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1、第3期矿产综合利用No.32002年6月Jun.2002MultipurposeUtilizationofMineralResources富钾岩石的综合利用工艺探索1222陶红,马鸿文,王英滨,戚洪彬(1.上海理工大学城市建设与环境工程学院,上海200093)(2.中国地质大学材料科学与工程学院,北京100083)摘要:采用一种新的工艺处理不溶性富钾岩石,合成了13X沸石分子筛、沉淀二氧化硅(白炭黑)、碳酸钾、碳酸钠等化工产品,产品性能符合国家或化工行业标准,使得原岩石中的Si、Al、K、Na等元素均转变为高附加值的产品,降低了生产成本,提高了总体经济效
2、益,资源利用率接近100%。而且在整个工艺流程中无“废气”、“废水”、“废渣”排放。关键词:富钾岩石;综合利用;工艺中图分类号:TD989文献标识码:A文章编号:100026532(2002)032002224钾后必会留下大量的残渣,给环境造成污染。1前言本项研究正是为了克服以上缺点,采用了一钾的用途广泛,但绝大多数用作农肥,是种新的工艺。该工艺充分利用富钾岩石中的决定农业丰产的三大营养元素之一,因而历各种组分,不仅将岩石中的钾提取出来,而且来为各国所重视。世界上提取的钾主要来源还合成了13X沸石分子筛、沉淀二氧化硅等于可溶性钾盐矿床。我国钾盐成矿条件不
3、理化工产品,使得原矿石中的Si、Al、K、Na等想,找钾工作难度大,可溶性钾资源缺乏,要元素均转变为高附加值的产品,降低了生产设想在短期内找到工业型钾盐矿床,尚不容成本,提高了总体经济效益,资源利用率接近乐观。另一方面,我国拥有较丰富的不溶性钾100%。而且在整个工艺流程中无“废气”、“废矿资源,如钾长石、明矾石、白榴石、海绿石、水”、“废渣”排放。伊利石、含钾砂页岩、各类富钾火成岩等。这2实验部分些钾矿资源几乎遍布全国各地,而且储量巨大,据不完全统计,其资源总量超过100亿2.1原料[1]t。为此,中科院地学部、生物部及化学部共实验所用的原岩采自山西省
4、临县紫金山同提出“关于建立我国钾肥资源稳定供应体富钾碱性岩岩体,该岩体出露面积约为293系的建议”,其中有一条就是非常规钾资源23km,远景储量达2.0×10t。原岩(样品(即通称的富钾岩石)作为我国钾肥来源的一号为ZJS)经X射线粉末衍射鉴定,主要矿物种补充。不溶性钾资源提钾的关键是对含钾为钾长石,还有少量的绢云母。该碱性岩硅铝[2]岩石进行综合利用的深加工,因为单纯提比(SiO3öAl2O3)≈4.6(表1),近于合成X型[3]钾一方面使所提的钾成本太高,另一方面提分子筛反应混合物的硅铝比。收稿日期:2001209211基金项目:教育部高等学校博士学
5、科点专项科研基金资助项目;上海市高等学校青年科学基金资助项目作者简介:陶红(1967-),女,讲师,博士后。3山西省地勘局215地质队,山西省临县紫金山矿区含钾岩石初勘地质报告,1978。第3期陶红等:富钾岩石的综合利用工艺探索·23·表1原岩的化学成分ö%+样品号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3FeOMnOMgOCaONa2OK2OP2O5H2OYZJS56.160.4020.825.640.430.170.060.730.3412.820.171.532.2化学试剂及实验仪器经高温焙烧后,偏硅酸失水,得到沉淀二氧化化学试剂碳酸钠、氢氧化钠、硅酸钠
6、、氢硅,俗称白炭黑;氧化铝均为化学纯。主要实验仪器有:SXG2(5)母液经第(4)步除去硅后,剩余的主4210型箱式电炉、10121A型数显电热鼓风干要物相为NaHCO3和KHCO3。由于这两种燥箱、GSY2Ê不锈钢电热恒温水浴锅、CJJ2物质的溶解度差别较大,经过多次蒸发、结晶781型磁力加热搅拌器。分离,可将二者分开。将NaHCO3和KHCO32.3实验步骤在300℃下干燥,即得到Na2CO3和K2CO3。在对原岩石进行详细的岩相学及工艺矿Na2CO3可返回焙烧阶段,循环使用。物学研究的基础上,经过大量的实验,设计了3产品性能完整的工艺流程(图1)。
7、实验结果表明,50g岩石粉可制备出13X沸石40.5g,沉淀二氧化硅18.1g,K2CO36.42g,Na2CO341.0g。合成的沸石经X射线粉末衍射鉴定为13X沸石分子筛,外观为浅黄色粉末,经电子扫描电镜显示其晶形为八面体。13X沸石分子筛是一种高效能的吸附剂,在吸附质浓度很低时,仍有较高的吸附能力,既能选择吸附,又能脱水干燥,目前常用于气体的干燥和净化,也用于汽油脱硫,能使高硫汽油中硫含量从0.003%降到0.0003%左右。作者将其图1实验工艺流程用于含重金属废水处理的研究,实验结果表(1)原岩破碎至120目左右,然后将矿粉明具有用量少、处理废水
8、的体积大、处理时间按1∶1.0～1.4(质量比)的比例加入碳酸短、效率高、对废水
