一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201910832567.8 | 申请日 | 2019-09-04 | 公开(公告)号 | CN110436967B | 公开(公告)日 | 2022-02-08 |
| 申请人 | 天津水泥工业设计研究院有限公司; | 发明人 | 何小龙; 梁世栋; 李小燕; 万夫伟; 吴锡林; 俞为民; 吴秋生; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 钾 长石 生产 硅 钙 钾肥技术，特别涉及一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥及其制备方法。制作硅钙钾肥的原料包括低品位钾长石和石灰石，低品位钾长石和石灰石以控制 烧结 产物中间相Ca/Si摩尔比为0.8～1.2进行配比。上述硅钙钾肥的制备方法包括如下步骤：首先按计算好的 质量 配比加入低品位钾长石和石灰石并混合均匀，再将混合料依序经过 破碎 、粉磨、 回转窑 煅烧 、冷却机冷却、破碎和粉磨，最终得到硅钙钾肥；本发明能够有效利用我国分布广泛的低品位钾长石矿，通过科学配料，控制烧结产物中间相Ca/Si摩尔比值，保证较高的钾转化率，控制Na2O含量，同时避免生成 硅酸 二钙等 水 硬性产物。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥，其特征在于：制作硅钙钾肥的原料包括低品位钾长石和石灰石，低品位钾长石和石灰石以控制烧结产物中间相Ca/Si摩尔比为0.8～ |
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| 说明书全文 | 一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于钾长石生产硅钙钾肥技术，特别涉及一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥及其制备方法。 背景技术[0002] 我国水溶性钾资源匮乏，无法满足农业生产所需要的钾肥用量，需要从国外进口。钾长石作为国内最丰富的非水溶性钾资源，若能开发利用将很大程度上缓解我国钾资源短缺的问题。由于钾长石中的钾是非水溶性的，几乎不能被植物所直接吸收，如何将非水溶性钾转化成可被植物吸收的有效钾，是该领域研究的关键内容。 [0003] 一般K2O含量＞9.0％的钾长石才能满足工业利用要求，工业领域称其为高品位钾长石。当前利用钾长石生产硅钙钾肥的主要工艺有煅烧法、水热法等，主要利用的是高品位的钾长石。我国钾长石矿产资源分布广泛，但由于地质构造等原因，南方许多地区的钾长石矿品位较低，K2O含量≤9.0％，工业利用价值较低，造成矿产资源的严重浪费。低品位钾长石的特点是钾低、钠高、硅高，如果简单采用常规的高品位钾矿配料与生产方式，不仅钾的转化效率低，可供作物利用的钾含量低；而且容易生成高钠(Na2O含量＞2.0％)肥料，可能加重土壤盐渍化，并有可能对作物生长产生负面影响；还容易因配料不当生成硅酸二钙等水硬性产物，施肥后使土壤产生硬化、板结等现象。 [0004] 因此，如何科学、高效的利用丰富的低品位钾长石资源，具有重要的现实意义。 发明内容[0005] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥及其制备方法，能够有效利用我国分布广泛的低品位钾长石矿，通过科学配料，控制烧结产物中间相Ca/Si摩尔比值，保证较高的钾转化率，控制Na2O含量，同时避免生成硅酸二钙等水硬性产物。 [0006] 为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案为： [0007] 一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥，制作硅钙钾肥的原料包括低品位钾长石和石灰石，低品位钾长石和石灰石以控制烧结产物中间相Ca/Si摩尔比为0.8～1.2进行配比； [0008] 烧结产物中间相Ca/Si摩尔比定义为：煅烧过程中，烧结产物以霞石[KNa3(AlSiO4)4]、钾霞石(KAlSiO4)、钙铝黄长石(Ca2Al2SiO7)、白榴石(KAlSi2O6)、硬玉(NaAlSi2O6)等矿物计算后，剩余游离CaO与SiO2的摩尔比值。 [0009] 进一步，所述低品位钾长石中K2O含量为5.0％～9.0％，Na2O含量≤3.5％。 [0010] 进一步，所述低品位钾长石与所述石灰石的质量配比为(55～45):(45～55)。 [0011] 进一步，该硅钙钾肥成品中有效钾(以K2O计)质量含量为3.5％～5.2％，钾转化率＞83％；有效钠(以Na2O计)质量含量＜2％。 [0012] 更进一步，上述硅钙钾肥的制备方法包括如下步骤：首先按计算好的质量配比加入低品位钾长石和石灰石并混合均匀，再将混合料依序经过破碎、粉磨、回转窑煅烧、冷却机冷却、破碎和粉磨，最终得到硅钙钾肥；其中，回转窑煅烧工序中烧成带温度为1200～1350℃,物料在窑内停留时间为20～60分钟；冷却机冷却至环境温度+65℃以下，生料和肥料成品均粉磨至80μm筛余小于10％。 [0013] 本发明的优点及积极效果为： [0014] 1、本发明通过以低品位钾长石矿为原料制备硅钙钾肥，能够有效利用我国广泛分布的低品位钾长石矿，增加了原料选取的广度，为原料矿区的选址增大了范围；并且减少了对钾资源进口的依赖、降低了成本； [0015] 2、本发明通过以低品位钾长石矿为原料制备硅钙钾肥的方法，通过科学合理配料，保证较高的钾转化率，同时能够控制Na2O含量、避免生成硅酸二钙等水硬性产物，保证了肥料成品的安全性。 具体实施方式[0016] 首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的制备方法、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。 [0017] 本发明公开了一种利用低品位钾长石生产的硅钙钾肥，该硅钙钾肥的原料包括低品位钾长石和石灰石；所述低品位钾长石中K2O质量含量为5.0％～9.0％；Na2O质量含量≤3.5％。低品位钾长石和石灰石的理论配比计算方法为：烧结产物以霞石、钾霞石、钙铝黄长石、白榴石、硬玉等物相计算后，剩余游离CaO与SiO2的摩尔比值，即烧结产物中间相Ca/Si摩尔比为0.8～1.2；优选的，烧结产物中间相Ca/Si摩尔比优选0.9～1.1。 [0018] 本发明还公开了上述硅钙钾肥的制备方法，包括如下步骤： [0019] 首先按计算好的质量配比加入低品位钾长石和石灰石并混合均匀，再将混合料依序经过破碎、粉磨、回转窑煅烧、冷却机冷却、破碎和粉磨，最终得到硅钙钾肥；其中，回转窑煅烧工序中烧成带温度为1200～1350℃，物料在窑内停留时间为30～60分钟；冷却机冷却至环境温度+65℃以下，生料和肥料成品均粉磨至80μm筛余小于10％。 [0020] 本发明通过三个实施例对硅钙钾肥的制备方法进行说明： [0021] 实施例1： [0022] 钾长石中K2O含量＝8.96％、Na2O含量＝2.59％。 [0023] 理论配比计算中，烧结产物以霞石、钾霞石、钙铝黄长石、白榴石、硬玉等物相计算后，剩余游离CaO与SiO2的摩尔比值，即烧结产物中间相Ca/Si摩尔比＝0.8，得钾长石与石灰石的质量百分比为55:45。 [0024] 按比例加入550kg低品位钾长石和450kg石灰石并在混料机中混合均匀，生料、熟料各成分质量含量如表1所示： [0025] 表1钾长石和石灰石混合料中的各成分质量含量(％) [0026] L.O.I SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Total 生料 19.62 40.31 8.09 0.24 23.91 0.79 5.00 1.43 99.39 熟料 / 50.15 10.06 0.30 29.75 0.99 6.22 1.78 99.25 [0027] 将混合料依序经过破碎、粉磨、回转窑煅烧、冷却机冷却、破碎和粉磨，得到硅钙钾肥。其中，回转窑煅烧工序中烧成带温度为1250～1300℃,物料在窑内停留时间为40～60分钟；冷却机冷却至环境温度+65℃以下，生料和肥料成品均粉磨至80μm筛余小于10％。上述破碎工序设备采用现有应用成熟的破碎机即可，粉磨工序设备采用现有的球磨机或辊压机或相应成熟设备即可，此处不再赘述。 [0028] 将硅钙钾肥成品按照农业部标准NY/T 2273进行有效成分检测，能被植物吸收的有效钾(以K2O计)质量含量＝5.2％，钾转化率为83％，同时，能被植物吸收的有效钠(以Na2O计)质量含量＝1.4％，满足肥料使用要求。 [0029] 将硅钙钾肥成品进行XRD检测，主要物相为白榴石、钾霞石、霞石、钙铝黄长石、β‑硅灰石，不含对土壤有害的成分。 [0030] 实施例2： [0031] 钾长石中K2O含量＝6.58％、Na2O含量＝3.5％。 [0032] 理论配比计算中，烧结产物以霞石、钾霞石、钙铝黄长石、白榴石、硬玉等物相计算后，剩余游离CaO与SiO2的摩尔比值，即烧结产物中间相Ca/Si摩尔比＝1.2，得钾长石与石灰石的质量百分比为45.5:54.5。 [0033] 按比例加入455kg低品位钾长石和545kg石灰石并在混料机中混合均匀，生料、熟料各成分质量含量如表2所示： [0034] 表2钾长石和石灰石混合料中的各成分质量含量(％) [0035] L.O.I SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Total 生料 24.05 32.45 7.98 0.34 28.92 0.91 3.08 1.60 99.34 熟料 / 42.72 10.51 0.45 38.08 1.20 4.06 2.10 99.13 [0036] 将混合料依序经过破碎、粉磨、回转窑煅烧、冷却机冷却、破碎和粉磨，得到硅钙钾肥。其中，回转窑煅烧工序中烧成带温度为1230～1280℃,物料在窑内停留时间为30～50分钟；冷却机冷却至环境温度+65℃，生料和肥料成品均粉磨至80μm筛余小于10％； [0037] 将硅钙钾肥成品按照农业部标准NY/T 2273进行有效成分检测，能被植物吸收的有效钾(以K2O计)质量含量＝3.6％，钾转化率为88％，同时，能被植物吸收的有效钠(以Na2O计)质量含量＝1.7％，满足肥料使用要求。 [0038] 将硅钙钾肥成品进行XRD检测，主要物相为钾霞石、霞石、钙铝黄长石、α‑硅灰石，不含对土壤有害的成分。 [0039] 实施例3： [0040] 钾长石中K2O含量＝6.58％、Na2O含量＝3.5％。 [0041] 理论配比计算中，烧结产物以霞石、钾霞石、钙铝黄长石、白榴石、硬玉等物相计算后，剩余游离CaO与SiO2的摩尔比值，即烧结产物中间相Ca/Si摩尔比＝1.0，得钾长石与石灰石的质量百分比为49.41:50.59。 [0042] 按比例加入494.1kg低品位钾长石和505.9kg石灰石并在混料机中混合均匀，生料、熟料各成分质量含量如表3所示： [0043] 表3钾长石和石灰石混合料中的各成分质量含量(％) [0044] L.O.I SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O Total 生料 22.42 35.15 8.61 0.35 26.86 0.86 3.33 1.73 99.32 熟料 / 45.31 11.09 0.46 34.62 1.11 4.30 2.24 99.12 [0045] 将混合料依序经过破碎、粉磨、回转窑煅烧、冷却机冷却、破碎和粉磨，得到硅钙钾肥。其中，回转窑煅烧工序中烧成带温度为1230～1280℃,物料在窑内停留时间为30～50分钟；冷却机冷却至环境温度+65℃以下，生料和肥料成品均粉磨至80μm筛余小于10％。 [0046] 将硅钙钾肥成品按照农业部标准NY/T 2273进行有效成分检测，能被植物吸收的有效钾(以K2O计)质量含量＝4.2％，钾转化率达97％，同时，能被植物吸收的有效钠(以Na2O计)质量含量＝1.9％，满足肥料使用要求。 [0047] 将硅钙钾肥成品进行XRD检测，主要物相为钾霞石、霞石、钙铝黄长石、β‑硅灰石，不含对土壤有害的成分。 [0048] 综合上述实例，针对于具有钾低、钠高、硅高等特点的低品位钾长石，通过科学配料，可以保证较高的钾转化率(＞83％)、控制Na2O含量(＜2％)；通过控制烧结产物中间相Ca/Si摩尔比值在0.8～1.2范围内，控制反应物料中游离CaO与SiO2的比值、控制Na2O含量，可以有效避免硅酸二钙等水硬性产物的生成，保证了肥料成品的安全性。 [0049] 本发明同时适用于低品位钾长石与石灰石、低品位钾长石与白云石、低品位钾长石与石灰石和白云石配料，制备硅肥、硅钙肥、硅钙钾肥、硅钙钾镁肥、钾钙肥、钾硅肥等矿物肥料及其衍生产品。 |
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