CN101544518A - 一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，属三废治理和化工生产技术领域，本发明将钾长石、石灰石、磷石膏按一定质量比混合，经粉磨、制球或制块后在回转窑、立窑或隧道窑内焙烧，烧结熟料粉碎包装为钾钙肥产品。本发明生产钾钙肥主要原料之一为工业废渣磷石膏，比已有生产钾钙肥的方法有更多的优越性。

Description

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法

技术领域：

本发明涉及一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，属于环境保护治理和化工生产技术领域。

背景技术：

中国可直接用于生产钾肥的水溶性钾矿资源虽然不多，但不溶性钾矿资源却十分丰富。钾长石就是其中较重要的一种。钾长石既含钾又含硅，化学式为K₂O·Al₂O₃·6SiO₂，含K₂O16.9％，Al₂O₃18.4％，SiO₂64.7％。尽管钾长石中氧化钾的含量不算太高，但它在地壳中储量大，分布广。如能将这些钾矿资源用于生产钾肥，就克服了我国钾肥生产资源短缺的问题，可大量生产钾肥，对促进我国农业发展产生重大作用。对以钾长石为代表的钾矿资源为原料生产钾肥的方法主要有以下两类：(1)高温焙烧类。将钾长石、石灰石和煤(用作燃料)按一定比例磨制成粉料，加少量水混匀成球后进行高温焙烧，利用氧化钙破坏钾长石矿物的结构，再研磨成粉，即为钾钙肥。目前，高温焙烧生产钾钙肥的方法以文献1贵州大学的专利《一种钾钙肥的生产方法》(申请号92111690.X)为代表。其制块烧结的原理，与本发明有相同之处。(2)湿法浸取类。在一定温度和压力下用酸、碱或盐等对矿石进行处理，使矿石中的钾转变为可溶性物质，然后使其浸取出来，制成纯度较高的氯化钾、硫酸钾等钾肥。湿法浸取制备钾肥存在的问题是流程复杂、能耗较高、钾矿中的硅组分没有得到合理利用、提取后产生大量废渣等缺点，难以工业化实施。

湿法磷酸生产的废渣磷石膏主要成份为CaSO₄·2H₂O，目前主要处理方式为渣场堆放，大都堆积如山，成为公害。是磷酸盐生产行业急需解决的一大难题。

目前尚无任何用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的专利申请和相关技术，而用磷石膏部分代替石灰石与钾长石烧结生产钾钙肥比用钾长石和石灰石烧结生产钾钙肥有更多的优越性，包括操作温度低，产品质量稳定，降低能耗，有效利用磷石膏中的硫元素，产品中有效成分更全面，为解决磷石膏三废污染开辟一个新途径。

发明内容：

本发明的目的，在于为磷石膏废渣有效利用开辟一条新的途径，用磷石膏部分代替石灰石与钾长石烧结生产钾钙肥，降低钾钙肥生产成本，生产的钾钙肥除含有钾、硅、钙等有效成分外，还含有有用元素硫，将磷石膏变废为宝。

本发明是这样来实现的：将钾长石、石灰石和磷石膏按质量比为1：0.7～2.2：0.5～1.2配比混合，粉磨至80～120目，经加水制成小球状或块状后在窑炉内1000～1150℃焙烧30～60分钟，烧结熟料经破碎，粉磨后包装即为钾肥产品。

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是本方法中的磷石膏可以用天然石膏、脱硫石膏、氟石膏等其它含硫酸钙为主要成分的石膏替代。

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是钾长石、石灰石和磷石膏的配比按质量比为1：0.7～1.0：0.5～1.0。

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是钾长石、石灰石和磷石膏混合后粉磨优选范围至100～120目，筛余量<5％。

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是焙烧用窑炉可以是回转窑、隧道窑、倒焰窑、轮窑、立窑等高温窑炉。

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是根据焙烧窑炉类型不同粉磨后的钾长石、石灰石和磷石膏粉料加水制成小球状或块状的料块，如为回转窑、立窑等连续操作的窑炉宜采用料球，如为隧道窑、倒焰窑、轮窑等间歇、半间歇操作的窑炉宜采用砖块状的料块。

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是在窑炉内的还原焙烧是指温度为1000～1150℃，焙烧时间为30～60分钟。

一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是烧结熟料经破碎、粉磨后细度达到80～100目，筛余量<5％。

本发明有以下特征和有益效果：

不溶性含钾岩石中含钾主要成分为钾长石(K₂O·Al₂O₃·6SiO₂)，在高温下与石灰石、磷石膏反应，使钾矿石中的不溶性K₂O转变为易溶性和枸溶性K₂O，能被作物吸收。其主要反应如下：

K₂O·Al₂O₃·6SiO₂+6CaCO₃+CaSO₄→K₂SO₄·6(CaO·SiO₂)+CaO·Al₂O₃+6CO₂↑

本发明与已有的利用钾长石、石灰石生产钾肥的方法相比，具有以下有益效果：(1)已有高温焙烧制备钾肥技术如文献1中，与钾长石反应的原料为石灰石、白云石等含CaO的矿石，本发明用工业废渣磷石膏，既是废物利用，也为环保作出贡献。(2)本发明与钾长石高温反应的原料为磷石膏，磷石膏中含有氟化盐、氧化铁等杂质，降低了物料的熔点，烧结在1000～1150℃温度就可实现，已有技术一般要在1150℃以上。(3)本发明在高温烧结出的钾钙肥除含有钾、硅、钙等有效成分外，还含有有用元素硫。(4)本发明不仅烧结温度低，而且烧结时间短，已有技术一般要烧结60分钟，本发明一般只烧结30～40分钟。

具体实施方式：

实施例1：

原料1：钾长石，采集地点：江苏丰县

钾长石的化学组成见下表

原料2：磷石膏，采集地点：贵州西洋肥业有限公司

磷石膏化学组成见下表

原料3：石灰石，采集地点：贵州息烽

石灰石的化学组成见下表

实施方法：

将初步破碎后的钾长石、石灰石与磷石膏按质量比为1：0.9：0.6用电子秤进行配料，混合物料经烘干机烘干后用球磨机研磨至120目(筛余≤5％)，粉料在盘式成球机内加水成球，球粒径控制在φ10～φ30mm，含水在10％～15％，料球经初步烘干后送回转窑内还原焙烧，控制高温1000℃焙烧时间40分钟，烧结熟料经冷却后用球磨机研磨至80目，筛余<5％包装后即为钾钙肥成品。

实施结果：

经检测制备的钾钙肥有效成分见下表

由上表可知，通过工业化试验制备的钾钙肥各有效成分指标符合企业标准。钾矿石中K₂O转化率达98％，同时SiO₂、CaO、MgO均变为可被农作物吸收的有效成分，有效成分总含量达到73.5％。

实施例2：

原料1：钾长石，采集地点：江苏丰县

钾长石的化学组成见下表

原料2：磷石膏，采集地点：贵州西洋肥业有限公司

磷石膏化学组成见下表

原料3：石灰石，采集地点：贵州息烽

石灰石的化学组成见下表

实施方法：

将初步破碎后的钾长石、石灰石与磷石膏按质量比为1：0.9：0.7用电子秤进行配料，混合物料经烘干机烘干后用球磨机研磨至120目(筛余≤5％)，粉料在盘式成球机内加水成球，球粒径控制在φ10～φ30mm，含水在10％～15％，料球经初步烘干后送回转窑内还原焙烧，控制高温1100℃焙烧时间30分钟，烧结熟料经冷却后用球磨机研磨至80目，筛余<5％包装后即为钾钙肥成品。

实施结果：

经检测制备的钾钙肥有效成分见下表

由上表可知，通过工业化试验制备的钾钙肥各有效成分指标符合企业标准。钾矿石中K₂O转化率达98％，同时SiO₂、CaO、MgO均变为可被农作物吸收的有效成分，有效成分总含量达到73.4％。

Claims (8)

1.一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是将钾长石、石灰石和磷石膏按质量比为1：0.7～1.0：0.5～1.0配比混合，粉磨至80～120目，经加水制成小球状或块状后在窑炉内1000～1150℃焙烧30～60分钟，烧结熟料经破碎，粉磨后包装即为钾肥产品。

2.根据权利要求1所述的一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是本方法中的磷石膏可以用天然石膏、脱硫石膏、氟石膏等其它含硫酸钙为主要成分的石膏替代。

3.根据权利要求1所述的一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是钾长石、石灰石和磷石膏的配比按质量比为1：0.9：0.6～0.7。

4.根据权利要求1所述的一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是钾长石、石灰石和磷石膏混合后粉磨优选范围至100～120目，筛余量<5％。

5.根据权利要求1所述的一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是焙烧用窑炉可以是回转窑、隧道窑、倒焰窑、轮窑、立窑等高温窑炉。

6.根据权利要求1所述的一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是根据焙烧窑炉类型不同粉磨后的钾长石、石灰石和磷石膏粉料加水制成小球状或块状的料块，如为回转窑、立窑等连续操作的窑炉宜采用料球，如为隧道窑、倒焰窑、轮窑等间歇、半间歇操作的窑炉宜采用砖块状的料块。

7.根据权利要求1所述的一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是在窑炉内的还原焙烧是指温度为1000～1150℃，焙烧时间为30～60分钟。

8.根据权利要求1所述的一种用钾长石、石灰石和磷石膏生产钾钙肥的方法，其特征是烧结熟料经破碎、粉磨后细度达到80～100目，筛余量<5％。