[发明专利]一种促进富钾板岩热分解与减少焙烧尾渣排放的方法

说明书

技术领域

本发明属于节能环保领域，涉及一种固体废弃物资源化处理技术和节能减排技术。

技术背景

我国是一个农业大国，以不到世界耕地的十分之一的土地养着超过世界20％的人口，为此我国必须不断提高粮食产量，而钾肥作为农作物必不可少的肥料对农作物的生长至关重要。然而我国的钾肥消费缺口较大，自给率仅有58％，需要大量的进口。对钾肥过分的对外依赖，这威胁着我国的粮食安全，因此，提高国家的自产钾肥产量是当务之急。

目前，我国生产钾肥的主要原料是盐湖卤水，这些盐湖卤水主要分布在西部青海、新疆罗布泊等交通不便，基础设施落后的地区，限制了企业的生产能力，更不能满足国内需求。因此，在充分开发盐湖资源和海水钾盐资源的基础上，必须进一步开发非水溶性钾资源，提高国内自产钾产量，为我国农业生产提供安全保障。

富钾岩石的含钾矿物主要为钾长石，晶体化学式KAlSi₃O₈，理论组成为(质量分数)：SiO₂％＝64.7％，Al₂O₃％＝18.4％，K₂O％＝16.9％。钾长石是一种非水溶性的钾盐，其化学性质稳定，其中的Al、Si、O是以稳定的四面体网状结构存在的，在常温常压下除了氢氟酸外很难被其他酸碱所溶解。富钾板岩提取钾盐的方法有很多，迄今仍具有重要影响或在持续研究中的主要有四种，一种是钾长石-碳酸钠中温烧结法，但碳酸钠价格较高且用量较大，其后续工艺过程控制精度要求较高；第二种是钾长石-氢氧化钠水热法，但该反应消耗NaOH的量较大，且该温度下强碱的存在对反应釜的要求较高，钾长石利用率较低，难以工业化应用；第三种是钾长石-硫酸-磷矿低温酸浸法，但反应中间产物HF等对反应设备及生产操作安全提出了一定要求，反应同时也产生了大量钙长石和石英尾渣；第四种是钾长石-硫酸钙-碳酸钙高温焙烧法，这种方法分解率高，工艺简单，因此使用最广泛。根据文献报道(邱龙会，高等学校化工学报，1998；马玺，化工矿物与加工，2015；CN101607834；CN101993256；CN1031883365；CN101544518；CN103466661；CN101831561)，按m(钾长石)：m(硫酸钙)：m(碳酸钙)＝1:(0.5～3):(1～3)配料，在900℃～1300℃下焙烧1～3h，钾长石的分解率能达到80％～95％。其中硫酸钙可用磷石膏或脱硫石膏替代，碳酸高可用氧化钙、氯化钙、氯化钠替代，焙烧产品可直接作为复合肥或者提钾原料。但是对于热分解法制备可溶性钾盐，主要存在的问题有：一是焙烧温度较高，而分解率较低；二是碳酸钙和硫酸钙的加入量大，导致尾渣排放量大。文献也报道了在焙烧体系添加煤粉(CN101607834；CN1680217A；CN103466661A)，但是其中煤粉的作用仅为热源和还原剂，并没有涉及促进富钾板岩分解和较少尾渣排放量的作用。

鉴于此，本发明提出一种通过加入含碳物料和改变焙烧气氛的方法，以降低富钾板岩热分解温度和减少碳酸钙和硫酸钙的加入量，从而提高原料利用率、降低能耗。同时，可显著减少焙烧废渣的排放量，降低其对环境的危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过加入含碳物料和改变焙烧气氛的方法，以降低富钾板岩热分解温度和减少碳酸钙和硫酸钙的加入量。该方法可以提高富钾板岩原料利用率、降低能耗。同时，可大大减少焙烧废渣的排放量，降低其对环境的危害。

本发明技术解决方案：一种利用水力旋流分离法从钢铁冶金含铁粉尘中回收铁精粉的方法，实现步骤如下：

(1)将富钾板岩、硫酸钙及碳酸钙按配比配料后粉碎，研磨至通过200目筛；

(2)将所述步骤(1)中的粉料中配入一定比例的含碳物料，并充分混合；

(3)将所述步骤(2)中的混合物在5MPa～30MPa压力下进行压块；

(4)将所述步骤(3)中的压块样品在一定CO或H₂比例的气氛下进行焙烧；

(5)将所述步骤(4)中的焙烧产物粉碎、研磨至过100目筛，并与水制成浆料，进行混合搅拌浸出；

(6)将所述步骤(5)中的浆料送入过滤工序进行过滤，将得到浸出渣和滤液；

(7)将所述步骤(6)中的过滤后的滤液进行蒸发浓缩结晶操作，其中结晶母液返回步骤(6)的浸出工序，蒸发结晶后的冷凝水再返回步骤(5)中回用制浆，实现废水闭路循环。