钾长石制钾肥

钾长石低温烧结法制钾肥

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。钾长石含有Si-Al-O架状结构。其结构式为K［AlSi3O8］，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富的水不溶性钾资源，以弥补我国农业发展钾肥短缺的局面，有着重要的意义。

一、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，利用水不溶性钾矿制取钾肥的研究，国外进行的较少。我国从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，在钾长石中加人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1：1：0.2比例混合，经粉碎加工成球煤，在立窑煅烧（1200～1250℃）．直接破坏钾长石的结构，使钾生成水溶性的铝酸钾成品含钾3.8％～5.4％，钾的溶出率在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。七十年代后，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℃）制得成品钙镁磷钾肥，其成品中有效磷在10％～14％、可溶钾在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。河北蓟县利用立窑生产水泥、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，以钾长石代替原料粘土，按石灰石82.4％～82％、钾长石14.2％～15.6％、铁矿石2.6％～3.2％、萤石1.1％和焦炭3％的比例，将原料破碎后配料混匀入炉，并提高炉缸内温度到1450℃．使K2O挥发，随高温气流带出，与二氧化碳作用生成可溶性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和白水泥的主法等，但这类方法仅限于水泥厂或磷肥厂作为副产物生产钾肥，且也存在能耗过大的问题，尚不能广泛推广利用钾长石生产钾肥。

二、低温分解法

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三元复合肥、聚氯化铝和白炭黑，其中助溶剂回收率＞90％，K2O、AlO3、SiO2的提取率＞80％，年加工5000ｔ钾长石(含K２

O12％）可生产2900ｔ硫酸钾铵复合肥、8000ｔ聚氯化铝和3000ｔ白炭黑,具有一定的开发前景。

在烧结状态下，由于添加助熔剂与钾长石晶体能发生短暂的碰撞，Ca2+的半径小于Ｋ+的半径，与O2-作用时的静电势又远大于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，在添加剂的选择上，主要考虑：①在助熔剂中使用具有能破坏钾长石稳定结构的物质；②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；③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。

1、试验

溶剂选择实验中，我们对各种酸性溶剂和碱性溶剂作了选择。使用酸性溶剂时，仅HF对钾长石有溶解；在H2S0，和H3PO4介质中（均配成1：1溶液使用），钾长石有腐蚀；在碱性介质中、300度以下无添加剂时，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，并尽可能降低反应温度，提高钾的溶出率。

助溶剂选择在1:1H2SO4介质中，称样ｌｇ，控制温度为200度，加入助溶剂，溶矿２ｈ，结果（％,以溶出K2O

计）

在有不同助溶剂存在时，分解钾长石的效果相差较大。通过对几种相关助剂进行选择试验，发现在有钙盐、铵盐、氟化物、氯化物存在时，效果较好,并与它们的加入量有关。镁盐、钙的氧化物作用明显。

溶剂配比选择实验中发现，共同使用几种溶剂时，效果好于单独任一种溶剂。不同溶剂的比例不同，对分解起有不同的作用。

2、工业化工艺流程设计

钾长石一粉碎机粉碎一100目原料与溶剂按比例混合一反应炉（在150℃～200℃下反应ｌｈ）一搅拌池（定量以水溶解，用Ca(OH)2调PH至6.5～7）一沉淀池（清液待用，沉淀）一水洗池（以Ca(OH)2调PH至6.5－7，沉淀待用）。清液与上道工序清液合并（合并清液含K2SO45％一10％、(NH4)2SO420％～50％，可直接作液肥，亦可用来制取固体复合肥）；沉淀为含硅、铝、钙的复合物及CaSO4，在测定白度后，可用作工业填料，或进一步提取SiO2、Al2O3、CaSO4等。