[发明专利]一种利用富钾板岩与脱硫石膏制备硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白云鄂博富钾板岩热分解生成硫酸钾的方法，涉及环保领域，属于固体废弃物资源化处理技术。

背景技术

我国是一个农业大国，以不到世界耕地的十分之一的土地养着超过世界20%的人口，为此我国必须不断提高粮食产量，而钾肥作为农作物必不可少的肥料对农作物的生长至关重要。然而我国的钾肥消费缺口较大，自给率仅有58%，需要大量的进口。对钾肥过分的对外依赖，这威胁着我国的粮食安全，因此，提高国家的自产钾肥产量是当务之急。

目前，我国生产钾肥的主要原料是盐湖卤水，这些盐湖卤水主要分布在西部青海、新疆罗布泊等交通不便，基础设施落后的地区，限制了企业的生产能力，更不能满足国内需求。因此，在充分开发盐湖资源和海水钾盐资源的基础上，必须进一步开发非水溶性钾资源，提高国内自产钾产量，为我国农业生产提供安全保障。

包头白云鄂博铁矿是一个以铁、稀土、铌为主的特大型矿床，其中白云岩层和板岩层分布较广，且铁、铌、稀土、钾等元素主要赋存于这两层之中。富钾板岩主要赋存于板岩层之中，分布于铁矿体上盘，其储量超过1.67亿吨，平均K₂O含量超过11%。随着白云鄂博铁矿的大量开采，每年开采剥离的富钾板岩超过200万吨，而这些被剥离的富钾板岩目前还基本处于无处置的堆放阶段，占用大量土地。

富钾岩石的含钾矿物主要为钾长石，晶体化学式KAlSi₃O₈，理论组成为（质量分数）：SiO₂%=64.7%，Al₂O₃%=18.4%，K₂O%=16.9%。钾长石是一种非水溶性的钾盐，其化学性质稳定，其中的Al、Si、O是以稳定的四面体网状结构存在的，在常温常压下除了氢氟酸外很难被其他酸碱所溶解。富钾板岩提取钾盐的方法有很多，迄今仍具有重要影响或在持续研究中的主要有四种，一种是钾长石-碳酸钠中温烧结法，但碳酸钠价格较高且用量较大，其后续工艺过程控制精度要求较高；第二种是钾长石-氢氧化钠水热法，但该反应消耗NaOH的量较大，且该温度下强碱的存在对反应釜的要求较高，钾长石利用率较低，难以工业化应用；第三种是钾长石-硫酸-磷矿低温酸浸法，但反应中间产物HF等对反应设备及生产操作安全提出了一定要求，反应同时也产生了大量钙长石和石英尾渣；第四种是钾长石-硫酸钙-碳酸钙高温焙烧法，文献1（高等学校化工学报，1998,19(3):347）报道，按m(钾长石)：m(石膏)：m(碳酸钙)=1:1:3配料，在1323K下焙烧3.0h，钾的分解率能达到83.4%，该方法主要存在的问题是碳酸钙使用量大导致尾渣排放量大。

因此，急需开发一种成本低、物耗小、原料利用率高等优点的富钾板岩提钾技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种富钾板岩与脱硫石膏热分解制取硫酸钾的方法，以实现对富钾板岩的高效利用，同时处理一部分脱硫石膏，缓解我国钾资源短缺的现状，实现固体废弃物的资源化综合利用。

本发明的技术方案是：采用富钾板岩-脱硫石膏-碳酸钙-煤粉共焙烧热分解法制备硫酸钾，该方法具体包括以下步骤：

步骤（1）球磨工序：

将富钾板岩、脱硫石膏、碳酸钙按配比配料后粉碎，研磨至过100目筛，备用；

步骤（2）湿混工序：

将步骤（1）得到的混合物中添加0.05%~0.10%(质量分数)的自来水进行湿混，充分搅拌，混匀；

步骤（3）压块工序：

往步骤（2）得到的所述混合物在2MPa~10MPa压力下进行压块，得到样品，备用；

步骤（4）焙烧工序：

将步骤（3）得到的所述样品在一定温度下焙烧一定时间后，得到焙烧物送往粉碎工序；

步骤（5）粉碎工序：

将步骤（4）得到的所述焙烧物送入在磨样机内进行粉碎至过80目筛，得到含硫酸钾的粉料，备用；

步骤（6）浸出工序：

将步骤（5）得到的所述含硫酸钾钾粉料与自来水以一定比例进行混合搅拌浸出，浸出时间为0.5~2小时，得到混合液，备用；

步骤（7）过滤工序：

将步骤（6）得到的所述混合液送入过滤工序进行过滤，将得到浸出渣和浸出液，得到的所述浸出渣用作水泥基材料，得到的所述浸出液送往除杂工序；

步骤（8）沉淀除杂工序：

将步骤（7）得到的所述浸出液在除杂工序中以0.5~2g/L的量加入沉淀剂进行沉淀除杂，沉淀完全后，静置分层或者过滤，收集清液；