專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用鉀長(zhǎng)石制備礦物鉀肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多元素?zé)o機(jī)復(fù)合肥的制備方法，確切地說(shuō)是一種用鉀長(zhǎng)石為原料，磷礦石為助劑，常溫常壓制備礦物鉀肥的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)鉀資源并不豐富，可溶性鉀資源嚴(yán)重不足。鉀長(zhǎng)石是制備無(wú)機(jī)鉀肥的主要原料。目前較典型的提鉀工藝有(1)高溫反應(yīng)體系包括燒結(jié)法、高溫熔融法和高爐冶煉法。高溫反應(yīng)體系是指將鉀長(zhǎng)石與助劑或者添加劑按照配比混合后在約900 1500°C的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，使不溶性鉀轉(zhuǎn)變成可溶性或者枸溶性鉀。主要缺點(diǎn)為能耗過(guò)高，無(wú)經(jīng)濟(jì)效益。( 氫氟酸分解體系氫氟酸分解體系是鉀長(zhǎng)石與氫氟酸在低溫條件下進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)破壞鉀長(zhǎng)石的結(jié)構(gòu)，從而獲得可溶性鉀。該方法大大降低了能耗，但由于生產(chǎn)過(guò)程中含氟化合物的強(qiáng)腐蝕性使得設(shè)備的投資成本大大增加，同時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，工業(yè)化難度很大。( 微生物分解體系微生物分解技術(shù)是一種利用微生物菌種與鉀長(zhǎng)石發(fā)生生化反應(yīng)來(lái)分解鉀長(zhǎng)石的現(xiàn)代化生物方法，具有工藝流程短、污染小等特點(diǎn)，但其突出缺點(diǎn)是菌種的生存能力較弱、菌種培養(yǎng)的周期太長(zhǎng)、分解速率過(guò)慢、鉀溶出率過(guò)低，使其目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。(4)離子交換反應(yīng)體系近年來(lái)，申請(qǐng)人對(duì)鉀長(zhǎng)石進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，從而對(duì)鉀長(zhǎng)石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有了深入的認(rèn)識(shí)，離子交換法提鉀工藝，分別采取高溫、低溫兩種路線提取鉀，高溫路線采取CaCl2與鉀長(zhǎng)石混合，在CaCl2熔點(diǎn)溫度以上，Ca2+離子能夠同鉀長(zhǎng)石架狀結(jié)構(gòu)中的離子進(jìn)行交換。低溫路線采取鉀長(zhǎng)石與磷礦粉共酸浸，溫度在 160°C 250°C，利用無(wú)機(jī)酸分解磷礦使磷礦中非水溶性的磷轉(zhuǎn)化為水溶性的磷，再利用磷礦分解產(chǎn)生的水溶性的鈣與鉀長(zhǎng)石中鉀發(fā)生離子交換使鉀長(zhǎng)石中非水溶性的鉀轉(zhuǎn)化為水溶性的鉀，同時(shí)磷礦分解產(chǎn)物HF破壞分解鉀長(zhǎng)石。并申請(qǐng)了中國(guó)專(zhuān)利，ZL200610156031. 1、 ZL200710025493. 4。目前為合理、科學(xué)地使用化學(xué)肥料，將養(yǎng)分速效性和長(zhǎng)效性有機(jī)地集成于一體，制備成速效和長(zhǎng)效耦合型含磷礦物鉀肥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在低成本地開(kāi)發(fā)利用鉀長(zhǎng)石，將鉀長(zhǎng)石中的鉀轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙蛔魑镂盏挠行р?，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是不分離活性鉀直接加工礦物肥料以簡(jiǎn)化流程、降低成本。本發(fā)明的思路是耦合離子交換和酸分解機(jī)理，將鉀長(zhǎng)石和磷礦石一道共酸浸，并通過(guò)固液機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)得到礦物磷鉀肥。無(wú)機(jī)酸分解磷礦，得到的主產(chǎn)物-游離的鈣，進(jìn)而置換出鉀長(zhǎng)石的鉀；得到的副產(chǎn)物-HF也分解鉀長(zhǎng)石。同時(shí)，機(jī)械力也誘發(fā)、促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，最終得到速效磷鉀和長(zhǎng)效磷鉀相結(jié)合的礦物磷鉀肥。所謂機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)是通過(guò)機(jī)械力的不同作用方式，如球磨、研磨、壓縮、沖擊、摩擦、剪切、延伸等，引入機(jī)械能量的累積，從而使受力物體的物理化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， 提高其反應(yīng)活性，從而激發(fā)和加速產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案以鉀長(zhǎng)石為原料，磷礦石為助劑，包括粉碎、混合、機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)、中和、分離和干燥各單元過(guò)程，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別是所述的混合是將細(xì)度100-400目 (即粉碎過(guò)100-400目篩)的鉀長(zhǎng)石粉和磷礦石粉按1 0.5-2. 5的質(zhì)量比投入到機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)裝置(如球磨機(jī))中混合，然后加入質(zhì)量百分濃度25-60%的無(wú)機(jī)酸在25-160°C 溫度條件下進(jìn)行機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)(如球磨反應(yīng))2-5小時(shí)，每千克礦粉加無(wú)機(jī)酸1-5L (記作液固比l_5mL/g礦粉)。反應(yīng)結(jié)束后用氨氣或液氨中和至pH值5. 5-6. 5，出料后干燥得礦物磷鉀肥。當(dāng)機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)裝置為球磨機(jī)時(shí)，磨球和礦粉的質(zhì)量比10-20 1，中和后先分離出磨球，再進(jìn)行干燥，得到礦物磷鉀肥。鉀長(zhǎng)石粉和磷礦石粉質(zhì)量比優(yōu)選1 0.8-2。無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量百分濃度優(yōu)選30-50%。液固比優(yōu)選2_4mL/g礦粉。反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選3-4小時(shí)。反應(yīng)溫度優(yōu)選50_140°C。磨球與礦粉質(zhì)量比優(yōu)選14-18 1。所述無(wú)機(jī)酸選自磷酸或鹽酸或硝酸。固液機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后，直接進(jìn)行中和、出料后干燥得產(chǎn)品。本制備方法，基于實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究的成果，設(shè)計(jì)出在溫和的條件下用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，而且在工藝中引入磷礦石，以機(jī)械力作為誘發(fā)力，巧妙地將鈣與鉀離子交換和HF分解鉀長(zhǎng)石集成，簡(jiǎn)化工藝流程，同時(shí)制備出礦物磷鉀肥產(chǎn)物，節(jié)約成本。本制備方法，將原料中磷、鉀轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙蛔魑镂盏挠行Я?、?包括速效磷、鉀和長(zhǎng)效磷、鉀)。產(chǎn)品中速效磷、鉀占有效磷、鉀的含量在20-90%之間可調(diào)；長(zhǎng)效磷、鉀占有效磷、鉀的含量在 10-80%之間可調(diào)。原料中磷、鉀總利用率均在80%以上。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)以球磨化學(xué)反應(yīng)為例，非限定實(shí)施例敘述如下1、原料準(zhǔn)備取鉀長(zhǎng)石(鉀含量以K2O計(jì)11% )、磷礦石(磷含量以P2O5計(jì))分別破碎后球磨，過(guò)200目篩備用。取工業(yè)鹽酸質(zhì)量百分含量30-33%，備用。2、球磨反應(yīng)取鉀長(zhǎng)石粉和磷礦石粉按1 0.8-2的質(zhì)量比混合，加入工業(yè)鹽酸，控制液固比為 2-4mL/g礦粉，磨球與礦粉質(zhì)量比為14-18 1，于50_140°C條件下固液反應(yīng)球磨3_4小時(shí)。3、中和球磨反應(yīng)結(jié)束后，通入氨氣或液氨進(jìn)行中和處理，中和終點(diǎn)至pH值6。4、干燥
0026]中和結(jié)束后，進(jìn)行球料分離，然后將產(chǎn)物干燥得礦物磷鉀肥。本礦物磷鉀肥中速效磷、鉀占有效磷、鉀總含量50-70%，余為長(zhǎng)效磷鉀，含水率< 2%。
權(quán)利要求
1.一種用鉀長(zhǎng)石制備礦物鉀肥的方法，以鉀長(zhǎng)石為原料，磷礦石為助劑，包括粉碎、混合、機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)、中和、分離和干燥，其特征在于所述的混合是將細(xì)度100-400目的鉀長(zhǎng)石粉和磷礦石粉按1 0.5-2. 5的質(zhì)量比混合，然后加入質(zhì)量百分濃度25-60%的無(wú)機(jī)酸在溫度25-160°C條件下進(jìn)行機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)2-5小時(shí)，無(wú)機(jī)酸和礦粉的液固比l_5mL/g礦粉，所述的無(wú)機(jī)酸選自磷酸、鹽酸或硝酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于鉀長(zhǎng)石粉和磷礦石粉質(zhì)量比 1 0.8-2.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于無(wú)機(jī)酸的質(zhì)量百分濃度 30-50% ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于無(wú)機(jī)酸和礦粉的液固比2-4mL/g礦粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)溫度50-140°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)時(shí)間3-4小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于所述的機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)為球磨化學(xué)反應(yīng)，磨球與礦粉質(zhì)量比10-20 1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于磨球與礦粉質(zhì)量比14-18 1。
全文摘要
一種用鉀長(zhǎng)石制備礦物鉀肥的方法，以鉀長(zhǎng)石為原料，磷礦石為助劑，包括粉碎、混合、機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)、中和、分離和干燥，所述的混合是將細(xì)度100-400目的鉀長(zhǎng)石粉和磷礦石粉按1∶0.5-2.5的質(zhì)量比混合，然后加入質(zhì)量百分濃度25-60％的無(wú)機(jī)酸在溫度25-160℃條件下進(jìn)行機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)2-5小時(shí)，無(wú)機(jī)酸和礦粉的液固比1-5ml/g礦粉，所述的無(wú)機(jī)酸選自磷酸、鹽酸或硝酸。本方法將原料中的磷、鉀轉(zhuǎn)變?yōu)槟鼙蛔魑镂盏挠行Я?、?包括速效磷、鉀和長(zhǎng)效磷、鉀)，產(chǎn)品中速效磷、鉀占有效磷、鉀的20-90％并且可調(diào)，余為長(zhǎng)效磷、鉀，原料中磷、鉀總利用率均在80％以上。
文檔編號(hào)C05G1/00GK102432367SQ20111028030
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者姚衛(wèi)棠, 宋陽(yáng), 李煒, 王忠兵, 范德明, 鄭保成, 陳太平, 韓效釗, 黃晗達(dá) 申請(qǐng)人:安徽華岳礦物材料有限公司