[发明专利]一种利用钾岩石制造硫酸钾肥联产特种水泥的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用钾岩石制造硫酸钾并利用其尾渣生产特种水泥，如抗辐射水泥、白色水泥的方法，属化肥或建材领域。

背景技术

由于钾是农业生产中必不可少的三大元素之一，所以一百多年前人们就开始利用钾岩石如钾长石、绢云母、白榴石生产钾肥的尝试，因钾岩石均为稳定的硅酸盐网状正四面体结构，导致在常温常压下不能被酸碱分解，也不能被常规物质置换，即使在高温也难达到完全分解的目的，因此，当沉降可溶性钾盐大规模开采与倾销时，利用钾岩石制造钾肥因其成本高，经济上没有较大的效益，导致尽管经过了一百多年的发展也未见大规模应用的先例；

近三十年来，由于各行各业的迅猛发展，人们对可溶性钾盐的需求越来越大，特别是可溶性钾盐资源的日益减少和开采难度加大，人们对如何利用好不溶性钾资源的研究又活跃起来。由此而出现了较多的方法和专利申请，如按其分解方式可分为挥发法、焙烧浸取法、湿法等待；按分解试剂又可分为盐溶法、酸法、碱法、氟化物法。其中以含钙化合物焙烧浸取法为主流，但无论采用何种方法都面临着单位能耗高，产出比低，经济效益欠佳。特别是大量的尾渣的处理成为了项目进一步发展的最大障碍。如典型的水泥联产窑灰钾肥法，其产出比仅1%～3%，又如低温常压湿法分解法均采用氟化物和浓酸强碱，不仅一次性投入较大，而且产品链较长，特别是安全生产和环境保护是非常严峻的课题。

发明内容

为克服现有技术中利用钾岩石生产硫酸钾产出比低，能耗高，当副产品分离时产业链长，投入大，难产业化，以及尾渣无法处理而污染环境的弊端，本发明的目的在于提供一种利用钾岩石生产钾肥联产特种水泥如抗辐射水泥、白色水泥的方法。

为解决其技术问题，本发明采用的技术方案是：利用钾岩石，先分离钾肥，再将分离出来的炉渣制成特种水泥，其生产方法包括如下步骤;

备料：按重量比备齐如下物料：

钾岩石（K₂O·Al₂O_3 ··6SiO₂）37～43，石灰石（CaCO₃）38～45，重晶石（BaSO₄）16～22，萤石（CaF₂）1～2；

破碎：先将钾岩石、石灰石、重晶石、萤石分别破碎至20mm以下入库预均化；

粉磨均化：将步骤2中配制好的物料送入磨粉磨，出磨物料细度过200目筛后入均化库得生料待用；

煅烧：将步骤3得到的生料煅烧，烧成温度在1350℃～1400℃，得粉尘熟料待用；

制钾肥：将步骤4得到的粉尘熟料从窑尾收集起来，加水溶解，料水比例为：料︰水=1︰1，在100℃～120℃下保温10分钟，然后用离心机分离，所得液体浓缩烘干后即得硫酸钾，分离出的固体物料烘干作水泥混合料待用；

制水泥：将步骤5所得的水泥混合料，充分冷却后加1～3.5%的石膏和10%～20%的水泥熟料，共同粉磨，过0.08mm方孔筛，得到的细料经检验合格包装后即为特种水泥，该产品可作为抗辐射水泥和白色水泥广泛地适用抗辐射和装饰等非结构工程场所。

与现在技术相比，本发明有如下实质特点和显著的进步：

A、由于钾岩石的掺入为制造钾肥提供了氧化钾和为制造特种水泥提供了氧化铝和二氧化硅；由于萤石的掺入使硅氧四面体的硅氧健提供断裂和为降低烧成温度及扩大烧成范围创造了条件；由于石灰石的掺入为使氧化钙和钾岩石中的氧化铝、二氧化硅化合，使得钾长石彻底分解；又由于重晶石的掺入提供了硫酸根离子和钾岩石中的钾离子化合生成硫酸钾，同时钡离子发挥其抗辐射作用和增白作用。特别是氟与硫、钡的协同作用使得不仅使烧成温度降低150℃以上，而且还扩大了烧成范围，节能达20%以上；

B、由于钾岩石的含量为38～43，优选地为40～42，当钾岩石的含量多于43时，因没有足够的钙离子和钡离子与钾岩石中的二氧化硅化合而无法使钾岩石完全分解，当钾岩石少于38时，过多的钙、钡离子需形成能耗更高的硅酸盐产物而影响效益，同时过低钾岩石也影响了硫酸钾的产出，结果导致能耗高而产出少的局面；

C、由于石灰石的含量为39～45，优选地为41～43，当石灰石含量多于45时，CaCO₃的分解和形成硅酸盐矿物都要消耗较多的热量，同时未化合的f-CaO还会造成安定性不良，当石灰石的含量少于39时，钾岩石中的SiO₂还有部分未参与反应导致钾岩石没有完全分解；