[发明专利]含钾磷矿制备黄磷、钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种含钾磷矿制备黄磷、钾盐、碳酸钠和氧化铝的节能方法。

背景技术

含钾磷矿是一类以陆源碎屑为主的海相沉积含钾磷矿床。主要分布在四川汉源～甘洛、云南滇池周边、湖北宜昌等地。

四川汉源式含钾磷矿，主要分布在汉源万里、市荣、水桶沟、甘洛新基姑、田坝、麻窝沟等地区。含钾磷块岩地层属筇竹寺组下部。含磷岩系厚40～50米。由一套浅海-滨海相沉积的富泥质、白云石胶结的含磷粉砂岩和粘土岩组成，底部夹有火山碎屑沉积岩、粘土岩和白云岩的透镜体。含磷岩系底部为黑色、深灰色页岩或粉砂、细砂岩，富含钒、铀、有机质和自生黄铁矿，有时含海绿石和磷结核；下部为页岩、粉砂岩和含磷粉砂岩，夹砂质白云岩；上部为砂质(主要为钾长石和石英)磷块岩和含磷粉砂岩层；顶部为中厚层状长石石英细砂岩。含磷岩系的厚度变化较大。矿体呈层状，厚5.95～9.51m，P₂O₅含量为11％～23％，平均含18.91％，K₂O为3％～7％。滇池地区磷矿含钾岩层赋存于磷矿上层的顶板或两层磷矿石之间的夹层中。而湖北宜昌的含钾磷矿也属中低品位磷矿。

长期以来，四川、云南、湖北等地都在探索含钾磷矿的综合利用。也曾尝试用于黄磷生产。但由于反应复杂，效率低，炉矿不稳定，效益差等系列问题未获成功。目前含钾磷矿利用的研究方向主要是磷肥领域。

公布号为CN 104724686 A的中国专利公开了一种含钾磷矿制备黄磷联产磷酸钾盐的方法，该方法是将含钾磷矿投入到生产黄磷的电炉中，含钾磷矿中的K₂O升华后随炉气逸出经循环喷淋系统冷却降温、喷淋吸收等工序处理后，最终得到黄磷和磷酸钾盐产品。其利用的是随炉气逸出的气相K₂O。因其逸出的K₂O数量有限，利用前景受到限制。

钾是农作物生长的重要的元素,世界上蕴藏着很多含钾资源,但绝大部分是水难溶性的或不溶性的。我国钾资源丰富,但可溶性钾资源十分贫乏。国外可溶性钾资源足以满足农业的需求，因此，利用水难溶性的钾资源制取钾肥的研究较少。我国从二十世纪60年代初起就开始利用钾长石制取钾肥的研究,先后进行了数十种工艺研究，综合起来可分为:法、高温熔融法、水热法、高炉冶炼法和低温分解法。

烧结法：利用石灰石和煤炭作原料，经过粉碎，成球后在立窑煅烧，使其中的氧化钾转化成水溶性，该种方法生产成本低，但生产过程中能耗大，且钾长石中的钾转化率较低(60％～90％)，使其推广受到阻碍。

高温熔融法：该法在生产钙镁磷肥的基础上，配入25％～30％的钾长石，高温熔融(1200～1300℃)制得钙镁磷钾复合肥，其产品含有效磷(P₂O₅)10％～14％，可溶性钾(K₂O)4％～5％，该方法生产成本低。

水热法：用KOH溶液加压处理钾长石，使钾长石成分为K₂O·Al₂O₃·SiO₂·XH₂O的沸石类固相。其中K₂O为可溶性的，能被植物吸收，且不易流失，是一种缓释肥料，同时，部分SiO₂也变成可溶性的，成为农作物的肥料。

高炉冶炼法：生产水泥时，按石灰石81.4％～82％、钾长石14.2％～15.6％、铁矿石2.6％～3.2％，萤石1.1％和焦炭3％的比例，破碎后配料混匀入炉，当炉缸温度高达1500℃使K₂O挥发，随高温气流带出，同时K₂O与炉内CO₂作用，生成K₂CO₃产品，高炉排出的炉渣经加工后制成白色水泥。该方法仅限于水泥厂或磷肥厂，作为副产品生产钾肥。

低温分解法：钾长石原料经过颚式破碎机粉碎到6mm以下，雷蒙磨将矿物粉碎到100网目以下，由胶带运输机将矿物运到池中与CaO水浸泡20min，然后经泵打入加温加压炉中，炉中温度控制在100～200℃。经过一定时间后，从炉中流出进入池中与Na₂SO₄混合浸泡，通过结晶、固液分离等工艺，得到K₂SO₄，NaOH工业原料。