贵州某含钾页岩制备钾肥试验研究.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R l N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 贵州某含钾页岩制备钾肥试验研究① 李帅1 ’2 ，张杰1 ”，倪元1 ”，宋春玉1 ”，杨国峰1 2 1 ．贵州大学矿业学院，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 ；2 ．贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 摘要针对贵州某地的含钾页岩，开展了制备钾肥试验研究。其中提钾试验过程按照前期确定的较佳工艺流程进行，制备钾肥 时先除去杂质c a 2 后，再加入一定浓度的磷酸和氨水，得到的3 号产品指标为N9 ．7 4 ％、P 2 0 ，1 4 ．5 8 ％、K O5 ．5 0 ％，达到了我国复 混肥料的指标要求。另外，也对页岩进行了可溶性钾、缓效钾、速效钾的测定，指出可将页岩直接破碎当作肥料用。 关键词含钾页岩；提钾；钾肥 中圈分类号T F l l l文献标识码A 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 3 5 0 0 2 贵州难溶性含钾矿物资源比较丰富，尤其是含钾 页岩矿物的储量很大。开发利用这类难溶性含钾矿物 来生产钾肥，一直是一个较重要的研究课题。 罗怡‘1 1 等提出以含钾页岩、石灰、褐煤为原料，利 用高压浸出并回收含钾页岩中的钾，再使其与褐煤作 用，便可生成含腐植酸钾肥。刘杰。2o 等针对朝阳地区 富钾页岩矿样，证明了氢氟酸在常温常压下可以破环 页岩中主要含钾矿物钾长石和云母的晶体结构，反应 生成A l 、K 、S i F 。等成分，K 就以可溶性盐的形式 进入溶液中，其中最佳浸出率为9 4 ．0 2 8 ％。刘杰。3o 等 研究了利用高压水热法在助剂C a O 作用下从富钾页 岩中提钾的过程，得出最佳提钾条件原料磨矿粒度在 9 0 ％以上，在高温高压下浸出4h ，钾浸出率达到9 5 ％ 以上。韩跃新H 1 等通过对质量配比为m N a O H m 页岩 0 ．7 1 的混合物料在6 0 0o C 条件下焙烧2 h ，之后用硫酸浸出提钾，浸出率达8 8 ．0 8 ％。杨国 峰”1 等通过对贵州某地含钾页岩的提钾试验研究，得 出较佳工艺条件含钾页岩与助熔剂C a C l 以1 1 ．5 混合，在8 0 0 ℃下焙烧8 0m i n ，之后再用浸出剂H o 常 温下浸出6 0m i n ，钾浸出率达9 2 ．0 5 ％。 本文在杨国峰∞o 等前期研究基础之上，针对贵州 某地的含钾页岩，开展制备钾肥的进一步试验研究。 1 试验原料 试验的样品采集于贵州某地，经过破碎、筛分等加 工，部分供化验分析用，剩下的进行煅烧、浸出、制备等 工作。样品主要化学组成见表1 。 经过显微镜下分析，表明页岩中的钾主要以结构 表1页岩化学成分分析 质量分数 ／％ S i 0 2A 1 2 0 3F e 2 0 3 F e OC a O M g OK 2 0N a 2 0 5 6 ．7 61 7 ．2 45 ．2 92 ．0 30 ．7 01 ．7 05 ．0 80 ．0 9 2 钾存在于伊利石矿物层间结构中，即伊利石的结构变 化决定着钾的释放与否。 2 试验原理及提钾流程 页岩与助熔剂氯化钙在焙烧过程中，随着温度的 升高，页岩中水云母等矿物的结晶水和晶格中的氢氧 根失去，使旧的晶格破坏，K 被分解出；温度继续升 高，物料中的晶体渐渐变为非晶体，被分解出的K 也 随之增多。再通过浸取剂便可把分解出的K 转移到 溶液中，除去溶液中的C a ，加入相应比例的磷酸和氨 水，制成复混肥。其具体工艺流程见图1 。 滤渣Z 1 滤渣z 2 滤液L 2 图1 制备钾肥工艺流程 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 5 基金项目贵阳市科技局工业攻关项目 合同字第1 0 6 3 号 ；贵州省教育厅自然科学研究项目 黔科教 2 0 0 9 0 1 3 1 号 作者简介李帅 1 9 8 6 一 ，男，山西人，硕士研究生，主要研究方向为矿物材料加工与利用。 通讯作者张杰 1 9 5 5 一 ，男，山东人，教授，博士生导师，研究方向为应用矿物学及矿物材料。 氨水 警 煅一 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月李帅等贵州某含钾页岩制备钾肥试验研究 根据前期试验研究结论，提钾过程的较佳工艺流程 为页岩粒度大小为一0 ．0 7 4m m 粒级占9 5 ％以上，其与 助熔剂C a C l 的质量配比为1 1 ．5 ，把混合物料放人马 弗炉进行焙烧，焙烧温度与时间分别为8 0 0o C 、8 0m i n ， 之后移入浸出液H o 中进行浸出，浸出温度与时问分别 为2 5 ℃、6 0m i n ，经过抽滤，分解出的K 进人滤液中。 3 钾肥制备过程 试验分别从页岩用量、加入的磷酸浓度和氨水浓 度等影响因素进行制备钾肥的对比试验，在不同的试 验条件下，观察溶液中的结晶现象，过滤烘干，然后测 试产品中氮、磷、钾的含量，试验结果见表2 。 表2 制备钾肥各因素对比试验 从表2 看出，随着页岩矿样用量的增大，钾的浸出率 也随之增大，加入一定浓度和体积的磷酸、氨水后，得到 的产品中钾的含量也是增大的。根据G B1 5 0 6 3 - 2 0 0 9 复 混肥中总养分 N P 0 ， K O 应不低于2 5 ％，单一 养分的含量也应不低于4 ％，得知3 号试验的产品达 到了我国复混肥料的最低要求。 考虑到制备钾肥的经济成本及能耗问题，因此也 对页岩进行了可溶性钾、缓效钾、速效钾的测定。测试 结果为可溶性钾0 ．5 1 ％、缓效钾15 5 1m g ／k g 、速效钾 3 7 0m g ／k g ，根据土壤中缓效钾和速效钾含量大小与农 作物需钾关系表，该页岩的缓效钾和速效钾的供钾水 平都属于极高。所以为了更加经济环保的利用含钾页 岩，对一般需钾农作物来说，可直接把破碎后的页岩当 成钾肥使用。 4 结论 1 贵州的含钾矿物类型全、分布广、层位稳、储量 大，加强含钾矿物的利用研究可以缓解我国缺钾现状。 2 为了开发利用贵州某地的含钾页岩，进行了制 备钾肥试验，得到的3 号产品指标为N9 。7 4 ％、P 2 0 ， 1 4 ．5 8 ％、K 05 ．5 0 ％，达到了我国复混肥料的最低指 标要求。 3 通过对页岩矿样中可溶性钾、缓效钾、速效钾 的测定，可知其属于供钾极高水平，对一般需钾农作物 来说，可把直接破碎后的含钾页岩当作肥料。 参考文献 [ 1 ]罗怡，戴福盛．某地含钾火山岩释钾能力实验研究[ J ] ．昆明 理工大学学报，1 9 9 9 ，2 4 1 8 0 8 3 ， [ 2 ]刘杰，印万忠，韩跃新．硫一氟混酸作用下富钾页岩提钾的机理 研究[ J ] ．矿冶，2 0 0 7 ，1 6 4 1 7 2 1 ． [ 3 ]刘杰，韩跃新，印万忠．富钾页岩的高压水热法提取钾研究 [ J ] ．矿冶，2 0 0 8 ，1 7 4 3 1 3 5 ． [ 4 ] 韩跃新，刘杰，印万忠．富钾页岩的焙烧提钾实验研究[ J ] ．中 国矿业，2 0 0 7 ，1 6 1 0 9 8 1 0 2 ． [ 5 ] 杨国峰，张杰．贵州难溶性含钾页岩提钾试验研究[ J ] ．化工 矿物与加工，2 0 0 8 9 7 9 ． 万方数据