[发明专利]焙烧水不溶性钾矿提取氯化钾生产钾肥的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用水不溶性钾矿生产钾肥的方法及装置，特别涉及一种焙烧水不溶性钾矿提取氯化钾生产钾肥的方法及装置。

背景技术

我国钾肥对外依存度达到60%以上，已经危及到我国粮食安全。我国可溶性钾矿资源极为短缺，保有储量4.57亿吨，仅占世界储量的2.6%；然而水不溶性钾矿资源却非常丰富，总储量在100亿吨以上。加快研究含钾岩石中钾的提取技术，开发利用水不溶性钾矿制造钾肥，对于提高我国钾肥自给率有重大意义。

我国水不溶性含钾岩矿包括硅酸盐矿物和硫酸盐矿物两类，常见水不溶性含钾矿物多为钾铝硅酸盐矿物，主要有钾长石、海绿石、白榴石、霞石、金云母、白云母和黑云母等。钾长石矿是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源。

国内外利用钾长石提钾大致有以下几种方法：高炉冶炼法、热分解水浸法、热法制枸溶性钾肥、低温分解法、压热法和微生物分解法等。高炉冶炼法曾于上世纪八十年代中期在山西省闻喜县投入生产，开创了我国综合利用钾长石资源并实现产业化生产的首例，但存在能量消耗大、白色水泥质量难以过关等问题，后期被迫转产。热法制枸溶性钾肥这一方法所需炉温过高，能耗大，且仅能制得钾含量低的枸溶性复合肥，难过经济关。低温分解法可在低温下分解钾长石，虽然降低了能耗，但钾分解率低，并且该法会造成环境污染和设备严重腐蚀，技术难以推广。压热法压力太高，设备投资大，至今尚无工业生产。微生物分解法具有工艺流程短、能耗低、污染小等特点，但其突出缺点是菌种的生存能力较弱、菌种培养的周期太长、分解速率过慢、钾溶出率过低，使得该方法应用于规模化工业生产还不够成熟。

热分解法一般需添加分解助剂进行，有效助剂有多种，如NaOH，K₂CO₃，CaSO₄，CaCO₃，CaCl₂和NaCl等。NaOH和K₂CO₃的分解效果较好，但价格昂贵且腐蚀性强；而CaSO₄和CaCO₃的分解效果相对较差；CaCl₂和NaCl的价格较低，工业原料可从纯碱行业的废渣和废液中获取，对设备的腐蚀性小，获得的分解率相对较高。国内合肥工业大学的韩效钊等研究了不同助剂（NaCl、CaCl₂等）对钾长石提取率的影响；吉首大学的彭清静等也研究了NaCl和CaCl₂作助剂时钾长石的提钾过程；华东理工大学的胡天喜等研究了CaCl₂和NaCl作混合助剂分解钾长石的实验研究。但所有这些研究都仅仅停留在实验室阶段，离工业化生产还有一定距离。采用低成本助剂，并开发出一种流程简单、能耗较低、环境友好的从水不溶性钾矿提取可溶性钾的方法，在工业上实现钾长石提钾并获得较高的钾提取率，对于综合利用我国水不溶性钾矿有着重要意义。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种在工业上实现从水不溶性钾矿中提钾并获得较高钾提取率的焙烧水不溶性钾矿提取氯化钾生产钾肥的方法及装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种焙烧水不溶性钾矿提取氯化钾生产钾肥的方法，包括以下步骤：

一）以氯化物和钙质原料作为水不溶性钾矿的助剂，分别破碎后进行配料，以得到生料；配料时，水不溶性钾矿中的钾折合成K⁺表示，氯化物助剂折合成Cl^-表示，钙质原料助剂折合成Ca²⁺表示，以物质的量计，K⁺：Cl^-：Ca²⁺=1：（2～6）：（0.2～2.5）；

二）将得到的生料粉磨至80μm方孔筛筛余为10%～40%；

三）将得到的生料粉送入回转窑焙烧，烧成带温度为750～1000°C，物料在窑内的停留时间为40～80分钟；

四）冷却焙烧产物；

五）将冷却后的焙烧产物用水溶浸，溶液经过蒸发、结晶分离得到纯度大于95%的氯化钾产品，用于生产钾肥。

所述步骤三），将得到的生料粉先预热再送入回转窑焙烧。

所述氯化物助剂为NaCl、CaCl₂和MgCl₂中的任意一种或者至少两种的混合物，或者是有效成分为NaCl、CaCl₂和MgCl₂中的一种或者至少两种的一种或至少两种的矿物。