镁还原渣的大量排放堆积,不仅造成资源的大量流失,而且占用大量土地资源、破坏地貌和植被。随着近几年全球资源紧缺与环境污染问题的日益加剧,镁还原渣资源再利用已成为镁行业可持续发展的主要研究方向,也是国内外众多科研工作者的研究重点。本文针对镁还原渣富含对农作物有益的Si、Ca、Mg等矿质元素的特性,以及我国土壤长期以来施肥单一、缺乏矿质元素的现状,提出一种将镁还原渣变废为宝的新工艺,并对该工艺进行了一系列的实验研究和分析,主要研究结果如下:(1)镁还原渣的物理化学特性研究。通过对镁还原渣的化学组成、微观形貌、热稳定性等物化性能进行系统表征,结果表明镁还原渣的组分能够满足硅钙镁复合肥所需的基本元素及含量,但其中的Si、Ca、Mg等元素均以难溶盐的形式存在,不利于农作物的吸收利用,因此需要对其进行活化处理。(2)镁还原渣制备硅钙镁复合肥的基础研究。通过对土壤中有效硅的存在形式及转化形式进行系统分析,确定了可被植物吸收利用的有效硅形态;同时分析、考察镁还原渣制备硅钙镁复合肥需具备的条件、物化性能及可行性,结果表明镁还原渣可用于制备硅钙镁复合肥,基于以上研究,设计了工艺流程。(3)酸浸镁还原渣的实验研究。对镁还原渣进行酸浸,破坏了镁还原渣的难溶硅酸盐晶体结构,得到了活化富集的无定形SiO2及重结晶的MgCl2、CaCl2晶体。同时,在25℃条件下,用4 mol/L的盐酸处理镁还原渣120 min,酸浸效果最佳。(4)硅钼蓝比色法测定有效硅含量的研究。硅钼蓝比色法测定有效硅含量的影响因素研究表明,浸取剂为100 mL 2%的柠檬酸溶液,测试样品质量为0.100 g,振动频率为180 r/min时,所检测的有效硅含量较为合理和精确。正交实验结果表明,酸浸渣与滤液重结晶物配比为1:0.25,助剂含量为3%,在500℃温度下焙烧240 min,有效硅含量可达到29.78%,符合国家关于硅肥的标准。