一種促進(jìn)明礬石熱分解提取硫酸鉀的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種促進(jìn)明礬石熱分解提取硫酸鉀的方法，涉及環(huán)保領(lǐng)域，屬于固體廢棄物處理技術(shù)和節(jié)能減排技術(shù)。該方法首先將明礬石與添加劑按配比配料后粉碎，研磨。粉料充分混合后壓塊或造球。然后進(jìn)行焙燒，焙燒后將焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出、過濾。濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶制取鉀鹽。本發(fā)明專利技術(shù)可顯著降低明礬石的熱分解溫度和提高硫酸鉀的提取率，從而提高原料利用率、降低能耗。并且可根據(jù)不同明礬石的反應(yīng)性，調(diào)節(jié)添加劑的種類和加入量，以實(shí)現(xiàn)最佳的原料利用率和最小的尾渣排放量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種促進(jìn)明礬石熱分解提取硫酸鉀的方法
本專利技術(shù)涉及一種促進(jìn)明礬石熱分解提取硫酸鉀的方法，涉及環(huán)保領(lǐng)域，屬于固體廢棄物資源化處理技術(shù)和節(jié)能減排技術(shù)。技術(shù)背景我國是一個農(nóng)業(yè)大國，以不到世界耕地的十分之一的土地養(yǎng)著超過世界20％的人口，為此我國必須不斷提高糧食產(chǎn)量，而鉀肥作為農(nóng)作物必不可少的肥料對農(nóng)作物的生長至關(guān)重要。然而我國的鉀肥消費(fèi)缺口較大，自給率僅有58％，需要大量的進(jìn)口。對鉀肥過分的對外依賴，這威脅著我國的糧食安全，因此，提高國家的自產(chǎn)鉀肥產(chǎn)量是當(dāng)務(wù)之急。目前，我國生產(chǎn)鉀肥的主要原料是鹽湖鹵水，這些鹽湖鹵水主要分布在西部青海、新疆羅布泊等交通不便，基礎(chǔ)設(shè)施落后的地區(qū)，限制了企業(yè)的生產(chǎn)能力，更不能滿足國內(nèi)需求。因此，在充分開發(fā)鹽湖資源和海水鉀鹽資源的基礎(chǔ)上，必須進(jìn)一步開發(fā)非水溶性鉀資源，提高國內(nèi)自產(chǎn)鉀產(chǎn)量，為我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供安全保障。明礬石是一種重要的含鉀礦物，其晶體化學(xué)式為KAl3(SO4)2(OH)6，理論組成為(質(zhì)量分?jǐn)?shù))：Al2O3％＝19.6％，K2O％＝9.4％。明礬石是一種非水溶性的鉀鹽，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，其中的Al、S、O是以穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存在的，在常溫常壓下很難被其他酸堿所溶解。明礬石提取鉀鹽的方法有很多，迄今仍具有重要影響或在持續(xù)研究中的主要有兩種，一種是濕法冶金浸出(王瑞永，礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2012；CN104313301；CN103787396；CN101913633；CN102659156；CN104313304)，但該反應(yīng)消耗硫酸、NaOH的量較大，明礬石利用率較低，污染較大，且在高溫高壓下強(qiáng)酸強(qiáng)堿的存在對反應(yīng)釜的要求較高；第二種是高溫還原焙燒法，這種方法以煤粉、硫磺等作為熱源和還原劑，明礬石分解率高，工藝簡單，因此應(yīng)用前景較好。根據(jù)文獻(xiàn)報道(韓效釗，安徽化工，1996；李達(dá)，礦冶，2016；CN104313346；CN104310435；CN86100806；)，按明礬石：還原劑(煤粉、硫磺等)＝1:(0.03～0.5)配料，在600℃～900℃下焙燒0.5～3h，明礬石的分解率能達(dá)到80％～95％。焙燒產(chǎn)品可直接作為復(fù)合肥或者提鉀原料。但是對于熱分解法制備可溶性鉀鹽，主要存在的問題有：一是焙燒溫度較高，而分解率較低；二是煤粉和硫磺的加入量大，導(dǎo)致工藝成本高，二氧化碳排放增加。文獻(xiàn)也報道了在焙燒體系添加鈣鹽(CN104310435)，但是其中鈣鹽的作用主要是將熱分解過程中釋放的SO2以硫酸鈣的形式固定，避免環(huán)境污染，并沒有涉及促進(jìn)明礬石分解，特別是提高硫酸鉀提取率和降低焙燒溫度的作用。而且文獻(xiàn)沒有相關(guān)添加鈉鹽促進(jìn)焙燒的報道。鑒于此，本專利技術(shù)提出一種添加含鈉和含鈣添加劑的方法，通過調(diào)節(jié)添加劑的種類搭配和加入量，以降低明礬石熱分解溫度和提高硫酸鉀的提取率，從而提高原料利用率、降低能耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供通過加入含鈉和含鈣添加劑的方法，以降低明礬石熱分解溫度和提高硫酸鉀的提取率。該方法可以提高明礬石原料利用率、降低能耗。同時不改變現(xiàn)有的焙燒工藝流程，操作簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。本專利技術(shù)技術(shù)解決方案：一種促進(jìn)明礬石熱分解與提高硫酸鉀提取率的方法，實(shí)現(xiàn)步驟如下：(1)將明礬石及添加劑按配比配料后粉碎，研磨至通過200目篩，并充分混合；(2)將所述步驟(1)中的混合物在5MPa～30MPa壓力下進(jìn)行壓塊或造球；(3)將所述步驟(2)中的壓塊或球團(tuán)在500℃～900℃下進(jìn)行焙燒20min～60min，焙燒氣氛為空氣或隔絕空氣；(4)將所述步驟(3)中的焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨至過100目篩，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出；(5)將所述步驟(4)中的漿料送入過濾工序進(jìn)行過濾，將得到浸出渣和濾液；(6)將所述步驟(5)中的過濾后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶操作，其中結(jié)晶母液返回步驟(5)的浸出工序，蒸發(fā)結(jié)晶后的冷凝水再返回步驟(4)中回用制漿，實(shí)現(xiàn)廢水閉路循環(huán)。所述步驟(1)中添加劑種類包括氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣、氯化鈣、硝酸鈣的一種或一種以上的混合物。所有添加劑的加入量為明礬石質(zhì)量的5％～40％。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)本專利技術(shù)中明礬石焙燒時間短，焙燒溫度低，分解率高，從而提高了原料利用率，同時降低能耗。(2)本專利技術(shù)的處理對象有較廣的適用性，可根據(jù)不同明礬石的反應(yīng)性，調(diào)節(jié)添加劑的種類和加入量，以實(shí)現(xiàn)最佳的原料利用率和最小的尾渣排放量。(3)本專利技術(shù)不改變現(xiàn)有焙燒工藝的任何設(shè)備和流程，具有操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特點(diǎn)。附圖說明圖1為本專利技術(shù)促進(jìn)明礬石熱分解提取硫酸鉀的工藝流程圖；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本專利技術(shù)。但以下的實(shí)施例僅限于解釋本專利技術(shù)，本專利技術(shù)的保護(hù)范圍應(yīng)包括權(quán)利要求的全部內(nèi)容，不僅僅限于本實(shí)施例。本專利技術(shù)的方法是：首先將明礬石及添加劑按配比配料后粉碎，研磨至通過200目篩。粉料充分混合后在5～30MPa的壓力下進(jìn)行壓塊。然后進(jìn)行焙燒，將焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨至過100目篩，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出、過濾。濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶制取鉀鹽。本專利技術(shù)可提高原料利用率，降低能耗。同時，處理對象有較廣的適用性，可根據(jù)不同明礬石的反應(yīng)性，調(diào)節(jié)添加劑的種類的加入量，以實(shí)現(xiàn)最佳的原料利用率和最小的尾渣排放量。實(shí)施例1(1)將明礬石與氧化鈣按配比配料后粉碎，研磨至通過200目篩，氧化鈣的加入量為5％；(2)粉料充分混合后在8MPa的壓力下進(jìn)行壓塊；(3)將壓塊在空氣氣氛、600℃下焙燒60min。(4)焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨至過100目篩，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出、過濾；(5)將過濾后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，其中結(jié)晶母液返回浸出工序，蒸發(fā)結(jié)晶后的冷凝水再返回制漿工序。該實(shí)施例中硫酸鉀提取率為65.5％。在相同條件下，若不加添加劑硫酸鉀的提取率僅為4.8％。750℃不加入添加劑時，提取率為67.3％，對比該實(shí)施例可知，在相同提取率情況下，加入添加劑后焙燒溫度降低了150℃。實(shí)施例2(1)將明礬石與碳酸鈣按配比配料后粉碎，研磨至通過200目篩，氧化鈣的加入量為10％；(2)粉料充分混合后在20MPa的壓力下進(jìn)行壓塊；(3)將壓塊在空氣氣氛、700℃下焙燒60min。(4)焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨至過100目篩，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出、過濾；(5)將過濾后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，其中結(jié)晶母液返回浸出工序，蒸發(fā)結(jié)晶后的冷凝水再返回制漿工序。該實(shí)施例中硫酸鉀提取率為71.1％。在相同條件下，若不加添加劑硫酸鉀的提取率僅為38.9％。900℃不加入添加劑時，提取率為75.5％，對比該實(shí)施例可知，在相同提取率情況下，加入添加劑后焙燒溫度降低了200℃。實(shí)施例3(1)將明礬石與氧化鈣按配比配料后粉碎，研磨至通過200目篩，氧化鈣的加入量為10％；(2)粉料充分混合后在15MPa的壓力下進(jìn)行壓塊；(3)將壓塊在空氣氣氛、700℃下焙燒60min。(4)焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨至過100目篩，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出、過濾；(5)將過濾后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，其中結(jié)晶母液返回浸出工序，蒸發(fā)結(jié)晶后的冷凝水再返回制漿工序。該實(shí)施例中硫酸鉀提取率為90.3％。在相同條件下，若不加添加劑硫酸鉀的提取率僅為4.8％。實(shí)施例4(1)將明礬石與氧化鈣和氫氧化鈣按配比本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種促進(jìn)明礬石熱分解與提高硫酸鉀提取率的方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：(1)將明礬石及添加劑按配比配料后粉碎，研磨至通過200目篩，并充分混合；(2)將所述步驟(1)中的混合物在5MPa～30MPa壓力下進(jìn)行壓塊或造球；(3)將所述步驟(2)中的壓塊或球團(tuán)在500℃～900℃下進(jìn)行焙燒20min～60min，焙燒氣氛為空氣或隔絕空氣；(4)將所述步驟(3)中的焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨至過100目篩，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出；(5)將所述步驟(4)中的漿料送入過濾工序進(jìn)行過濾，將得到浸出渣和濾液；(6)將所述步驟(5)中的過濾后的濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶操作，其中結(jié)晶母液返回步驟(5)的浸出工序，蒸發(fā)結(jié)晶后的冷凝水再返回步驟(4)中回用制漿，實(shí)現(xiàn)廢水閉路循環(huán)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種促進(jìn)明礬石熱分解與提高硫酸鉀提取率的方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：(1)將明礬石及添加劑按配比配料后粉碎，研磨至通過200目篩，并充分混合；(2)將所述步驟(1)中的混合物在5MPa～30MPa壓力下進(jìn)行壓塊或造球；(3)將所述步驟(2)中的壓塊或球團(tuán)在500℃～900℃下進(jìn)行焙燒20min～60min，焙燒氣氛為空氣或隔絕空氣；(4)將所述步驟(3)中的焙燒產(chǎn)物粉碎、研磨至過100目篩，并與水制成漿料，進(jìn)行混合攪拌浸出；(5)將所述步驟(4)中的漿料...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鐘怡瑋，郭占成，高金濤，孟龍，
申請(專利權(quán))人：北京科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11