CN1062252C - 一种用含钾岩石制取钾肥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用不溶性钾矿制取钾肥的方法。该方法是将含钾岩石经破碎，选矿、得到含钾长石的精矿粉，用精矿粉与纯碱或烧碱混合后在500℃-850℃下焙烧，将焙烧过的熟料与烧碱和水搅拌混合成胶体状，通过静置、老化、晶化、过滤，得到含钾母液。含钾母液通过酸化中和、钾肥提取分离，得到K2CO3钾肥。本方法还可得到副产品-沸石分子筛粉料。本发明工艺设计合理、工艺简单、不污染环境、无废料排放、产品成本低。原料来源广泛、便于实施推广。

Description

一种用含钾岩石制取钾肥的方法
本发明涉及一种利用不溶性钾矿制取钾肥的方法。
我国可溶性钾盐矿床储量很少，只占世界储量的0.66％。但是，我国的不溶性钾矿资源丰富，种类繁多，主要有钾长石、白榴石、明矾石、伊利石、含钾页岩及各类钾质火山岩等。这些钾矿资源几乎遍布全国各个省、市自治区。据不完全统计，全国不溶性钾资源约有近百亿吨。因此，利用不溶性钾矿提钾是制取钾肥的新途径。目前，国内也有一些利用不溶性钾矿提钾的新的研究成果，但由于这些方法普遍存在着工艺流程长、投资大、能耗高、产品成本高、尾渣多、经济效益差，质量低等原因，不能实施推广，而与钾肥市场无缘。
本发明的目的是提供一种用含钾岩石制取钾肥的方法。该方法是采用碱法提钾工艺，可使含钾岩石中的不溶性钾转变为可溶性钾，直接制取钾肥。该方法的工艺简单，无废料排放，易于推广、实施。
本发明是通过下述方式实现的。
这种用含钾岩石制取钾肥的方法，是将含钾岩石经破碎、选矿后得到含钾长石＞95％的精矿粉，以所述精矿粉为原料，采用碱法提钾工艺，制得含钾的母液，在所述母液中通入CO2进行酸化中和，在所述母液的PH=8-9为止，再将所述母液在100℃条件下进行蒸发浓缩，当所述母液中的K2O=155克/升时，进行过滤，分离出Na2CO3，再将所述母液降温至室温，有K2CO3结晶，过滤即得K2CO3钾肥，所述碱法提钾工艺是采用下述步骤进行的：
(1)焙烧步骤：将所述含钾长石的精矿粉与纯碱按1∶1.1-1.7的重量份数混合，在750℃-850℃温度条件下进行焙烧，焙烧的时间为1.5-3小时。
(2)水热合成步骤：将焙烧过的熟料与烧碱和水按1∶0.3-0.6∶10-20的重量份数进行搅拌混合，成胶体状，然后在室温条件下静置、老化3-5小时，之后在温度为90℃-110℃的条件下晶化4-11小时，再加水进行洗涤，至溶液中的PH为7-11为止，然后进行过滤，过滤后的液体为上述的含钾母液。含钾长石的精矿粉与纯碱的焙烧步骤可在焙烧炉中进行。焙烧过的熟料与烧碱和水的水热合成步骤可在反应釜中进行。
本发明的这种用含钾岩石制取钾肥的方法，在焙烧步骤中也可以采用烧碱为配料进行焙烧。也是将含钾岩石经破碎、选矿得到含钾长石＞95％的精矿粉，以所述精矿粉为原料，采用碱法提钾工艺，制得含钾的母液，在所述母液中通入CO2进行酸化中和，在所述母液的PH=8-9为止，再将所述母液在100℃条件下进行蒸发浓缩，当所述母液中的K2O=155克/升时，进行过滤，分离出Na2CO3，再将所述母液降温至室温，有K2CO3结晶，过滤即得K2CO3钾肥，所述碱法提钾工艺是采用下述步骤进行的：
(1)焙烧步骤：将所述含钾长石的精矿粉与烧碱按1∶1.1-1.7的重量份数混合，500℃-600℃温度条件下进行焙烧，焙烧的时间为1.5-3小时。
(2)水热合成步骤：将焙烧过的熟料与烧碱和水按1∶0.3-0.6∶10-20的重量份数进行搅拌混合，成胶体状，然后在室温条件下静置、老化3-5小时，之后在温度为90℃-110℃的条件下晶化4-11小时，再加水进行洗涤，至溶液中的PH为7-11为止，然后进行过滤，过滤后的液体为上述的含钾母液。含钾长石的精矿粉与烧碱的焙烧步骤可在焙烧炉中进行。焙烧过的熟料与烧碱和水的水热合成步骤可在反应釜中进行。
本发明的从含钾的母液到制成K2CO3钾肥的过程是采用普通的方法和通用设备进行的。
本发明中的含钾岩石是指富含钾长石的各种岩石，主要包括钾长岩、富钾火山岩、正长岩、伟晶岩等。含钾岩石经破碎，采用常规方法如重选、浮选、磁选等选矿，得到含钾长石＞95％精矿粉，要求TFeO＜1％。精矿粉的粉粒为180目-220目。
本发明中所使用的纯碱(Na2CO3)和烧碱(NaOH)都为工业级。使用的水为普通自来水即可。
在本发明的水热合成步骤中，成胶反应物配比即熟料∶烧碱∶水=1∶0.3-0.6∶10-20，所得到胶体中的碱度为1.1-2.5 N。
本发明中的水热合成步骤中，可在成胶后的胶体中加入少量的晶种，晶种为沸石(普通化工产品)，主要作用是加快胶体凝聚、老化及沸石的结晶。
本发明中的水热合成步骤中，经过滤所得到的固体在105℃温度条件下干燥可得到沸石分子筛粉料。
本发明中所提取的钾肥经重结晶分离过程可得到高纯K2CO3。
本发明在使用纯碱为配料进行焙烧，所产生的CO2可回收使用。在所述母液进行酸化中和过程中所用的CO2为所述焙烧步骤中所产生的CO2，所述焙烧步骤中所产生的CO2，经除尘净化后作为酸化中和所述母液的CO2。CO2的回收、除尘、净化可采用普通方法和通用设备进行，即在焙烧炉的上方设有气体回收装置，焙烧步骤中所产生的CO2进入气体回收装置，经洗涤塔除尘净化后回收利用。
本发明在钾肥提取分离过程中，即母液蒸发浓缩、过滤分离出Na2CO3、母液降至室温过滤得到K2CO3钾肥的过程中所剩母液再重复上述过程，继续提取分离钾肥。
在钾肥提取分离过程中，在母液中所分离出Na2CO3作为焙烧配料，进行循环使用。
下面用实施例结合附图进行详细说明
图1为用含钾岩石制取钾肥的工艺流程图
如图1所示，原料为含钾岩石，经破碎提纯后得到含钾长石的精矿粉。配料为烧碱或纯碱。精矿粉与配料混合后进行焙烧。焙烧后的熟料与水、烧碱混合进行水热合成步骤。水热合成步骤包括成胶、结晶、过滤。成胶后的胶体中可加入品种，加快胶体凝聚、老化及沸石的结晶。过滤后得到的固体进行干燥制成分子筛粉。过滤后得到的母液经酸化分离制成钾肥。当使用纯碱为配料进行焙烧时，所产生的含有CO2的尾气可进行回收利用。而使用烧碱为配料进行焙烧时，所产生的尾气排空。
实施例1
如图1所示，将含钾长石＞95％精矿粉(TFeO＜1％)要求破碎至200目，与烧碱按1∶1.5的重量份数比混合，在焙烧炉中进行焙烧，焙烧的温度为550℃-600℃，焙烧2小时，得到白色半烧结熟料，并使该熟料破碎，破碎后的熟料与烧碱和水按1∶0.3∶13的重量份数比在反应釜中混合，搅拌均匀，并在反应釜内在室温条件下静置、老化4小时，然后在100℃条件下晶化8小时，再将料放置水槽中加水洗涤，并调PH为7-11为止。然后进行过滤。再将过滤后的母液放入反应釜中，然后向母液中通入CO2气体，至母液PH=8.5为止，再在100℃条件下蒸发浓缩，至母液中K2O含量等于155克/升为止。此时，Na2CO3过饱和结晶，过滤后得到Na2CO3，过滤后的母液再降温至室温，K2CO3过饱和结晶，经过滤后得到K2CO3钾肥。所剩母液加入新母液，重复上述钾肥提取分离过程。在上述水热合成步骤中，经过滤所得到的固体放在干燥器上，在105℃下干燥，得到本发明的副产品-沸石分子筛粉料。
实施例2
如图1所示，将含钾长石＞95％精矿粉(TFeO＜1％)要求破碎至200目，与纯碱按1∶14的重量份数比混合，在焙烧炉中进行焙烧，焙烧的温度为750℃-820℃，焙烧2小时，得到白色半烧结熟料。与此同时，设在焙烧炉上方的气体回收装置，将焙烧过程中产生的含CO2的尾气回收，并通过洗涤塔除尘净化后回收利用。上述熟料经破碎后再与烧碱和水按1∶0.4∶11的重量份数比在反应釜中混合，搅拌均匀，并在反应釜内在室温条件下静置、老化4小时，然后在100℃条件下晶化8小时，再将料放置水槽中加水洗涤，并调PH为7-11为止，然后进行过滤。再将过滤后的母液放入反应釜中。然后向母液中通入上述回收的CO2气体，至母液PH=8.5为止，再在100℃条件下蒸发浓缩，至母液中K2O含量等于155克/升为止。此时Na2CO3过饱和结晶，过滤后得到Na2CO3。过滤后的母液再降温至室温，K2CO3过饱和结晶，经过滤后得到K2CO3钾肥。所剩母液加入新母液，重复上述钾肥提取分离过程。在上述水热合成步骤中，经过滤所得到的固体放在干燥器上，在105℃温度条件下干燥，得到本发明的副产品-沸石分子筛粉料。
本发明是利用含钾岩石与配料进行焙烧，并用烧碱将焙烧后的熟料中的不溶性钾转变为可溶性钾，再通过酸化分离制成钾肥，同时使不溶钾尾矿直接制成沸石分子筛粉料。在使用纯碱为配料与精矿粉进行焙烧时的尾气可回收利用。综上所述，本发明工艺设计合理、工艺简单、不污染环境、无废料排放。本发明的副产品-沸石分子筛粉料可做化肥载体及其它化工原料用，使得提钾与废料利用同步完成。该方法原料来源广泛、工艺流程短、投资小、产品成本低、经济效益高。便于实施推广。

Claims (4)

1、一种用含钾岩石制取钾肥的方法，是将含钾岩石经破碎、选矿得到含钾长石＞95％的精矿粉，以所述精矿粉为原料，采用碱法提钾工艺，制得含钾的母液，在所述母液中通入CO2进行酸化中和，在所述母液的PH=8-9为止，再将所述母液在100℃条件下进行蒸发浓缩，当所述母液中的K2O=155克/升时，进行过滤，分离出Na2CO3，再将所述母液降温至室温，有K2CO3结晶，过滤即得K2CO3钾肥，其特征在于所述碱法提钾工艺是采用下述步骤进行的：
(1)焙烧步骤：将所述含钾长石的精矿粉与纯碱按1∶1.1-1.7的重量份数混合，在750℃-850℃温度条件下进行焙烧，焙烧的时间为1.5-3小时，
(2)水热合成步骤：将焙烧过的熟料与烧碱和水按1∶0.3-0.6∶10-20的重量份数进行搅拌混合，成胶体状，然后在室温条件下静置、老化3-5小时，之后在温度为90℃-110℃的条件下晶化4-11小时，再加水进行洗涤，至溶液中的PH为7-11为止，然后进行过滤，过滤后的液体为上述的含钾母液。
2、根据权利要求1所述的用含钾岩石制取钾肥的方法，其特征在于：在所述母液进行酸化中和过程中所用的CO2为所述熔烧步骤中所产生的CO2，所述焙烧步骤中所产生的CO2，经除尘净化后作为酸化中和所述母液的CO2。
3、根据权利要求1或2所述的用含钾岩石制取钾肥的方法，其特征在于：在所述母液中分离出Na2CO3作为焙烧配料，循环使用。
4、一种用含钾岩石制取钾肥的方法，是将含钾岩石经破碎、选矿得到含钾长石＞95％的精矿粉，以所述精矿粉为原料，采用碱法提钾工艺，制得含钾的母液，在所述母液中通入CO2进行酸化中和，在所述母液的PH=8-9为止，再将所述母液在100℃条件下进行蒸发浓缩，当所述母液中的K2O=155克/升时，进行过滤，分离出Na2CO3，再将所述母液降温至室温，有K2CO3结晶，过滤即得K2CO3钾肥，其特征在于所述碱法提钾工艺是采用下述步骤进行的：
(1)焙烧步骤：将所述含钾长石的精矿粉与烧碱按1∶1.1-1.7的重量份数混合，在500℃-600℃温度条件下进行焙烧，焙烧的时间为1.5-3小时，
(2)水热合成步骤：将焙烧过的熟料与烧碱和水按1∶0．3-0.6∶10-20的重量份数进行搅拌混合，成胶体状，然后在室温条件下静置、老化3-5小时，之后在温度为90℃-110℃的条件下晶化4-11小时，再加水进行洗涤，至溶液中的PH为7-11为止，然后进行过滤，过滤后的液体为上述的含钾母液。
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