[發明專利]一種由凝灰巖制備磷酸鉀的方法

有效

• 申請號: 202011160966.3
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112374478B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 黃濤;宋東平;杜晶;張樹文;金俊勛;周璐璐
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: C01B25/30
• 分類號: C01B25/30
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所(普通合伙) 32113
• 代理人: 朱偉軍

一種由凝灰巖制備磷酸鉀的方法，步驟：先由研磨裝置對凝灰巖研磨，再由篩子過篩，且控制篩子的篩孔孔徑，得到凝灰巖過篩粉末；將凝灰巖過篩粉末引入低溫等離子體反應槽，開啟氧氣曝氣裝置進行氧氣曝氣，同時進行低溫等離子體照射，得到凝灰巖活化粉末；將磷酸水溶液與凝灰巖活化粉末按體積重量比混合并攪拌，再離心分離，取上清液，得到磷酸浸出液；將磷酸浸出液導入低溫等離子體反應槽，先開啟氧氣曝氣裝置進行氧氣曝氣，在氧氣曝氣的同時進行低溫等離子體照射，得到磷酸鉀濁液，而后對磷酸鉀濁液進行離心分離，取上清液并將上清液烘干后研磨，得到粉末狀的磷酸鉀。簡化工藝；體現經濟性；顯著改善鉀元素的回收率，使純度達到99%。

技術領域

本發明屬于凝灰巖資源化利用技術領域，具體涉及一種由凝灰巖制備磷酸鉀的方法。

背景技術

凝灰巖(tuff)是由火山爆發內部熔巖物質噴射在盆地上并經漫長壓結和水化膠結而成，屬于火山碎屑巖的一種，其分布相對廣泛且儲量也較為豐富。在我國，凝灰巖主要由石英、鉀長石、鈉長石和鈣長石四種物質組成，并伴生少量的蒙脫石、沸石、高嶺石和鐵錳礦物等，其中，石英含量最多，而鉀長石的含量通常高于鈉長石以及鈣長石。具體而言：SiO₂(氧化硅)和Al₂O₃(氧化鋁)在凝灰巖中的所占的質量百分比為83％以上，K₂0(氧化鉀)和Na₂O(氧化鈉)在凝灰巖中所占的質量百分比為6％以上。

如業界所知，凝灰巖的化學活性較高，具有不穩定性，可在常溫下與石灰粉混合后發生水化反應，產生凝膠性水化合物。凝灰巖粒內孔隙度和粒間孔隙較為豐富，在高溫和加熱環境下具有一定的膨脹性。

基于凝灰巖中SiO₂和Al₂O₃總含量高且活性強的特點，目前凝灰巖主要用于輕集料、水泥生料配取和混合料、發泡材料的制備、4A沸石(化學式為：Na₁₂Al₁₂Si₁₂O₄₈·27H₂O)制備以及建筑微晶制備等領域，而對于凝灰巖中鉀元素資源化回收有所偏廢并且相關的文獻報道也較為鮮見，尤其是對于如何從凝灰巖中高效回收鉀元素的技術尚處于摸索階段。

發明專利申請公布號CN111533583A推薦的“利用凝灰巖制備復合鉀肥的方法及其產品和應用”對于凝灰巖的資源化回用具有一定的積極意義，并且該專利申請客觀上能體現其說明書第0020段記載的技術效果，例如能利用凝灰巖自身所含成分、制備過程無廢渣、制備過程不涉及三酸(硫酸、鹽酸和硝酸)等等。

但是上述CN111533583A仍存在以下缺憾：一是利用凝灰巖制備的復合鉀肥鉀含量不高；二是制備的復合鉀肥不涉及鉀元素分離、回收、富集、提純過程；三是利用制備的復合鉀肥施肥易將磷灰巖中硅、鋁、鈣、鐵、錳、鈦和礬等元素引入到土壤中。基于上述問題，本發明提出一種高效地從凝灰巖中回收鉀元素并制備高純度磷酸鉀的方法，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。

發明內容

本發明的任務在于提供一種有助于摒棄浮選環節而得以簡化工藝、有利于減少涉及的原料種類而得以體現經濟性、有益于顯著改善鉀元素的回收效果而得以提高回收率、有便于顯著降低雜質而得以提高純度的由凝灰巖制備磷酸鉀的方法。

本發明的任務是這樣來完成的，一種由凝灰巖制備磷酸鉀的方法，包括以下步驟：

A)制備凝灰巖粉末，先由研磨裝置對凝灰巖研磨，再由篩子過篩，并且控制篩子的篩孔孔徑，得到凝灰巖過篩粉末；

B)制備凝灰巖活化粉末，將由步驟A)得到的凝灰巖過篩粉末引入低溫等離子體反應槽Ⅰ，先開啟氧氣曝氣裝置進行氧氣曝氣并且控制氧氣曝氣的工藝參數，在氧氣曝氣的同時進行低溫等離子體照射并且控制低溫等離子體照射的工藝參數，得到凝灰巖活化粉末；