[發明專利]磷尾礦和鉀長石的資源化綜合利用方法

在審

• 申請號: 202110431793.2
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113173584A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 馬家玉;鄧裕軒;周俊鋒;王存文;汪鐵林;呂仁亮;覃遠航;吳再坤
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C01B33/10
• 分類號: C01B33/10;C05G1/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉洋;崔友明

本發明公開了磷尾礦和鉀長石的資源化綜合利用方法，包括以下步驟：將研磨后的磷尾礦、鉀長石與鈣鹽按比例混合后在200―800℃下焙燒活化1―5小時得到混合礦；將所得混合礦與鹽酸在20?60℃下酸浸反應，0.5?3小時后固液分離，得到浸出渣和浸出液；將所得浸出液在?20?25℃下冷卻結晶1?6小時后固液分離，得濾液和氟硅酸鉀；將所得濾液依次進行硫酸除鈣、氨水分步中和除鋁、鐵、鎂雜質后得到精制濾液；將所得精制濾液補磷后進行蒸發濃縮，制備得高濃度NPK復合肥。本發明不外加氟化物腐蝕鉀長石，低溫浸出即可獲得可溶性鉀，進而制備出了NPK復合肥。同時利用氟硅酸鉀溶解度較低的特點避免了后續固液分離氟硅酸鉀結晶析出從而堵塞管道的難題。

技術領域

本發明屬于無機化工技術領域，具體涉及磷尾礦和鉀長石的資源化綜合利用方法。

背景技術

磷尾礦是指采選礦企業利用一定技術條件下選礦精礦以后所產生的“廢棄物”,它屬于工業廢棄材料中的礦業固體廢棄物。隨著我國磷化工行業的不斷發展壯大,每年產生大量磷尾礦。目前,對于磷尾礦的處理及利用還未得到有效方法。廢棄的磷尾礦堆砌,不僅占用土地,對周圍的環境造成嚴重的污染,還造成尾礦中大量有用元素的流失。尾礦作為潛在的“二次礦產資源”,可綜合回收其中的有用元素磷,制備出一系列低附加值或高附加值的材料,對尾礦的綜合利用不僅能解決堆放問題,環境污染問題,還能保證礦產資源的可持續發展,促進社會的發展,取得重要的經濟效益。當前我國磷化工企業面臨著資源和環境的雙重壓力，可持續發展受到嚴重挑戰；產業鏈不夠完善、產品結構不夠豐富、產品附加值較低。目前缺乏有效技術進行磷尾礦的高值化利用，實現上下游產業的合理銜接。

鉀長石是典型的非水溶性含鉀礦床，在我國分布廣泛，儲量大。鉀長石具有穩定的四面體結構，一般的酸、堿都難以將其分解，因此如何從鉀長石中中高效、環保、經濟地提取可溶性鉀已成為當前研究的重要課題。據文獻報道，可外加含氟物質腐蝕鉀長石來提取可溶性鉀，但氟具有強腐蝕性及危險性，給實驗設備及操作帶來很大困難，特別是會有一部分氟進入到溶液，給后續除氟及產品質量帶來了極大地困難。再者，磷尾礦中含有一定量的氟，由于氟硅酸鉀(K2SiF6)溶解度較低，酸浸液中的鉀、氟在室溫下極易以K2SiF6的形式結晶析出，堵塞管道。可考慮將K2SiF6先結晶出來，而且K2SiF6是一種重要的鉀鹽產品，廣泛用于木材防腐、陶瓷制造、鋁和鎂冶煉、光學玻璃制造、云母合成及瓷釉制造等方面。此外，通過K2SiF6也可制備高附加值的硫酸鉀、無水氟化氫、磷酸二氫鉀等產品。

磷肥、鉀肥作為農作物的營養元素肥料，在農作物的生命代謝過程中有極其重要的作用。但在我國，磷肥、鉀肥及其復合肥料的產量與用量不足，施用化肥的氮磷鉀比例嚴重失調，其主要原因是我國磷礦與鉀礦資源綜合利用率低導致我國化肥生產中磷肥或含磷鉀高的復合肥料比例太低。

鉀的提取主要來源于可溶性鉀鹽礦床，但我國嚴重缺乏。據統計，2012年世界水溶性鉀鹽儲量折合K2O為95.52億噸，中國2.1億噸，約占世界總儲量2.2％，主要分布在青海察爾汗鹽湖和新疆羅布泊鹽湖，不便于開發利用。而我國非水溶性含鉀礦床儲量豐富，儲量超過200億噸，多分布在中部及東部農業發達地區。

發明內容

本發明目的在于為磷尾礦和鉀長石提供一種資源化綜合利用方法，同時得到氟硅酸鉀和NPK復合肥。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

磷尾礦和鉀長石的資源化綜合利用方法，包括以下步驟：

(1)焙燒：將研磨后的磷尾礦、鉀長石與鈣鹽按比例混合后在200―800℃下焙燒活化1―5小時得到混合礦；

(2)酸浸：將所得混合礦與鹽酸在20-60℃下酸浸反應，0.5-3小時后固液分離，得到浸出渣和浸出液；

(3)冷卻結晶：將所得浸出液在-20-25℃下冷卻結晶1-6小時后固液分離，得濾液和氟硅酸鉀；