富钾正长岩水热分解生成沸石反应热力学

以安徽某地富钾正长岩粉体为原料,研究其水热碱法分解生成沸石化合物的反应热力学。采用"聚合多面体模型"计算了几种沸石的热力学参数,结合矿物端员组分热力学数据及"混合电解质模型",构建了富钾正长岩-Na OH-H2O水热体系平衡热力学模型。反应Gibbs自由能计算结果表明,在160–300°C范围内,由富钾正长岩水热分解生成羟钙霞石、方沸石、P型、A型等沸石的反应可自发进行;通过OLI Analyzer 9.3软件对该体系不同条件下的相平衡进行模拟,预测了富钾正长岩水热碱法分解生成羟钙霞石、方沸石的反应条件。通过实验验证,生成的方沸石呈规则的四角三八面体晶型,粒径约50μm;羟钙霞石呈柱状,长约20μm,截面尺寸约500 nm–1μm,K2O溶出率97%以上。

富钾正长岩水热碱法沸石化及成矿意义

本文以富钾正长岩粉体为原料,首次通过直接水热碱法处理,成功合成了方沸石和羟钙霞石,合成温度260℃,时间4 h。通过控制正长岩粉体、氢氧化钠和水的配比,可分别将正长岩粉体中的微斜长石、斜长石和石英转化为方沸石或羟钙霞石,同时正长岩中的K2O和过剩的Si O2被溶出进入液相,可用于制取钾盐。不同类型富钾正长岩直接水热碱法沸石化的成功,为解释自然界中的沸石成因、长石与沸石的共生及转化关系、与沸石化有关的金属矿化机制以及油气成因等,提供了实验证据,也为直接利用廉价的长石类硅铝质矿物原料合成沸石提供了新的技术途径,对于利用非水溶性钾资源制取钾盐具有指导意义。

钾长石水热碱法制取硫酸钾反应原理与过程评价

针对东秦岭-大别地区富钾正长岩资源的高效清洁利用技术难题,以代表性产地的钾长石粉体为原料,研究了在KOH-H2O介质中钾长石的水热稳定性、水热碱法制取硫酸钾的反应原理,以及硅铝组分资源化利用关键技术。结果表明,钾长石在KOH碱液作用下极易脱去2/3的SiO2而转变为钾霞石相,使K2O富集约1倍;继而以硫酸溶解,可得近于纯净的硫酸钾近饱和溶液;经蒸发结晶或醇析法,即可制成农用硫酸钾优等品。脱硅碱液与石灰乳反应所得水合硅酸钙沉淀,经水热晶化及煅烧,产物为针状硅灰石。剩余铝硅尾渣经纯化处理和煅烧,即制成煅烧高岭土。整个工艺过程简捷高效,K2O回收率达94.0%以上,可实现资源利用率最大化,一次性资源消耗量最小化,且环境相容性良好。