鉀長石-堿渣體系提鉀過程研究.pdf

1、堿渣是氨堿法生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的主要固體廢棄物。我國作為世界上最大的純堿生產(chǎn)國，氨堿法制純堿年產(chǎn)能約1200萬t，每年排放的堿渣約400萬t。截至目前為止，堿渣堆存量已超過1億t，不僅占用大量寶貴土地，而且對周圍環(huán)境造成極其惡劣的影響，因而堿渣的治理刻不容緩。我國堿渣的處理主要有排海、渣場堆放等方式，都沒有從根本上解決堿渣大量堆積的問題，堿渣中的有效成分也沒有得到綜合利用。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，通過化學組分分析、熱重分析、紅外光譜分析和XRD分析方法對鉀長石礦粉和堿渣進行理化特性分析及物相分析。結(jié)果表明:本文所用鉀長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，所含鉀長石是一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的微斜長石;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石的分解。
　　然后，對鉀長石-堿渣體系提鉀工藝條件及浸出液綜合利用進行研究。將鉀長石礦粉和堿渣經(jīng)研磨、混合均勻、高溫焙燒、浸出過程以制備可溶性鉀，并利用浸出液制備氫氧化鋁、氧化鐵產(chǎn)品。(1)通過單因素實驗和正交實驗，得出焙燒溫度對鉀提取率的影響最大，堿渣與鉀長石礦粉的質(zhì)量配比影響次之，焙燒時間的影響最小，

4、確定反應體系的最佳焙燒工藝條件為:堿渣與鉀長石礦粉的質(zhì)量配比為8、焙燒溫度為1100℃、焙燒時間為60min，在此條件下鉀的提取率可達96％。(2)通過添加鹽泥、硼砂作為外加助劑對反應體系的影響進行研究，得出外加助劑對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上，通過條件實驗對體系焙燒產(chǎn)物的浸出過程進行研究，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℃，浸出時間為10min。(

5、4)通過對浸出液中制備的氫氧化鋁、氧化鐵產(chǎn)品進行XRD分析和化學分析，得出氫氧化鋁、氧化鐵產(chǎn)品分別符合國標GB/T4294-2010、國標GB1863-2008中的要求，且混合物料中鋁和鐵的提取率可分別達到90.47％和89.16％。
　　最后，對鉀長石-堿渣體系焙燒過程的反應機理進行探究。(1)對鉀長石礦粉在不同溫度下焙燒后的有效鉀含量進行測定及其焙燒產(chǎn)物進行XRD分析，結(jié)果表明:鉀長石在不同溫度下結(jié)構(gòu)變化不大，鉀提取率較低。(

6、2)對鉀長石-堿渣體系在不同溫度下的焙燒產(chǎn)物進行XRD分析，得出溫度不同，焙燒產(chǎn)物不同。據(jù)此推測鉀長石-堿渣體系的焙燒反應機理為:當溫度達到1000℃以上時，體系中的氧化鈣活性特別高，不斷消耗鉀長石分解產(chǎn)生的二氧化硅，進而破壞鉀長石的穩(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，促進鉀的熔出。(3)對鉀長石-堿渣體系焙燒過程中可能發(fā)生的反應進行熱力學計算和分析，判斷體系中各反應發(fā)生的可能性及難易程度。