富钾岩石制取钾盐研究20年：回顾与展望

针对有效缓解中国水溶性钾盐资源短缺矛盾,对中国20余处代表性富钾岩石资源利用关键技术进行了长期探索研究。结果表明,其主要富钾矿物为钾长石,采用Ca(OH)2-、NaOH-、KOH-H2O介质水热碱法处理,均可使其结构发生解离,分别生成固相产物雪硅钙石、水羟方钠石、六方钾霞石三种物相,适合作为矿物基硝酸钾载体、提取氧化铝及同时回收苛性碱,以及采用酸浸法制备农用硫酸钾、硝酸钾产品。相应地,液相产物分别为KOH溶液、硅酸钠钾和硅酸钾碱液,适合于加工碳酸钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾等多种钾盐产品。在系统流程中,NaOH、KOH可实现循环利用,故水热碱法技术具有一次性资源、能源消耗量少、钾矿资源利用率高、生产过程清洁高效等优势。基于上述成果,已系统建立了非水溶性钾资源高效利用技术体系。水热碱法技术的规模化工程应用,将有助于显著减少钾盐(肥)的进口依存度,改善其消费结构,提高钾资源的保证程度。

中国钾资源与钾盐工业可持续发展

对全国14个代表性产地的非水溶性钾矿石的研究表明,其主要富钾矿物相均为微斜长石。对此类矿石进行选矿预处理,可制得纯度达75%～95%的钾长石粉体。实验研究结果表明,采用以碳酸钠为配料的中温烧结法,或以碱石灰为配料的水热分解法,均可使钾长石的结构发生分解,生成偏硅酸钠、偏铝酸钾(钠)等化合物,并水解为富含[SiO2(OH)2]2-、Na+、K+的碱性溶液,通入CO2进行酸化反应,滤液为NaHCO3-KH-CO3-H2O三元水盐体系,经浓缩、分离、纯化、结晶,可制取碳酸钾或硫酸钾、硝酸钾等其他钾盐(肥)产品。原矿中的Al2O3和40%以上的SiO2组分亦可制成不同规格的氧化铝和无机硅化合物等高值产品。整个工艺过程符合钾长石资源利用率100%、"三废"接近零排放的高效节能和清洁生产的要求。本项技术实现规模化工业生产,将有助于缓解我国水溶性钾盐资源极缺的矛盾,显著减少钾盐(肥)消费的进口依存度,提高中国钾盐资源的保证程度,维护粮食供给的战略安全。

高铝粉煤灰碱溶法制备氢氧化铝的研究

实验研究了采用两步碱溶法从高铝粉煤灰中提取氢氧化铝的可行性。首先采用浓度为8 mol/L的NaOH溶液,在95℃的条件下溶出高铝粉煤灰中部分非晶态SiO2;所得脱硅粉煤灰再与适量CaO混合均匀,在260~280℃下以浓度18~20 mol/L的NaOH溶液溶出Al2O3,得到高苛性比的铝酸钠溶液;经降低苛性比、脱硅和碳酸化分解,制得氢氧化铝制品。化学成分分析结果表明,该氢氧化铝制品符合GB/T 4294-1997规定的一级标准。与其他从高铝粉煤灰中提取氧化铝的工艺相比,该方法避免了粉煤灰原料的高温烧结过程,生产能耗显著降低,加工过程的环境相容性良好。