CN109133995A - 一种通过分解钾长石制备可溶性钾肥的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过分解钾长石制备可溶性钾肥的方法，原材料包括钾长石、主要含碱金属或碱土金属的助熔剂，此外该助熔剂还含有硼化合物或含硼的天然矿物；该方法包括：分别将包括钾长石和助熔剂物料初步破碎至10mm以下；原材料以重量百分比计，钾长石含量为20％～70％，剩下计量添加助熔剂，将混入的钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目并混合均匀，将均匀混合的粉体喷洒到高温炉，于750～1000℃温度煅烧30～80分钟；然后将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到含硼及含碱金属或碱土金属的钾肥。
Description
技术领域
本发明涉及钾肥的提取制造技术领域，尤其涉及通过分解钾长石提取可溶性钾肥的方法。
背景技术
钾元素是农作物生长所必需的重要营养元素之一。我国水溶性钾资源分布很不均匀，在其严重匮乏之时，水不溶性含钾的钾长石资源却很丰富。钾长石的化学结构式为K(AlSi3O8)，由Si-Al-O架状组成的网状结构极稳定，故其内所含的钾不易释放，因而不能直接被农作物吸收。因此，对水不溶性钾长石资源的综合、高效的利用，是我国农业产业发展的重大需求所期，为弥补我国农业发展钾肥短缺的局面，有着十分重要的意义。
在我国农业的氮、磷、钾三种肥料的施用中，钾肥最为紧缺，缺口高达80％以上。目前，硅钾肥是一种肥效很好的无氯优质肥料。硅钾肥的大量生产，可以替代一部分钾肥，以解决钾肥短缺的问题。
自二十世纪六十年代，我国农业围绕钾长石制造钾肥开展研究，逐步形成以钾长石添加助熔剂烧结制备钾肥的技术方法。利用钾长石、石灰石和煤或焦炭，经粉碎加工成球和1200～1250℃立窑煅烧破坏钾长石结构，钾长石的钾转化率为60％～90％。钾长石结合磷矿石和钙镁营养高温熔融(1200～1300℃)制备钙镁磷钾肥的方法，在很大程度上降低了生产成本，其中钾长石的钾转化率大于95％，且可溶性钾(K2O)和有效磷(P2O5)含量达4％～5％、10％～14％。以钾长石代替原料粘土，添加石灰石、铁矿石、萤石和焦炭，利用水泥生产工艺，在1450℃高温促使K2O挥发，随高温气流与CO2作用生成可溶性K2CO3，钾转化率达95％以上。
近年来，在硫酸介质中借助助溶剂作用的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、Al2O3、SiO2的提取率均大于80％。氢氟酸和氢氧化钠虽都是分解钾长石的有效助剂，但其腐蚀性太强，且相对于原料价格较贵，多数无机盐作助剂存在着钾长石分解率较低和设备耗损严重等缺点。
由于钾长石的架状硅氧结构K(AlSi3O8)的影响，在无添加剂的情况下，达到2000℃以上才能发生热分解反应。添加CaO、C，以及CO和其它碱性条件，可明显降低钾长石的分解反应温度。
从上述反应式中可以看出，添加CaO或C、CaO与C共存，以及CaO与CO共存等条件，钾长石2000℃以上的热分解反应温度逐步由1800℃、1100℃降低到600℃。由此可见，添加CaO、CaCO3以及其它碱性条件能够明显降低钾长石热分解煅烧温度，减少耗能，为钾长石热分解的连续生产工艺提供了更好的条件。
在现阶段，利用钾长石、添加助剂和燃料炭，经煅烧制备钾钙镁肥或钾钙镁磷肥形式的土壤改良材料的技术，其煅烧温度高，钾长石的钾转化率低；在酸介质条件中，借助氢氟酸和氢氧化钠等助溶剂低温分解钾长石的生产工艺，存在助剂腐蚀性强、原料价格贵，设备耗损严重，钾长石分解的钾转化率低等缺点。同时，助熔剂助熔过程的熔润性差，熔融分解不均匀。
因此，需要针对现有技术的上述缺陷提供一种新的方法，能够较大程度地降低煅烧温度，以提高钾的转化率；同时利用新型助熔剂并结合碱金属或碱土金属的氧化物或盐类化合物或矿物，来改善钾长石热分解中难熔组分润湿性，从而促进熔化速度和提高热分解熔化均匀性，实现连续生产工艺提取可溶性钾。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过分解钾长石制备可溶性钾肥的方法，能够最大程度地降低煅烧温度，从而提高钾的转化率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通过分解钾长石制备可溶性钾肥的方法，原材料包括钾长石、主要含碱金属或碱土金属的助熔剂，此外该助熔剂还含有硼化合物或含硼的天然矿物；该方法包括：
分别将包括钾长石和助熔剂物料初步破碎至10mm以下；
原材料以重量百分比计，钾长石含量为20％～70％，剩下计量添加助熔剂，将混入的钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目并混合均匀，将均匀混合的粉体喷洒到高温炉，于750～1000℃温度煅烧30～80分钟；然后将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到含硼及含碱金属或碱土金属的钾肥。
该助熔剂还包括还原性助燃炭源物质，该还原性助燃炭源物质包含煤粉或焦炭粉；该方法在将均匀混合的粉体喷洒到高温炉后，还喷煤粉或焦炭粉，然后进行750～1000℃温度煅烧30～80分钟及其后的各步骤。
该原材料还包括无机酸的酸造粒活化剂；该方法在将混入的钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目并混合均匀后，还包括：
按重量百分比计添加1％～8％的酸造粒活化剂和10～25％的水，以团聚形成颗粒而不散以及颗粒不沾粘为适量，制成酸性的钾长石及所述助熔剂之均混颗粒；或调节水用量30～50％，制成酸性的钾长石和助熔剂均混浆料；
然后于750～1000℃温度煅烧均混颗粒或均混浆料30～80分钟之后，将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到含硼及含碱金属或碱土金属的钾肥。
该无机酸的酸造粒活化剂包括硫酸、盐酸、硝酸以及磷酸的酸造粒活化剂；该助熔剂还包括还原性助燃炭源物质，该还原性助燃炭源物质包含煤粉或焦炭粉；
该方法于750～1000℃温度煅烧均混颗粒或均混浆料中，还包括喷煤粉或所述焦炭粉，然后进行煅烧30～80分钟及其后的各步骤。
该助熔剂包含的碱金属或碱土金属，具体通过包括碱土金属氧化物、碱金属或碱土金属的盐类化合物或含碱金属或碱土金属的矿物、碱金属或碱土金属氟化物、含氟矿物中的一种或多种来实现；其中，该碱金属优选钾或钠，该碱土金属优选钙或镁；
该方法中，将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到硅钾肥或钾钙镁肥或含硼钾钙镁肥。
该硼化合物包括三氧化二硼、硼酸钠、硼酸中的一种或多种；该含硼天然矿物包括硼砂矿、硼钙石矿、硼镁石矿、硼钙镁石矿、硼镁铁石矿、钠硼解石矿以及含硼天然矿物加工过程产生的硼泥中的一种或多种；
硼化合物或含硼天然矿物以重量百分比计为0～30％的添加量；按每亩施用50～100kg钾长石热分解钾钙镁肥计算，制备过程中含硼低熔点助剂的添加量控制在折合含硼量0.005～0.15kg，优选为0.019～0.037kg，或折合硼砂或硼酸0.05kg～0.5kg，优选为0.125kg～0.25kg，或折合硼泥12.5kg～15kg，优选为2.5kg～7.5kg。
该碱土金属氧化物包括氧化钙或氧化镁；该碱金属或碱土金属的盐类化合物包括氯化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐以及磷酸盐中的一种或多种，该含碱金属或碱土金属的矿物包括白云石或蛇纹石；该碱金属或碱土金属氟化物或含氟矿物包括氟化钠、氟钙、萤石、磷矿石以及磷石膏中的一种或多种。
该氧化物、氯化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐以及磷酸盐，包括按重量百分比计：氧化钙或碳酸钙或碳酸氢钙为20％～35％，无水氯化钙8％～50％、硫酸钙或硝酸钙为14％～32％，氧化镁或碳酸镁或碳酸氢镁为15％～40％，氯化镁或硫酸镁或硝酸镁为7％～50％，碳酸钠或碳酸氢钠或氯化钠或硫酸钠或硝酸钠为5％～25％，碳酸钾或碳酸氢钾或氯化钾或硫酸钾或硝酸钾为2％～15％；上述白云石或蛇纹石按重量百分比计为10％～45％；上述氟化钠、氟钙、萤石、磷矿石以及磷石膏按重量百分比计为0～25％，最优为0.5～5％。
该还原性助燃炭源物质还包括锯末、林业间伐材、废材树枝残叶、籽实壳、秸秆、废纸张、农产品加工固体残渣、畜禽固体废弃物的可资源化利用的资源以及有机物高分子再生材料中的一种或多种，还原性助燃炭源物质作为添加的助燃炭源物质，添加量按重量百分比计以折合焦炭或煤5％～30％为最佳。
该750～1000℃温度煅烧的过程采用高温立窑、隧道高温窑以及回转窑中的一种，其中回转窑包括湿法或干法或半干法回转窑中的一种。
本发明提供了一种实现连续生产工艺制备可溶性钾肥的方法，能够较大程度地降低制备过程中的煅烧温度，从而提高钾长石中钾的转化率；同时利用新型助熔剂，及结合碱金属或碱土金属的氧化物或盐类化合物或矿物，改善了钾长石热分解中难熔组分润湿性，并促进熔化速度和提高热分解熔化均匀性。再有，能够补充优化可溶性钾肥制备时的肥料养份的构成。用本发明的方法生产的钾镁钙以及硼微量元素肥可用于水稻、小麦、玉米、油料、蔬菜、水果等各种农作物，每亩施用钾镁钙硼肥50～125kg可增产7～32％。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。
本发明提供的一种通过分解钾长石制备可溶性钾肥的方法，原材料包括钾长石、主要含碱金属或碱土金属的助熔剂，该助熔剂还含有硼化合物或含硼的天然矿物；该方法包括：
分别将包括钾长石和助熔剂物料初步破碎至10mm以下；
原材料以重量百分比计，钾长石含量为20％～70％，剩下计量添加助熔剂，将混入的钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目并混合均匀，将均匀混合的粉体喷洒到高温炉，于750～1000℃温度煅烧30～80分钟；将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到含硼及含碱金属或碱土金属的钾肥。
在上述方法中，该助熔剂还包括还原性助燃炭源物质，该还原性助燃炭源物质包括煤粉或焦炭粉；该方法在将均匀混合的粉体喷洒到高温炉后，还喷煤粉或焦炭粉，然后进行750～1000℃温度煅烧30～80分钟及其后的各步骤。
在上述方法中，所述原材料还包括无机酸的酸造粒活化剂；该方法在将混入的钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目并混合均匀后，还包括：
按重量百分比计添加1％～8％的所述酸造粒活化剂和10～25％的水，以团聚形成颗粒而不散以及颗粒不沾粘为适量，制成酸性的钾长石及所述助熔剂之均混颗粒；或调节水用量30～50％，制成酸性的钾长石和助熔剂均混浆料；
然后于750～1000℃温度煅烧所述均混颗粒或所述均混浆料30～80分钟之后，将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到含硼及含碱金属或碱土金属的钾肥。
上述酸造粒活化剂活化之均混颗粒中的硼化合物，并在钾长石及其助熔剂均混颗粒的热分解中能够改善难熔组分润湿性，促进熔化速度和提高热分解熔化均匀性，使得在温度到达600～1000℃时就能发生激烈的熔化过程。
在上述方法中，该助熔剂包含的碱金属或碱土金属，具体包括碱土金属氧化物、碱金属或碱土金属的盐类化合物或含碱金属或碱土金属的矿物、碱金属或碱土金属氟化物、含氟矿物中的一种或多种；其中，碱金属优选钾或钠，碱土金属优选钙或镁；
该方法中，将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到硅钾肥或钾钙镁肥或含硼钾钙镁肥。
上述硼化合物包括三氧化二硼、硼砂(硼酸钠)、硼酸中的一种或多种；上述含硼天然矿物包括硼砂矿(Na2B4O7·10H2O)、硼钙石矿(Ca2B6O11·3H2O)、硼镁石矿(Mg2B2O5·H2O)、硼钙镁石矿(CaMgB6O11·6H2O)、硼镁铁石矿[(Mg，Fe)2Fe(BO3)O2]、钠硼解石矿[NaCa[B5O7(OH)4]·6H2O]以及含硼天然矿物加工过程产生的硼泥中的一种或多种；其中，硼化合物或含硼天然矿物的添加量以重量百分比计为0～30重量％。
上述碱土金属氧化物包括氧化钙或氧化镁；上述碱金属或碱土金属的盐类化合物包括氯化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐以及磷酸盐中的一种或多种，含碱金属或碱土金属的矿物包括白云石(碳酸钙镁)或蛇纹石(富镁硅酸盐矿)；上述碱金属或碱土金属氟化物或含氟矿物包括氟化钠、氟钙、萤石、磷矿石(氟磷酸钙(Ca5(PO4)3F))以及磷石膏中的一种或多种。
当硼化合物或含硼天然矿物的添加量按重量百分比计大于10％(折合含硼量大于0.01％～0.15％)的钾长石热分解为钾镁钙含硼肥料，需要复配其它营养物质来调节肥料养分中的硼含量范围，以避免农田施用微量硼肥营养过量造成对作物的毒性伤害。考虑到当农用肥料过量施用，造成过量硼对作物的微量元素毒性，按照每亩施用50～100kg钾长石热分解钾钙镁肥计算，制备过程中含硼低熔点助剂的添加量应控制在折合含硼量0.005～0.15kg，最优为0.019～0.037kg，或折合硼砂或硼酸0.05kg～0.5kg，最优为0.125kg～0.25kg，或折合硼泥12.5kg～15kg，最优为2.5kg～7.5kg。
上述氧化物、氯化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐，包括按重量百分比计：氧化钙或碳酸钙(石灰石)或碳酸氢钙为20％～35％，无水氯化钙8％～50％、硫酸钙或硝酸钙为14％～32％，氧化镁或碳酸镁或碳酸氢镁为15％～40％，氯化镁或硫酸镁或硝酸镁为7％～50％，碳酸钠或碳酸氢钠或氯化钠或硫酸钠或硝酸钠为5％～25％，碳酸钾或碳酸氢钾或氯化钾或硫酸钾或硝酸钾为2％～15％；上述白云石或蛇纹石按重量百分比计为10％～45％；上述氟化钠、氟钙、萤石、磷矿石(氟磷酸钙(Ca5(PO4)3F))以及磷石膏按重量百分比计为0～25％，最优为0.5～5％。
上述还原性助燃炭源物质还包括锯末、林业间伐材、废材树枝残叶、籽实壳、秸秆(如水稻、小麦、玉米、棉花秸秆)、废纸张、农产品加工固体残渣、畜禽固体废弃物的可资源化利用的资源以及有机物高分子再生材料(如回收农膜塑料)中的一种或多种，它们作为添加的助燃炭源物质，其添加量按重量百分比计，以折合焦炭或煤5％～30％为最佳。
分解钾长石时添加含硼低熔点助熔剂进行热分解来制备钾镁钙肥，结合添加碱土金属氧化物、碱金属或碱土金属的盐类化合物或含碱金属或碱土金属的矿物，能够更进一步地改善难熔组分的润湿性，促进热分解的熔化速度并提高熔化的均匀性，同时可减少热分解过程中硼元素在高温下的挥发损失。
在制粒过程利用无机酸造粒活化剂的初期低温活化作用，引发萤石、碱金属或碱土金属氟化合物在制粒过程初期破坏钾长石的Si-Al-O网架结构，其过程即使产生游离的氟离子也能与碱金属或碱土金属化合，从而可减少或避免氟的污染；通过改善难熔组分的热分解润湿性，可促进热分解的熔化速度和提高熔化的均匀性，从而在更大程度上充分提高钾长石中钾的转化率。
添加还原性助燃炭源物质，可加速具有酸性的钾长石及助熔剂均混颗粒的热分解而达到所需高温，同时，形成C以及CO和碱性物的综合热分解氛围，发挥其还原作用，从而可明显降低钾长石的分解反应温度。
上述750～1000℃温度下的煅烧过程，其中当温度在500～600℃附近，煅烧物开始熔融，温度在800℃左右经过10至数10分钟熔融物便呈现熔胶状；在700～900℃温度条件下，最优为750～850℃；30～80分钟后，钾长石的钾转化率达95％以上；当温度达1000℃以上时，物料出现烧结现象反而降低溶出率。
上述高温煅烧过程采用高温立窑、隧道高温窑以及回转窑(包括湿法或干法或半干法回转窑)中的一种。
其中，回转窑高温煅烧过程的还原性助燃炭源物质优选煤或焦炭，除此之外，将钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目均匀混合后，直接将均匀混合的粉体喷洒到高温炉，同时喷煤或焦炭粉，进行高温煅烧；或者，将钾长石和助熔剂的100目～320目均匀混合的粉体进行制浆或造粒后，采用湿法或半干法回转窑工艺过程，将钾长石和助熔剂均匀混合的浆或半湿颗粒喷到高温回转窑内，同时喷煤或焦炭粉，进行高温煅烧；在750～1000℃的煅烧过程中，500～600℃温度附近物料开始熔融，800℃左右经过10至数10分钟熔融的物料呈现熔胶状；在700～900℃温度条件下，最优为750～850℃，煅烧20～50分钟，钾长石的钾转化率达95％以上。当温度达1000℃以上时，物料出现烧结现象反而降低溶出率。回转窑煅烧法，生产效率高，煅烧时间短，均匀充分。
实施例1
分别将物料钾长石、助熔剂初步破碎至10mm以下；
以重量百分比计，取钾长石20％～30％，其余计量添加下列助熔剂：三氧化二硼、硼砂(硼酸钠)以及硼酸或硼砂矿(Na2B4O7·10H2O)的一种或多种10～30％，白云石(碳酸钙镁)和/或蛇纹石(富镁硅酸盐矿)10％～45％，无水氯化钙8％～50％和/或硫酸钙14％～32％，碳酸钾、碳酸氢钾以及氯化钾或硫酸钾中的一种或多种2％～15％，氟化钠和/或氟钙或萤石0～25％(最优为0.5～5％)，煤或焦炭5％；将混合的钾长石和上述助剂进一步粉碎至100目～320目的均匀粉体；添加计量重量比为5％～8％的盐酸、硫酸以及磷酸中的一种或多种和适量水，以团聚形成颗粒而不散以及颗粒不沾粘为适量，对钾长石和助剂的均匀混合粉体进行制粒，制备形成酸性的钾长石及助熔剂均混颗粒；于立窑或隧道窑750～850℃高温煅烧酸性的钾长石和助熔剂均混颗粒30～80分钟之后，将煅烧物冷却至室温、研磨均匀，得到钾钙镁肥或含硼钾钙镁肥；其中钾长石的钾转化率达98％以上。
实施例2
分别将物料钾长石、助熔剂初步破碎至10mm以下；
以质量重百分数计量，取钾长石40％～70％，并添加如下助熔剂：硼钙石矿(Ca2B6O11·3H2O)、硼镁石矿(Mg2B2O5·H2O)、硼钙镁石矿(CaMgB6O11·6H2O)以及硼镁铁石矿[(Mg，Fe)2Fe(BO3)O2]中的一种或多种10％；氧化钙或碳酸钙(石灰石)和/或碳酸氢钙5％～20％、白云石和/或蛇纹石5％～10％，氯化镁和/或硫酸镁7％～10％，碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠以及硫酸钠中的一种或多种5％～10％，磷矿石(氟磷酸钙(Ca5(PO4)3F)和/或磷石膏0～25％(最优为0.5～5％)，锯末、林业间伐材、废材树枝残叶、籽实壳、秸秆(如水稻、小麦、玉米、棉花等)、废纸张以及农产品加工固体残渣中的一种或多种，其量以折合焦炭或煤10％为好；将混合的钾长石和助熔剂进一步粉碎至100目～320目的均匀粉体；计量重量比为5％～8％的盐酸、硫酸以及磷酸中的一种或多种和适量水，对钾长石和助熔剂的均匀混合粉体进行制粒，制备形成酸性的钾长石及其助熔剂均混颗粒；
于立窑或隧道窑900～1000℃高温煅烧酸性的钾长石和助熔剂均混颗粒30～80分钟之后，将煅烧物冷却至室温、研磨均匀，得到钾钙镁肥或含硼钾钙镁肥；其中钾长石的钾转化率达96％以上。
当温度达1000℃以上时，物料出现烧结现象反而降低溶出率。
实施例3
分别将物料钾长石、助熔剂初步破碎至10mm以下；
以重量百分数计量，取钾长石30％～50％；添加如下助熔剂：硼天然矿物如钠硼解石矿[NaCa[B5O7(OH)4]·6H2O]、含硼化合物如三氧化二硼或硼酸或硼砂、以及硼泥中的一种或多种5％；白云石和/或蛇纹石10％～40％，碳酸钠、碳酸氢钠或氯化钠以及硫酸钠中的一种或多种共占5％～25％，畜禽固体废弃物添加量折合焦炭或煤10％；将上述混合的物料进一步粉碎至100目～320目的均匀粉体；计量重量比为5％～8％的盐酸、硫酸以及磷酸中的一种或多种和适量水，对上述钾长石和助熔剂的均匀混合粉体进行制粒，制备形成酸性的钾长石及其助熔剂均混颗粒；
于立窑或隧道窑850～950℃高温煅烧酸性的钾长石和助熔剂均混颗粒30～80分钟之后，将煅烧物冷却至室温、研磨均匀，得到钾钙镁肥或含硼钾钙镁肥；其中钾长石的钾转化率达96％以上。
实施例4
分别将物料钾长石、助熔剂初步破碎至10mm以下；
以重量百分数计量，取钾长石40％～50％，添加如下助熔剂：含硼天然矿物加工过程产生的硼泥8％，白云石或蛇纹石10％～35％，碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠以及硫酸钠中的一种或多种共占5％～25％，磷矿石(氟磷酸钙(Ca5(PO4)3F)和/或磷石膏0～25％(最优为0.5～5％)，回收的农膜塑料作为添加炭源，以添加量折合焦炭或煤8％为好；进一步将上述混合的物料粉碎至100目～320目混合均匀成粉体；计量重量比为5％～8％的盐酸、硫酸以及磷酸中的一种或多种和适量水，对钾长石和助剂的均匀混合粉体进行制粒，制备形成酸性的钾长石及其助熔剂均混颗粒；
于立窑或隧道窑850～950℃高温煅烧酸性的钾长石和助熔剂均混颗粒30～80分钟之后，将煅烧物冷却至室温、研磨均匀，得到钾钙镁肥或含硼钾钙镁肥；其中钾长石的钾转化率达95％以上。
实施例5
依照实施例1、实施例2、实施例3以及实施例4中的任意一个，分别将物料钾长石、助熔剂初步破碎至10mm以下，除不添加还原性助燃炭源物质以外，以重量百分比计，取钾长石和助熔剂并混合，进一步粉碎至100目～320目均匀混合粉体，进一步计量重量比为5％～8％的盐酸、硫酸以及磷酸中的一种或多种；再加入重量比为10～25％的水，将上述钾长石和助熔剂的均匀混合粉体制成酸性的钾长石和助熔剂均混颗粒；或者，调节水重量比为30～50％，将上述钾长石和助熔剂的均匀混合粉体制成酸性的钾长石和助熔剂均混浆料，然后，使用湿法或干法或半干法将酸性的钾长石和助熔剂均混颗粒或浆料加入回转窑进行高温煅烧。
在回转窑高温煅烧过程的还原性助燃炭源物质优选煤或焦炭粉。
除此以外，直接将钾长石和助熔剂的均匀混合粉体喷粉到高温回转窑内，同时喷煤或焦炭粉，进行回转窑高温煅烧。
或将钾长石和助熔剂的100目～320目均匀混合粉体进行制浆或造粒后，采用湿法或半干法回转窑工艺过程，将钾长石和助熔剂均匀混合的浆或半湿颗粒喷到高温回转窑内，同时喷煤或焦炭粉，进行湿法或半干法回转窑高温煅烧；在700～900℃条件下，最优为750～850℃，煅烧20～50分钟；当500～600℃温度附近煅烧物开始熔融，800℃左右经过10至数10分钟呈现熔胶状；其中钾长石的钾转化率达95％以上。
当温度达1000℃以上时，物料出现烧结现象反而降低溶出率。
本发明所取得的技术效果是，在相同条件下，能获得较高的可溶性钾的提取率，其最高提取率由助熔剂的最佳配比决定。相比单一助熔剂，钾长石添加含硼低熔点助剂热分解制备钾镁钙肥，结合添加碱土金属氧化物、或碱金属或碱土金属的盐类化合物或矿物，添加含硼低熔点助剂，能够更进一步地改善难熔组分的润湿性，促进熔化速度和提高热分解熔化均匀性，同时减少热分解过程中硼元素的高温挥发损失。
在制粒过程利用无机酸的初期低温活化作用，引发萤石或碱金属或碱土金属的氟化合物，在制粒过程初期破坏钾长石的Si-Al-O网架结构，其过程即使产生游离氟离子也能够与碱金属或碱土金属化合避免减少污染；改善难熔组分的热分解润湿性，促进熔化速度和提高热分解熔化均匀性，更大程度上能够充分提高钾长石钾的转化率。
本发明通过添加还原性助燃炭源物质，助燃加速具有酸性的钾长石及助熔剂均混颗粒的热分解达到所需高温，同时，形成C以及CO和碱性的综合热分解氛围，发挥其还原作用，能够明显降低钾长石的分解反应温度。
依照本发明，使得钾的提取率可提高5～10％以上，同时能够适当降低煅烧温度和缩短煅烧时间，降低能耗。且该生产过程无二次污染产生，具有很好的社会效益。
Claims (10)
1.一种通过分解钾长石制备可溶性钾肥的方法，原材料包括钾长石、主要含碱金属或碱土金属的助熔剂，其特征在于，该助熔剂还含有硼化合物或含硼的天然矿物；该方法包括：
分别将包括钾长石和助熔剂物料初步破碎至10mm以下；
原材料以重量百分比计，钾长石含量为20％～70％，剩下计量添加所述助熔剂，将混入的钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目并混合均匀，将均匀混合的粉体喷洒到高温炉，于750～1000℃温度煅烧30～80分钟；然后将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到含硼及含碱金属或碱土金属的钾肥。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述助熔剂还包括还原性助燃炭源物质，该还原性助燃炭源物质包含煤粉或焦炭粉；该方法在将均匀混合的粉体喷洒到高温炉后，还喷所述煤粉或所述焦炭粉，然后进行所述750～1000℃温度煅烧30～80分钟及其后的各步骤。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原材料还包括无机酸的酸造粒活化剂；该方法在将混入的钾长石和助熔剂粉碎至100目～320目并混合均匀后，还包括：
按重量百分比计添加1％～8％的所述酸造粒活化剂和10～25％的水，以团聚形成颗粒而不散以及颗粒不沾粘为适量，制成酸性的钾长石及所述助熔剂之均混颗粒；或调节水用量30～50％，制成酸性的钾长石和助熔剂均混浆料；
然后于750～1000℃温度煅烧所述均混颗粒或所述均混浆料30～80分钟之后，将煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到含硼及含碱金属或碱土金属的钾肥。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述无机酸的酸造粒活化剂包括硫酸、盐酸、硝酸以及磷酸的酸造粒活化剂；所述助熔剂还包括还原性助燃炭源物质，该还原性助燃炭源物质包含煤粉或焦炭粉；
该方法于750～1000℃温度煅烧所述均混颗粒或所述均混浆料中，还包括喷所述煤粉或所述焦炭粉，然后进行煅烧30～80分钟及其后的各步骤。
5.按照权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述助熔剂包含的碱金属或碱土金属，具体通过包括碱土金属氧化物、碱金属或碱土金属的盐类化合物或含碱金属或碱土金属的矿物、碱金属或碱土金属氟化物、含氟矿物中的一种或多种来实现；其中，该碱金属优选钾或钠，该碱土金属优选钙或镁；
该方法中，将所述煅烧物冷却至室温，并研磨均匀，得到硅钾肥或钾钙镁肥或含硼钾钙镁肥。
6.按照权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述硼化合物包括三氧化二硼、硼酸钠、硼酸中的一种或多种；所述含硼天然矿物包括硼砂矿、硼钙石矿、硼镁石矿、硼钙镁石矿、硼镁铁石矿、钠硼解石矿以及含硼天然矿物加工过程产生的硼泥中的一种或多种；
所述硼化合物或含硼天然矿物以重量百分比计为0～30％的添加量；按每亩施用50～100kg钾长石热分解钾钙镁肥计算，制备过程中含硼低熔点助剂的添加量控制在折合含硼量0.005～0.15kg，优选为0.019～0.037kg，或折合硼砂或硼酸0.05kg～0.5kg，优选为0.125kg～0.25kg，或折合硼泥12.5kg～15kg，优选为2.5kg～7.5kg。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述碱土金属氧化物包括氧化钙或氧化镁；所述碱金属或碱土金属的盐类化合物包括氯化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐以及磷酸盐中的一种或多种，所述含碱金属或碱土金属的矿物包括白云石或蛇纹石；所述碱金属或碱土金属氟化物或所述含氟矿物包括氟化钠、氟钙、萤石、磷矿石以及磷石膏中的一种或多种。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述氧化物、氯化物、碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐以及磷酸盐，包括按重量百分比计：氧化钙或碳酸钙或碳酸氢钙为20％～35％，无水氯化钙8％～50％、硫酸钙或硝酸钙为14％～32％，氧化镁或碳酸镁或碳酸氢镁为15％～40％，氯化镁或硫酸镁或硝酸镁为7％～50％，碳酸钠或碳酸氢钠或氯化钠或硫酸钠或硝酸钠为5％～25％，碳酸钾或碳酸氢钾或氯化钾或硫酸钾或硝酸钾为2％～15％；上述白云石或蛇纹石按重量百分比计为10％～45％；上述氟化钠、氟钙、萤石、磷矿石以及磷石膏按重量百分比计为0～25％，最优为0.5～5％。
9.按照权利要求2或4所述的方法，其特征在于，
所述还原性助燃炭源物质还包括锯末、林业间伐材、废材树枝残叶、籽实壳、秸秆、废纸张、农产品加工固体残渣、畜禽固体废弃物的可资源化利用的资源以及有机物高分子再生材料中的一种或多种，所述还原性助燃炭源物质作为添加的助燃炭源物质，添加量按重量百分比计以折合焦炭或煤5％～30％为最佳。
10.按照权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述750～1000℃温度煅烧的过程采用高温立窑、隧道高温窑以及回转窑中的一种，其中回转窑包括湿法或干法或半干法回转窑中的一种。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190104 |
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