[發明專利]一種利用機械活化從鉀長石制取富鉀溶液的方法

有效

• 申請號: 201410443316.8
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104193424B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 梁斌;上官文杰;岳海榮;李春;呂莉;謝和平
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C05D1/00
• 分類號: C05D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用機械活化從鉀長石制取富鉀溶液的方法。所述方法主要內容包括：將預處理的鉀長石粉末與鈣鹽混合，在少量水存在情況下進行機械活化，將機械活化后的料液送入分離設備進行固液分離，固相為硅鋁酸鹽，液相為富鉀溶液。本發明中采用的方法的優勢在于工藝流程簡單，低溫活化，無尾氣排放，具有非常好的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于礦石浸提技術領域，具體涉及一種利用機械活化從鉀長石制取富鉀溶液的方法。

背景技術

鉀是作物生長需要的重要元素，也是土壤中影響作物產量的關鍵元素之一。作物只能吸收水溶性鉀，對于水不溶鉀礦石不能直接被作物吸收。中國是世界鉀鹽消費大國，消耗量約占世界總量的20%。目前世界上一般以水溶性鉀鹽礦物為原料制造鉀肥，但中國的水溶性鉀礦產資源僅占世界的0.29％，進口依賴度高。在最近很長的一段時期內，中國在鉀肥產量不斷增長的同時，進口量也呈上升趨勢，鉀肥進口依存度一度高達80%，顯然不利于農業的可持續發展。中國鉀肥需求量一直以高于氮肥和磷肥的速度增長，盡管大型鉀肥項目2009年已投產，但仍有62％的缺口，2006～2010年世界鉀肥產能年均增長2.1％，增長緩慢，壟斷格局未變，進口鉀肥價格仍決定著國內市場價格。

現在所使用的鉀鹽主要來自于水溶性的鉀鹽礦，其中96％分布在加拿大、法國、德國、美國等國家和地區，而大多數發展中國家和地區，水溶性鉀鹽資源很少。我國水溶性的鉀鹽礦大多分布在青海、新疆、西藏等地，開發難度大。面對我國鉀肥日益緊張的局面，開發利用難溶性鉀礦資源生產鉀肥，具有極為重要的意義。

中國非水溶性鉀礦石資源豐富，總量超過2×10¹⁰t，其中主要為鉀長石和云母礦藏。曾經有很多研究機構開展了鉀長石加工鉀肥的研究，但都因能耗高沒有投入工業生產。目前中國探明的鉀長石礦源達60個，其儲量約達79.14億t，按平均含量折算成氧化鉀儲量約為9.20億t，如果開采利用可以滿足國內鉀肥需求100年。

鉀長石是網狀結構的硅鋁酸鹽，K⁺存在與硅鋁酸鹽網格結構中，由于電荷平衡原因，不能直接水浸出來，是水不溶性鉀鹽。目前公布的和報到的鉀長石利用的技術包括熱法活化、水熱活化、堿活化和強酸活化等方法，通過活化破壞硅鋁酸鹽結構，使鉀離子游離分解出來。高溫活化能耗高，經濟性差；堿活化和強酸活化成本高，同時帶來環境問題。

窯灰鉀肥法是少數工業化實踐的從鉀長石生產鉀肥的方法，可以同時聯產水泥。將鉀長石摻入到水泥配料中一起高溫焙燒，煅燒溫度為1350℃，部分鉀揮發進入窯灰，將窯灰收集起來制得窯灰鉀肥（馬鴻文，礦產綜合利用，1998）。窯灰鉀肥的優點是有效K₂O含量有較大提高，且聯產水泥，有較好的經濟效益。缺點是產量受水泥生產規模的限制。另外窯灰鉀肥堿性強，易揚灰，給運輸和使用帶來不便。

山西聞喜縣鉀肥廠以鉀長石、石灰石、螢石、焦炭為原料，采用高爐冶煉法回收揮發K₂O 制K₂CO₃ , 爐渣再與石膏焙燒制白水泥。缺點是生產規模受白水泥的需求量限制，此外白水泥對原料中的鐵、硫含量也有較高要求8%（申軍，化工礦物與加工，2000）。高溫法普遍存在能耗高，CO₂排放量大，產品有效鉀含量低等問題。

劉杰等（劉杰，礦冶，2008）在2008年、馬鴻文教授（馬鴻文，硅酸鹽學報，2006）在2006年利用高壓水熱法以CaO為助劑提取不溶性鉀。反應在432~523K（1.1~34Ma）于襯鎳的反應釜中進行，并保溫0~20h，該法操作在高溫高壓下進行，對設備有較高的要求。

鉀長石在600~1200℃下能與助劑發生熱分解反應生成水溶性鉀鹽, 然后用水浸取分離鉀鹽。常用助劑有氟化物、CaO或者CaCO3與CaSO4等堿性較強的金屬元素的氧化物、氫氧化物、氯化物以及碳酸鹽。焙燒法采用了鉀長石和助劑的體系提取鉀肥，該法的反應溫度很高，有大量的有尾氣需要處理并且能耗很高。