钾长石低温烧结法制钾肥

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
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
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
来自百度文库
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 !
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
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
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
— 20 —
可达85 % 以上。 3. 4 温度选择 在使用最佳配比的条件下,进一步
表2 其它助溶剂的使用效果
样品
1g
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
111 H2SO4
ml
4. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0
NaF
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
95 % 以上。此法也是利用现有条件生产钾肥的一种 方法。以后出现了钾长石、磷矿石联产 KPO3 和白 水泥的方法等,但这类方法仅限于水泥厂或磷肥厂
富的水不溶性钾资源,以弥补我国农业发展钾肥短 作为副产物生产钾肥,且也存在能耗过大的问题,尚
缺的局面,有着重要的意义。
不能广泛推广利用钾长石生产钾肥。
1 钾长石制取钾肥研究的进展 由于国外可溶性钾资源较丰富,因此利用水不
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
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
"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
1250 C ),直接破坏钾长石的结构,使钾生成水溶性 满意的效果。通过对泰安肥城钾长石矿进行的加添
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. 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
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
H2sO4 用量试验:见表l 。 表l 不同溶剂用量试验
溶剂
样品 lI l H2sO4 (nH4 )2sO4
lg
用量/ml
g
空白
0. 5
2. 0
l
0. l
2. 0
CaCl 2 K2O 溶出
g
率/%
l. 5
0
l. 5 0. 75
600 C 就分解成相应氧化物。 加入碱、CaF2 、CaCl 2 、H2sO4 等,对钾长石的还
应温度,提高钾的溶出率。
3. 2 助溶剂选择 在l I l H2sO4 介质中,称样l g , 控制温度为200 C ,加入助溶剂,溶矿2h ,结果(% ,
l )I (nH4 )sO4I CaCl 2 的比例,为 l gI 0. 5 ml I 0. 5gI l. 5g 时,提取率最高可达96 % 。 3. 3. 4 使用其它助溶剂的效果:结果见表2 。表2
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
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
K[Al si 3 O8 ]。在无添加剂的情况下,达到2000 C 以 上才具有自分解反应:
4 K[Al si 3O8 ]!2!00!0!C!4 K(g )+ O2 + Al 2O3 + 12si O2
在加入 添 加 剂 后,可 明 显 降 低 反 应 温 度,如 有
生产水泥、副产 K2CO3 ,又开辟了综合利用钾长石 的一条新路。该法用生产水泥的方法,以钾长石代
第23 卷第1 期
非金属矿
Vol. 23 No. 1
2000 年1 月
Non- merallic mi nes
Jan ,2000
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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 )
并提高炉缸内温度到1450 C ,使 K2 O 挥发,随高温 气流带出,与 CO2 作用生成可溶性 K2CO3 ,而炉渣 经加工 后 则 成 白 色 水 泥。 其 中 氧 化 钾 的 挥 发 率 达
钾 长 石 含 有si - Al - O 架 状 结 构 ,其 结 构 式 为 K[Al si 3 O8 ],组成的网状结构极稳定,所含钾不能 直接被作物吸收。如何经济合理地综合利用我国丰
4
0. 5
5
0. 5
l
0. 3
2
0. 3
CaCl 2
3
0. 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
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
含 K2 O 9. 6 % ,如试验中不加 CaCl 2 ,欲达到同样的 效果,则(nH4 )2sO4 需加2. 0g 。 3. 3. 3 CaCl 2 用量试验:结果见表l 。在 H2sO4 介 质中溶解钾长石,大量 CaCl 2 存在可改善溶解能力。 经试验,CasO4 也 有 类 似 效 果。但 Ca O、CaCO3 存 在,反而会降低提取率。实验证明,试样I H2sO4(l I
Ca
O·Al
2 O3·si
O2
+
4
K(g
)+
3
O2
+
8(Ca O·si O2 )
在有C 存在时:
6 K[Al si
3 O8
]+
3C
1800 C !!!!!3 Al
2 O3·2 si
O2
+
6 K(g
)+
3 CO +
16si
O2
— 19 —
在有 Ca O 存在时用 C 还原:
差较大。通过对几十种相关助剂进行选择试验,发
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
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 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
相关文档
最新文档