钾长石低温烧结法制钾肥

率在90 % !96 % 之间。 2 添加剂对分解钾长石的影响
钾 长 石 具 有 架 状 的 硅 氧 稳 定 结 构 ，结 构 式 为
钙镁磷钾肥，其成品含有效磷（P2 O5 ）10 % !14 % 、 可溶钾（K2 O）4 % !5 % ，钾长石中钾的转化率大于 95 % 。本法在矿石的综合利用降低生产成本上，无 疑开辟了道路。进入八十年代，河北蓟县利用立窑
+
2 na Al O2
+
K2O +
7 H2O
由上可看出，在钾长石的热分解中加入 Ca O、
CaCO3 ，会明显降低分解温度。分别加入 Ca O 或 C ，
钾长石在l800 C 可分解成相应的氧化物；在 Ca O 与
C 共 存 时，ll00 C 就 分 解；在 Ca O 和 CO 气 氛 中，
2h 。 3. 3. l
性熔剂作了选择。使用酸性溶剂时，仅 HF 对钾长 石有溶解；在 H2sO4 和 H3 O4 介质中（均配成l I l 溶液使用），钾长石有腐蚀；在碱性介质中、300 C 以 下无添加剂时，几乎不能分解钾长石。从经济上和
可行性角度考虑，我们选择在 H2sO4 介质中加入助 溶剂进行实验，以破坏钾长石结构，并尽可能降低反
2. 5
0
0. l
2. 5
3. 8
以上现象可解释为：在烧结状态下，由于添加助 （nH4 ）2sO4 2
l. 5
熔剂与钾长石晶体能发生短暂的碰撞，Ca2 + 的半径
3
l. 5
小于 K + 的半径，与 O2 - 作用的静电势又远大于 K + 与 O2 - 作用时的静电势，因此，Ca2 + 有能力置换出 钾长石网格中的 K + ，破坏钾长石的稳定结构，从而 使降低反应温度成为可能。基于此，在添加剂的选
近年来，开发出低温分解法，在硫酸介质中，有 助溶剂的存在，利用低温分解钾长石生产硫酸钾铵
溶性钾矿制取钾肥的研究，国外进行的较少，我国从 三元复合肥、聚氯化铝和白炭黑，其中助溶剂回收率
六十年代初起就有了利用钾长石制钾肥的研究。到 七十年代，在钾长石中加入助溶剂烧结的方法已经 成型，利用钾长石、石灰石和煤或焦炭，按11110. 2 比例混合，经粉碎加工成球煤，在立窑煅烧（1200 !
原温度都有显著影响。因此，人们一直在考虑选用 合适的添加剂共烧结降低分解温度，使钾长石的分 解反应能进行，以降低成本。
H2sO4
2 3 4 5 空白 l
0. 25 0. 5 l. 0 l. 5 l. 5 l. 5
2. 0
l. 5
7. 9
2. 0
l. 5
9. 0
2. 0
l. 5 9. l
0
0
l. 7
l. 5
g
0. 25 0. 5 0. 75 1. 0 1. 3 0. 75 0. 75 0. 75 0. 75 1. 0 1. 0
CaCl 2
g
0 0 0 0 0 0 0. 2 0. 5 1. 0 0. 5 0. 5
HCl K2O 溶出率
ml
%
0
2. 0
0
2. 66
0
5. 1
0
7. 80
0
7. 87
0
5. 1
4
0. 3
0. 5
2. 0 9. 2l
石稳定结构的物质；"加入低熔点的添加剂，尽量使 钾长石在添加剂的液体状态下进行反应，增加接触 面积，以提高分解能力；#加入半径"K + 半径的阳 离子和电负性较大的阴离子，尽量使钾长石中的钾 以离子形式游离出来。 3 试验 3. l 溶剂选择 实验中，我们对各种酸性溶剂和碱
2
K［Al si
3 O8
］+
5Ca O+
C
ll00 C !!!!!Ca
O·Al
2 O3·2 si
O2
+
2
K（g
）+
CO
现在 有 钙 盐、铵 盐、氟 化 物、氯 化 物 存 在 时，效 果 较
+ 4（Ca O·si O2 ）
好，并与它们的加入量有关。镁盐、钙的氧化物作用
在有 Ca O 存在时用 CO 还原
的铝酸钾，成品含钾3. 8 % !5. 4 % ，钾的溶出率在 加剂的实验，试验了各种添加剂在低温分解钾长石
3 % 左右。燃烧法可以利用当地的石灰石和煤作原 料，原料成本低，成为利用钾长石制取钾肥的一个途 径。但生产过程中能耗大，且钾长石中钾的转化率 较低（60 % !90 % ），成为推广发展的主要障碍。七
不明显。
2 K［Al si
3 O8
］+
7Ca O +
CO
600 C !!!!!2
Ca
O·Al
2
O3·si
O2
+
2 K（g
）+
3. 3 溶剂配比选择 实验中发现，共同使用几种溶
CO2 + 5（Ca O·si O2 ）
剂时，效果好于单独任一种溶剂。不同溶剂的比例
在碱性环境中：
不同，对分解起有不同的作用。以下为不同溶剂的
时的行为，以及不同浓度的溶剂、不同时间、不同温
度对钾长石中 K2 O 提取率的影响。试验表明，在钾 长石 中 加 入 助 溶 剂，於 150 !200 C 下 共 热 60 mi n 后，水浸取过滤，滤液分离后可制得钾肥。钾的提取
十年代末，高温熔融法制取复合肥取得一定的成果。 该法在生产钙镁磷肥的基础上，配以25 % !30 % 的 钾长石作原料，高温熔融（1200 !1300 C ）制得成品
4
0. 5
5
0. 5
l
0. 3
2
0. 3
CaCl 23Fra bibliotek0. 3
0. 25 0. 5 0. 75 l. 0 0. 5 0. 5 0. 5
2. 5 7. 85 2. 5 8. 35 2. 5 8. 08 l. 5 9. 05 0. 5 8. 66 l. 0 8. 8l l. 5 9. l5
择上，主要考虑：!在助熔剂中使用具有能破坏钾长
由表l 可看出，H2sO4（l I l ）的用量（ml ）与试样 （g ）比为lI 2 时，再增加 H2sO4（lI l ）的用量，效果不
再明显，故以采用l I l H2sO40. 5 ml 较好。但在仅有 H2sO4 存在时，无其它助溶剂，分解效果亦不佳。
3. 3. 2 （nH4 ）2sO4 用量试验：结果见表l 。由表可 知，在 H2sO4 介 质 中，（nH4 ）2sO4 用 量 大 于 0. 5g 时，对钾长石的溶解能力已达86 % 左右。该钾长石
第23 卷第1 期
非金属矿
Vol. 23 No. 1
2000 年1 月
Non- merallic mi nes
Jan ，2000
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钾长石低温烧结法制钾肥
薛彦辉 杨 静
（山东科技大学地球科学系，泰安 271000 ）
替 原 料 粘 土，按 石 灰 石 81. 4 % !82 % 、钾 长 石 14. 2 % !15. 6 % 、铁矿石2. 6 % !3. 2 % 、萤石1. 1 % 和焦炭3. 0 % 的比例，将原料破碎后配料混匀入炉，
Ca O 存在时：
4
K［Al
si
3 O8
］+
10
Ca
O
1800 C !!!!!2
摘 要 总结了各种分解钾长石的方法，并对机理进行了探讨。通过实验，提出了一种低成本以钾长石为原料加助溶剂共热制取钾肥
的方法，钾的溶出率可达90 % 以上。
关键词 钾长石 低温分解 制钾肥
钾元素是农作物生长的必要元素之一。我国是 含钾资源丰富的国家，但绝大部分是水不溶性的钾 长石，水溶性钾矿床的分布很不均匀，且严重匮乏。
0
5. 3
0
7. 60
0
6. 0
0. 5
7. 8
1. 0
8. 6
在不同温度下试验，结果 表 明，在 150 !200 C 内， K2 O 溶出率（% ）可稳定在90 % 左右：100 C ，72 % ； 150 C ，88 % ；200 C ，92 % ；350 C ，98 % 。 3. 5 溶解时间 在200 C 下，以最佳配比制样，溶 解不同时间（mi n ），K2 O 溶出率（% ）分别为：15 ，! 50 ；30 ，70 ；45 ，90 ；60 ，93 ；90 ，93 。 4 结果讨论
以 溶 出 K2 O 计 ）如 下：CasO4 ，3. 5 ；naF ，4. 5 ； （nH4 ）2sO4 ，6. 3 ；CaCl 2 ，3. 0 ；MgsO4 ，0. 8 ；HCl ，l. 2 。
在有不同助溶剂存在时，分解钾长石的效果相
说明，在 H2sO4 介质中，naF + CaCl 2 仍是较好的助 溶剂，其中 H2sO4 用量较大。在试样I H2sO4I naFI CaCl 2I HCl 为lgI 3. 0 mlI l. 0gI 0. 5gI l ml 时，提取率
2 K［Al si 3O8 ］+ 7 na2CO3
900 C !!!!!6 na2si O3 +
K2CO3 + 2 na Al O3 +
配比 试 验，试 验 中 称 样 lg 、溶 解 温 度 200 C 、时 间
6 CO2
2 K［Al si 3O8 ］+
l4 na OH
500 C !!!!!6 na2si O3
"90 % ，K2 O、Al 2 O3 、si O2 的提取率"80 % ，年加工 5000r 钾长石（含 K2 O 12 % ）可生产2900r 硫酸钾铵 复合肥、8000r 聚氯化铝和3000r 白炭黑，具有一定 的开发前景。我们也做了这方面的工作，取得了较