[发明专利]钾长石的利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿石资源的利用方法，尤其涉及一种钾长石的利用方法。 

背景技术

我国的钾资源贫乏，钾盐储量仅占世界探明储量的0.09%，但我国有丰富且分布极广的钾长石矿源，如能够对这些钾长石进行利用，可弥补我国钾资源的严重不足。但由于钾长石中氧化钾含量低，加工利用难度大，所以一直并没有得到很好的开发利用。目前，国内外对从钾长石中提取钾先后进行了多种工艺研究，综合起来可分为：高炉冶炼法、热压法、敞开浸取和封闭恒温法、热分解水浸法、烧结法、低温分解法和微生物法等等。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钾长石的利用方法，该方法不仅能够利用钾长石制取磷酸氢二钾，而且还可同时制取到其他的有价副产品。 

本发明钾长石的利用方法的步骤包括：1）将含有钾长石、磷矿石、石灰石、白云石和焦炭的原料破碎并混合后投入电炉进行反应，反应过程中钾长石中的钾转变为钾的碳酸盐形式存在，并伴随由磷矿石中的磷转变而成的黄磷气体从电炉排出；2）将上述炉气保持在黄磷露点温度以上、碳酸钾沸点温度以下进行收尘，从而使黄磷气体与钾的碳酸盐实现气固分离，气固分离出的黄磷气体进入后续的磷酸制取工序，而钾的碳酸盐则回收待用；3）将上述电炉产生的炉渣、回收的钾的碳酸盐以及制取的磷酸分别传送至同一反应容器内搅拌混合反应，对反应后的液相进行浓缩过滤，然后再将滤液结晶并脱液得到磷酸氢二钾产品，对反应后的下部浆体脱液制得含磷酸氢钙和磷酸氢镁的复合物。 

上述步骤1）中，钾长石、磷矿石、石灰石、白云石和焦炭中以焦炭为燃料，入炉后，在炉内下降并逐渐加热，使物料中的水份先蒸发，当炉料温度在910℃以上时，石灰石、白云石将发生分解：CaCO₃→CaO＋CO₂↑、CaCO₃·MgCO₃→Ca0＋MgO＋2CO↑；电炉采取全密闭运行方式，电极可采取三相电极（三根或六根）在其额定功率左右工作，使进入电炉的混合料在温度至1300℃左右时开始软化，温度继续升高，炉料开始熔融形成半流动的糊状物；当温度高达1500℃左右时，这种半流动的糊状物完全熔化，成了流动性良好的熔体，由于CaO、MgO等碱性氧化物的作用，这时钾长石失掉在晶格键位上的SiO₂，从而钾长石的矿化结构被破坏，氧化钾挥发，并与炉气中的二氧化碳发生反应生成碳酸钾，在水蒸气及大量CO₂存在的情况下，生成的碳酸钾部分转化为碳酸氢钾；而磷矿石则在1400—1500℃下发生以下还原反应：4Ca₅F(PO₄)₃＋21SiO₂＋30C→3P₄↑＋30CO↑＋SiF₄↑＋20CaSiO₃，生成的高温黄磷气体上 升，并携带钾的碳酸盐（包括碳酸钾和碳酸氢钾）从电炉排出。进入步骤2）后，应将上述炉气保持在黄磷露点温度（即187℃）以上、碳酸钾沸点温度（即333℃）以下进行收尘，这样即可避免黄磷结露影响收尘效率且降低黄磷回收率，同时也可保证对钾的碳酸盐的回收效率。气固分离出的黄磷气体进入后续的磷酸制取工序，利用黄磷气体制取磷酸的工艺为目前成熟的工业化技术，大致上为：黄磷气体通过导气管进入串联的多个洗磷吸收塔，经浊度较低、温度和压力适宜的循环水喷淋冷却，黄磷凝聚成液滴进入塔底受磷槽中，受磷槽中通入蒸汽加热，保证黄磷熔融态，熔融态的黄磷通过泵输送到黄磷燃烧器，黄磷转化为五氧化二磷，燃烧器通入压缩空气和二次空气保证黄磷充分转化为五氧化二磷，五氧化二磷进入水喷淋塔，进行水吸收生产磷酸，磷酸进入磷酸接收槽。进入步骤3）后，把上述电炉产生的炉渣、回收的钾的碳酸盐以及制取的磷酸分别传送至同一反应容器内搅拌混合反应，主要的反应方程式为：K₂CO₃+H₃PO₄→K₂HPO₄+H₂O+CO₂↑，反应生成的磷酸氢二钾进入液相，并通过浓缩过滤以及对滤液结晶并脱液制得磷酸氢二钾产品，对反应后的下部浆体脱液可制得磷酸氢钙和磷酸氢镁复合物。反应容器内搅拌混合反应时，最好是将反应容器内反应终点时液相的_pH值控制在8.5－9，温度控制在120－124℃，这时磷酸氢二钾的产率更高。可见，上述钾长石的利用方法将钾长石的利用与黄磷、磷酸生产技术进行有机结合后，既能够利用钾长石制取磷酸氢二钾，而且还可同时制取到含磷酸氢钙和磷酸氢镁的复合物，甚至还能够输出部分黄磷（即用部分黄磷气生产磷酸，其余黄磷输出），从而有效利用了钾长石矿产资源。磷酸氢二钾在主要用于：1、医药（青霉素、链霉素的培养剂）工业，还可用作滑石粉的脱铁剂、pH调节剂；2、用作水质处理剂，微生物、菌类培养剂；3、食品工业用作配制面食制品用碱水的原料、发酵用剂、调味剂、膨松剂、乳制品的温和碱性剂、酵母食料，有时会被加入到奶茶粉中，也可用作饲料添加剂；4、在化学分析中用作缓冲剂，用于金属的磷化处理中以及用作电镀添加剂。含磷酸氢钙和磷酸氢镁的复合物可作为复合磷肥广泛应用于农业生产。