿为例，对照组与实施例组果品产量等指标如下表所示：
实施例2
利用废弃玻纤制备新型高效水溶性硅肥的方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂型玻璃纤维废丝进行喷淋清洗，压力为2MPa，清洗时间为8min，清洗后
于90℃干燥6h，该步骤主要是为了除去废弃玻纤表面的污物；
(2)干燥后的废弃玻纤剪切成长度小于2mm的短丝，在气流带动下送入气流涡旋式粉碎
机，转子转速为3500-4500r/min，粉碎后过200目筛子；
(3)将过筛后的200份废弃玻纤粉、70份癸二酸、草酸和丁二酸混合物、300份水混合均
匀后于85-90℃反应10h；
(4)10h后降至40℃以下，加入20份的焦磷酸四钾，8份三乙醇胺，15份多肽和氨基酸混
合物，50份EDTA和NTA混合液，并在95-100℃反应5h；
(5)处理后的水溶液送入高压均质机中进一步细化至纳米级溶液，高压均质温度为60
℃，时间为25min，压力为120Mpa；
(6)得到的溶液经过浓缩后喷雾干燥得到全水溶性硅肥粉，喷雾干燥进风温度120-150
℃，出风温度70℃，雾化方式为压力雾化，压力为6MPa。
实施例3
利用废弃玻纤制备新型高效水溶性硅肥的方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸酯型玻璃纤维废丝进行喷淋清洗，喷淋压力为1.5MPa，清洗时间为10min，
清洗后于90℃干燥3h，该步骤主要是为了除去废弃玻纤表面的污物；
(2)干燥后的废弃玻纤剪切成长度小于2mm的短丝，在气流带动下送入气流涡旋式粉碎
机，转子转速为3500-4000r/min，粉碎后过200目筛子；
(3)将过筛后的200份废弃玻纤粉、90份乳酸混合物、250份水混合均匀后于85-90℃反
应15h；
(4)15h后降至40℃以下，加入20份的焦磷酸四钾和三聚磷酸钾混合物，10份三乙醇胺，
15份多肽，80份EDTA，并在95-100℃反应8h；
(5)处理后的水溶液送入高压均质机中进一步细化至纳米级溶液，高压均质温度为70
℃，时间为15min，压力为150Mpa；
(6)得到的溶液经过浓缩后喷雾干燥得到全水溶性硅肥粉，喷雾干燥进风温度140-160
℃，出风温度80℃，雾化方式为离心雾化。