[发明专利]用钾长石一步法制备氮磷钾复合肥的方法

说明书

技术领域  本发明涉及矿业、化工及环保等领域的资源综合利用，特别涉及以钾长石为原料一步法提取有效钾同时生产含氮、磷、钾复合肥的制造方法。

技术背景  钾盐是自然界中含钾类矿物的总称，可以将其分为可溶性与难溶性两类。可溶性的钾盐资源是现在全球进行开发利用的主要钾资源，而相对来说我国可溶性钾资源储量十分缺少，难溶性的钾盐资源储量非常丰富，有广阔的应用前景和巨大的经济潜力。

钾长石性质稳定，所含有的钾元素被固定在硅氧-铝氧四面体网格内，不能直接作为含钾肥料被植物所吸收，如何在保证经济性的前提下，将其变成可溶性钾元素成为一项世界性应用难题；国内外采用了多种工艺研究，但由于经济性制约，一直不能大规模工业化利用。以钾长石为原料生产钾肥的方法已进行了多方面的探讨，主要的方法有以下几种：

1、压热法。将反应物料置于压力反应器内，在200～500℃、0.3～6.1MPa下，用含CaCl₂、Ca(OH)₂、CaO+CaCl₂、CaO+NaCl等的水溶液分解钾长石制备钾盐。

2、微生物分解法。利用微生物与钾长石发生生化反应分解钾长石将其中的钾提取出来的方法。研究者发现了一些细菌、真菌可以破坏含钾矿物的晶格结构，释放有效钾素。

3、高温分解法。包括火法、热法制枸溶性钾、热分解水浸法等。这类反应是指将钾长石与助剂或者添加剂按照配比均匀混合后在900～1500℃的温度下进行反应，使难溶性钾转变成可溶性钾。

4、低温分解法。包括硫-氟混酸分解法，硫酸加助剂分解法、钾长石-磷矿-无机酸分解法以及碱法分解等。这类分解方法是指钾长石与氢氟酸或添加剂和硫酸或氧化钙等助剂混合后在较低的温度下进行反应。

上述以钾长石为原料制备钾肥的各种方法，制备过程中能源消耗高，资源综合利用不够合理，不同程度的排放“三废”物质，给环境造成污染。同时所制取的钾肥产品养分比较单一。除部分高温分解法外均未有稳定规模化生产，

针对我国可直接生产钾肥的可溶性钾矿资源短缺，而土壤和农作物对钾肥的需求量大的现状，本发明目的在于提供一种以储量极为丰富且又价格低廉但难以利用的钾长石为原料，通过将其所含的不溶性钾组分一步法转化为能被作物吸收的可溶性钾(枸溶性和水溶性)，同时得到具有较高养分利用率的氮磷钾复合肥的制备方法。

发明内容  该工艺以无机酸和尿素反应制备成酸性脲盐反应液，与钾长石和磷矿混合均匀后放入反应釜中，在一定温度下反应一定时间后取出，并继续熟化一定时间，制备成氮磷钾复合肥。其具体步骤描述如下：

(1)将尿素分别在常温下和无机酸(硫酸、硝酸、磷酸、盐酸等)制备成酸性脲盐反应液，

(2)将钾长石粉和磷矿粉按一定质量比加入已制备好酸性脲盐反应液的反应釜中，混合均匀，

(3)在一定温度下反应一段时间，取出，

(4)熟化一定时间即制得氮磷钾复合肥。

其中，所述酸性脲盐反应液的摩尔比为：n(尿素)∶n(硫酸)＝(0～4)∶1，n(尿素)∶n(硝酸)＝(0～3)∶1，n(尿素)∶n(磷酸)＝(0～3)∶1，n(尿素)∶n(盐酸)＝(0～5)∶1。

所述的反应温度50～130℃，

所述的反应时间0.5～5h，

所述钾长石粉和磷矿粉的质量比为(0.1～2)∶1，

所述熟化时间0.5～8h。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

A本发明对环境污染小，资源利用率高。基于对氟形式的理论研究表明，本发明开发使用的尿素与无机酸形成的酸性脲盐反应液与磷矿反应可以生成氟硅酸脲，反应条件比较温和，大幅度降低氟硅酸的蒸汽压，使氟的逸出率减小，操作条件明显改善，与现有各种工艺比较，是一种能量消耗低、环境友好型工艺。

B本发明由于开发使用了酸性脲盐反应液，提高了难溶磷和钾向有效成分的反应程度，并且通过一步反应就得到具有适度缓效的产品，工艺简单，操作指标容易实现和控制，易于实现规模化工业生产。

C.该工艺主要原料适应性很强，尤其适于我国钾和磷资源现状。除使用难溶性钾长石外，可以使用中、低品位的磷矿，有利于资源的充分利用，同时成本比同类复合肥低，具有明显的经济竞争力。