鉀長(zhǎng)石-堿渣體系提鉀過(guò)程研究.pdf

1、堿渣是氨堿法生產(chǎn)純堿過(guò)程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物。我國(guó)作為世界上最大的純堿生產(chǎn)國(guó)，氨堿法制純堿年產(chǎn)能約1200萬(wàn)t，每年排放的堿渣約400萬(wàn)t。截至目前為止，堿渣堆存量已超過(guò)1億t，不僅占用大量寶貴土地，而且對(duì)周圍環(huán)境造成極其惡劣的影響，因而堿渣的治理刻不容緩。我國(guó)堿渣的處理主要有排海、渣場(chǎng)堆放等方式，都沒(méi)有從根本上解決堿渣大量堆積的問(wèn)題，堿渣中的有效成分也沒(méi)有得到綜合利用。在此背景下，本文提出一種有效處理堿渣的新工藝，即鉀長(zhǎng)石-堿渣體系

2、高溫焙燒酸浸提鉀及綜合利用工藝。
　　首先，通過(guò)化學(xué)組分分析、熱重分析、紅外光譜分析和XRD分析方法對(duì)鉀長(zhǎng)石礦粉和堿渣進(jìn)行理化特性分析及物相分析。結(jié)果表明:本文所用鉀長(zhǎng)石礦粉的主要成分為SiO2(63.77％)、Al2O3(18.70％)、K2O(13.97％)、Fe2O3(1.10％)、MgO(0.34％)和Na2O(0.24％)等，所含鉀長(zhǎng)石是一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的微斜長(zhǎng)石;堿渣的主要元素為Ca(34.04％)、C(7.67％)、Cl

3、(6.27％)、Na(1.57％)、Si(1.40％)、Al(1.06％)和S(0.71％)等，其中的鈣鹽和鈉鹽等均有助于鉀長(zhǎng)石的分解。
　　然后，對(duì)鉀長(zhǎng)石-堿渣體系提鉀工藝條件及浸出液綜合利用進(jìn)行研究。將鉀長(zhǎng)石礦粉和堿渣經(jīng)研磨、混合均勻、高溫焙燒、浸出過(guò)程以制備可溶性鉀，并利用浸出液制備氫氧化鋁、氧化鐵產(chǎn)品。(1)通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)，得出焙燒溫度對(duì)鉀提取率的影響最大，堿渣與鉀長(zhǎng)石礦粉的質(zhì)量配比影響次之，焙燒時(shí)間的影響最小，

4、確定反應(yīng)體系的最佳焙燒工藝條件為:堿渣與鉀長(zhǎng)石礦粉的質(zhì)量配比為8、焙燒溫度為1100℃、焙燒時(shí)間為60min，在此條件下鉀的提取率可達(dá)96％。(2)通過(guò)添加鹽泥、硼砂作為外加助劑對(duì)反應(yīng)體系的影響進(jìn)行研究，得出外加助劑對(duì)鉀提取率的影響不大，故本工藝不添加外加助劑。(3)在最佳焙燒工藝的基礎(chǔ)上，通過(guò)條件實(shí)驗(yàn)對(duì)體系焙燒產(chǎn)物的浸出過(guò)程進(jìn)行研究，得出最佳浸出條件為:鹽酸初始濃度為18％，液固比為3.5，浸出溫度為105℃，浸出時(shí)間為10min。(

5、4)通過(guò)對(duì)浸出液中制備的氫氧化鋁、氧化鐵產(chǎn)品進(jìn)行XRD分析和化學(xué)分析，得出氫氧化鋁、氧化鐵產(chǎn)品分別符合國(guó)標(biāo)GB/T4294-2010、國(guó)標(biāo)GB1863-2008中的要求，且混合物料中鋁和鐵的提取率可分別達(dá)到90.47％和89.16％。
　　最后，對(duì)鉀長(zhǎng)石-堿渣體系焙燒過(guò)程的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行探究。(1)對(duì)鉀長(zhǎng)石礦粉在不同溫度下焙燒后的有效鉀含量進(jìn)行測(cè)定及其焙燒產(chǎn)物進(jìn)行XRD分析，結(jié)果表明:鉀長(zhǎng)石在不同溫度下結(jié)構(gòu)變化不大，鉀提取率較低。(

6、2)對(duì)鉀長(zhǎng)石-堿渣體系在不同溫度下的焙燒產(chǎn)物進(jìn)行XRD分析，得出溫度不同，焙燒產(chǎn)物不同。據(jù)此推測(cè)鉀長(zhǎng)石-堿渣體系的焙燒反應(yīng)機(jī)理為:當(dāng)溫度達(dá)到1000℃以上時(shí)，體系中的氧化鈣活性特別高，不斷消耗鉀長(zhǎng)石分解產(chǎn)生的二氧化硅，進(jìn)而破壞鉀長(zhǎng)石的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，有利于結(jié)構(gòu)疏松、可被酸解的白榴石等聚合度較低的硅酸鹽物質(zhì)生成，促進(jìn)鉀的熔出。(3)對(duì)鉀長(zhǎng)石-堿渣體系焙燒過(guò)程中可能發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算和分析，判斷體系中各反應(yīng)發(fā)生的可能性及難易程度。