阅读说明：本技术 一种含钾岩石中钾的提取方法 (Method for extracting potassium from potassium-containing rock ) 是由 薛希仕 俞大伟 徐凤 欧阳光前 陈太奇 孙宾宾 张文志 周友进 邹维维 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于含钾岩石处理技术领域,具体涉及一种含钾岩石中钾的提取方法,包括如下步骤：1)一次煅烧；2)冷却：将一次煅烧产物冷却至室温；3)超声波反应：将冷却产物与酸溶液混合,置于超声波反应釜中控制料温为80-100℃进行反应,反应后固液分离,得到固体；4)微波反应：将超声波反应产物与助剂混合,置于微波反应釜中控制料温为120-130℃进行反应；5)二次煅烧；利用本方法具有提高钾溶出率以及活性的特点,同时可处理多种含钾岩石,减少污水排放和热能消耗,缩短处理时间。(The invention belongs to the technical field of potassium-containing rock treatment, and particularly relates to a method for extracting potassium from potassium-containing rock, which comprises the following steps: 1) primary calcination; 2) and (3) cooling: cooling the primary calcined product to room temperature; 3) ultrasonic reaction: mixing the cooled product with an acid solution, placing the mixture in an ultrasonic reaction kettle, controlling the temperature of the material to be 80-100 ℃ for reaction, and carrying out solid-liquid separation after the reaction to obtain a solid; 4) microwave reaction: mixing the ultrasonic reaction product with an auxiliary agent, and placing the mixture in a microwave reaction kettle to react at the temperature of 120 ℃ and 130 ℃; 5) secondary calcination; the method has the characteristics of improving the dissolution rate and activity of potassium, can treat various potassium-containing rocks, reduces sewage discharge and heat energy consumption, and shortens treatment time.)

一种含钾岩石中钾的提取方法

技术领域

本发明属于含钾岩石处理技术领域，具体涉及一种含钾岩石中钾的提取方法。

背景技术

中国可溶性钾矿资源匮乏，且分布极不均匀，但我国不溶性含钾岩石资源储量较大，所以，有效利用不溶性含钾岩石资源是有研究意义的。按照非水溶性含钟岩石的利用工艺过程，可将利用方法分成三块：

一是将含钾岩石磨碎后直接施于农田，但该法资源浪费较大，有效资源无法得以充分利用；

二是高温焙烧法：①火法制缓释钾肥：直接利用钾长石与白云石、石灰石等助剂混合，经高温烧结生产枸溶性钾钙肥、硅复合肥料；比如将磷钾矿用蛇纹石或白云石作助剂，在1400-1500℃高温煅烧制取磷钾复合肥，这种枸溶性钾肥施入土壤后，被植物根部分泌的有机酸缓慢溶解，经离子交换，被植物吸收，营养元素既不容易发生淋溶损失，也不易被土壤中其它化合物所固定。朱云勤等将钾长石和石灰石分别磨成细粉，按等量比配料并充分混匀，然后制成块状生料并烘干，将烘干的生料块放入高温炉内1200℃烧结30min，钾溶出率可达97.1％以上，该法生产的枸溶性钾可缓慢地全部溶出而被植物吸收；②烧结法。韩效钊等利用CaCl₂等作为添加剂与钾长石共烧结，显著的降低反应温度，烧结温度最高900℃，钾溶出率在90-95％以上；但高温焙烧法由于其生产的产品为枸溶性钾，作物对钾的利用率低，且由于含钾岩石中的硅、铝、铁等元素均残存在肥料中，这些元素不能被植物吸收，容易造成土壤的沙化，因此，该方法生产的钾肥应用受到了很大的限制。

三是湿化学法：①压热法：是利用各种浸取剂在150-500℃、0.3-6.1MPa条件下分解钾长石制取可溶性钾盐，但压力大，投资成本高，难以产业化；②热分解水浸法：该方法是利用钾长石在600-1200℃下与助剂发生热分解反应，生成水溶性钾盐，再加水浸提分离钾盐。常用助剂有氟化物、CaO、CaCO₃、CaSO₄、纯碱、烧碱等；邱龙会等利用钾长石(7.5％)与磷灰石(10.25％)混合，先用湿法提取磷酸，除去磷石膏的水后，加入CaCO₃及少量添加剂，在900-950℃下热分解2h，用水浸取硫酸钾，钾分解率可达90-93％；经分析，残渣组成与水泥熟料相近，可直接用作水泥；马鸿文等将不溶性含钾岩石与纯碱或烧碱按一定的比例混合后，在750-850℃下中温烧结，然后以烧碱为配料，98℃水热提取，可制取适用于电子工业生产需要的碳酸钾；但湿化学法原料浪费严重、生产周期长、副产污水排放难。

专利号CN201610907570.8公开了NaCO-NaOH混合碱熔融活化含钾岩石制取低硅X型分子筛的方法，但其对含钾岩石中氧化钾、氧化硅、三氧化二铝、氧化钠、氧化亚铁含量有严格要求，这使得在进行处理时还需要对处理物进行成分检测，造成控制难度大。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种含钾岩石中钾的提取方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：

一种含钾岩石中钾的提取方法，包括如下步骤：

1)一次煅烧：将含钾岩石粉碎至80-200目，按照含钾岩石：骨粉：碳粉＝100：(1-3):(21-23)的比例加入骨粉、碳粉，置于温度为600-700℃条件下煅烧0.5-1h；

2)冷却：将一次煅烧产物冷却至室温；

3)超声波反应：将冷却产物与酸溶液按照固液比为1：(1.2-1.5)的质量比混合，置于超声波反应釜中控制料温为80-100℃进行反应30-50min，反应后固液分离，得到固体；

4)微波反应：将超声波反应产物与助剂按照固液比为1：(1.3-1.7)的质量比混合，置于微波反应釜中控制料温为120-130℃进行反应30-50min；

5)二次煅烧：将微波反应产物置于窑内，在温度为300-500℃条件下煅烧60-120min。

所述碳粉在球磨机转速为500-600r/min和温度为60-80℃进行活化2-3h后取出。

所述含钾岩石由如下重量份原料组成：伊利石5-10份、白榴石3-8份、霞石11-16份、白云母20-25份、绢云母4-9份、明矾石30-40份、钾长石50-60份。

所述超声波的功率为700-900w，频率为25-29kHz。

所述酸溶液为浓度为30-50％的盐酸溶液。

所述助剂由如下重量份原料组成：氯化钙3-7份、碳酸钠1-5份、氯化钠6-10份、酒石酸10-15份。

所述微波功率为5-15kw。

有益效果：

从矿物学角度来讲，常见的非水溶性含钾岩石主要包括钾长石、黑云母、白榴石、伊利石、海绿石、明矾石等，各种非水溶性含钾岩石的分子式及氧化钾含量如表1所示：

表1

利用多种不同结构的矿物，能够利用结构不同的特点以及组分含量不同的特点，相互活化，改善金属离子的迁移；本申请利用骨粉和碳粉，改善矿物的熔融特性，使得可溶性钾快速溶出。

本发明利用超声波效应，使得矿物结构发生变化，再结合酒石酸作为转晶剂，以及配合氯化钙、碳酸钠、氯化钠的交换作用，使得可溶性钾充分溶出，使得部分不溶性钾发生变化，再利用微波处理，以及酸作用，活化矿物中的钾、硅、铝等成分，最后再结合煅烧处理，使得钾进一步溶出，同时利用液体气化效应，提高溶出钾的活性，进而提高钾的利用率。

综上，利用本方法具有提高钾溶出率以及活性的特点，同时可处理多种含钾岩石，减少污水排放和热能消耗，缩短总处理时间，且本发明处理方法简单、易控制，降低了煅烧温度和时间。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

一种含钾岩石中钾的提取方法，包括如下步骤：

1)一次煅烧：将含钾岩石粉碎至200目，按照含钾岩石：骨粉：碳粉＝100：3:23的比例加入骨粉、碳粉，置于温度为700℃条件下煅烧1h；

2)冷却：将一次煅烧产物冷却至室温；

3)超声波反应：将冷却产物与酸溶液按照固液比为1：1.5的质量比混合，置于超声波反应釜中控制料温为100℃进行反应50min，反应后固液分离，得到固体；

4)微波反应：将超声波反应产物与助剂按照固液比为1：1.7的质量比混合，置于微波反应釜中控制料温为130℃进行反应50min；

5)二次煅烧：将微波反应产物置于窑内，在温度为500℃条件下煅烧120min；

所述碳粉在球磨机转速为600r/min和温度为80℃进行活化2-3h后取出；

所述含钾岩石由如下原料组成：伊利石10kg、白榴石8kg、霞石16kg、白云母25kg、绢云母9kg、明矾石40kg、钾长石60kg；

所述超声波的功率为900w，频率为29kHz；

所述酸溶液为浓度为50％的盐酸溶液；

所述助剂由如下原料组成：氯化钙7kg、碳酸钠5kg、氯化钠10kg、酒石酸15kg；

所述微波功率为15kw。

实施例2

一种含钾岩石中钾的提取方法，包括如下步骤：

1)一次煅烧：将含钾岩石粉碎至80目，按照含钾岩石：骨粉：碳粉＝100：1:21的比例加入骨粉、碳粉，置于温度为600℃条件下煅烧0.5h；

2)冷却：将一次煅烧产物冷却至室温；

3)超声波反应：将冷却产物与酸溶液按照固液比为1：1.2的质量比混合，置于超声波反应釜中控制料温为80℃进行反应30min，反应后固液分离，得到固体；

4)微波反应：将超声波反应产物与助剂按照固液比为1：1.3的质量比混合，置于微波反应釜中控制料温为120℃进行反应30min；

5)二次煅烧：将微波反应产物置于窑内，在温度为300℃条件下煅烧60min；

所述碳粉在球磨机转速为500r/min和温度为60℃进行活化2h后取出；

所述含钾岩石由如下原料组成：伊利石5kg、白榴石3kg、霞石11kg、白云母20kg、绢云母4kg、明矾石30kg、钾长石50kg；

所述超声波的功率为700w，频率为25kHz；

所述酸溶液为浓度为30％的盐酸溶液；

所述助剂由如下原料组成：氯化钙3kg、碳酸钠1kg、氯化钠6kg、酒石酸10kg；

所述微波功率为5kw。

实施例3

一种含钾岩石中钾的提取方法，包括如下步骤：

1)一次煅烧：将含钾岩石粉碎至100目，按照含钾岩石：骨粉：碳粉＝100：2:22的比例加入骨粉、碳粉，置于温度为650℃条件下煅烧0.8h；

2)冷却：将一次煅烧产物冷却至室温；

3)超声波反应：将冷却产物与酸溶液按照固液比为1：1.3的质量比混合，置于超声波反应釜中控制料温为90℃进行反应40min，反应后固液分离，得到固体；

4)微波反应：将超声波反应产物与助剂按照固液比为1：1.5的质量比混合，置于微波反应釜中控制料温为125℃进行反应40min；

5)二次煅烧：将微波反应产物置于窑内，在温度为400℃条件下煅烧90min；

所述碳粉在球磨机转速为550r/min和温度为70℃进行活化2.5h后取出；

所述含钾岩石由如下原料组成：伊利石8kg、白榴石5kg、霞石13kg、白云母22kg、绢云母7kg、明矾石35kg、钾长石55kg；

所述超声波的功率为800w，频率为27kHz；

所述酸溶液为浓度为40％的盐酸溶液；

所述助剂由如下原料组成：氯化钙5kg、碳酸钠3kg、氯化钠8kg、酒石酸12kg；

所述微波功率为10kw。

对比例1

与实施例3的区别在于：助剂中未添加酒石酸。

对比例2

与实施例3的区别在于：碳粉未活化。

对比例3

与实施例3的区别在于：先微波反应再超声波反应。

实施例1-3与对比例1-3中钾和铝的提取率如表1所示：

	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3
							钾溶出率/％	98.5	98.2	99.1	90.3	92.6	97.4
铝溶出率/％	95.7	94.8	96.1	87.3	90.2	91.6