專利名稱：一種用不溶性含鉀巖石窯爐法生產(chǎn)堿性肥料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種用磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石窯爐法生產(chǎn)堿性肥料的方法，屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
:生產(chǎn)高濃磷肥所需磷礦除直接使用富磷礦外還可以通過對中低品位磷礦和高鎂磷礦浮選得到，浮選過程產(chǎn)生的尾礦(占浮選礦總量25 35%)常以尾礦漿的形式堆放，隨著國內(nèi)外高濃磷肥產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，磷礦尾礦的堆積不僅占用大量的土地資源，而且對環(huán)境造成越來越嚴(yán)重的污染。目前，企業(yè)采礦普遍存在采富棄貧的行為，導(dǎo)致低品位磷礦被大量浪費，造成磷礦資源的浪費，因此面對當(dāng)今磷資源日漸匱乏的現(xiàn)狀，如何擴(kuò)展磷資源利用范圍具有重大意義。中國專利文獻(xiàn)CN101747090 (申請?zhí)?00910218353.8)公開了一種利用磷礦浮選尾礦高爐法制備鈣鎂磷肥的方法，中國專利文獻(xiàn)CN101747091 (申請?zhí)?00910218354.2)公開一種以磷礦浮選尾礦為原料旋風(fēng)爐法制備鈣鎂磷肥的方法，這兩篇專利文獻(xiàn)均將磷礦尾礦與原生磷礦混配，得到干基P2O5重量比為> 13%的磷礦原料，再與硅石、蛇紋石以及焦炭(或煤粉)焙燒制備鈣鎂磷肥。其優(yōu)點在于，將對環(huán)境有污染的磷礦尾礦進(jìn)行再利用，將其中的磷鎂資源轉(zhuǎn)化為鈣鎂磷肥中的有效成分，但均存在以下不足:I )、焙燒時溫度較高(1350 1450°C)，能耗較大。2)、所需原料較多，還需配用硅石、蛇紋石和焦炭(或煤粉)，并且都需要進(jìn)行粉磨，增加了工藝的復(fù)雜度。我國水溶性鉀資源較少，液體鹽湖資源不到世界鉀鹽資源的5%，大部分鉀資源都以不溶性鉀長石和含鉀硅酸巖石等含鉀巖石形式存在，這導(dǎo)致了我國鉀肥生產(chǎn)很難滿足國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。事實上我國是鉀肥消耗和進(jìn)口依賴最大的國家之一，如能將不溶性含鉀巖石作為原料生產(chǎn)鉀肥，將大大緩解我國農(nóng)業(yè)對鉀肥的需求，減少進(jìn)口，節(jié)約資本。中國專利文獻(xiàn)CN101428769 (申請?zhí)?00810069029.X)，公開了一種用不溶性含鉀巖石和磷石膏生產(chǎn)鉀鈣肥聯(lián)產(chǎn)硫酸的方法，以不溶性含鉀巖石為原料生產(chǎn)鉀鈣肥取得了較好結(jié)果，該專利文獻(xiàn)將不溶性鉀巖石、磷石膏和無煙煤制球或制塊后焙燒制備鉀鈣肥，其優(yōu)點在于生產(chǎn)工藝中其焙燒溫度(1000 12 00°0較現(xiàn)有生產(chǎn)工藝焙燒溫度(1150 1350°C)較低，同時將廢棄的磷石膏再利用，將鈣資源轉(zhuǎn)換到可被作物吸收的鉀鈣肥中，同時鉀的轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%。缺點在于生產(chǎn)過程中釋放出的SO2濃度低，使生成硫酸的工藝流程復(fù)雜，成本高。貴州西洋肥業(yè)有限公司的另一篇專利文獻(xiàn)《一種用鉀長石、石灰石和磷石膏生產(chǎn)鉀鈣肥的方法》(申請?zhí)?00910102556.0)公布了以不溶性鉀長石、石灰石和磷石膏制球或制塊后焙燒制備鉀鈣肥的方法，其優(yōu)點在于較上述專利文獻(xiàn)(申請?zhí)?00810069029.X)生產(chǎn)鉀鈣肥工藝中焙燒溫度更低(1000 1150°C)，時間更短(30 60分鐘)，同樣也將磷石膏進(jìn)行了資源再利用，鉀的轉(zhuǎn)化率最高98%。該專利工藝無明顯缺點，但相較復(fù)混肥而言，鉀鈣肥中養(yǎng)分太單一，只有鉀元素存在。目前尚未見用磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石窯爐法生產(chǎn)堿性肥料的專利和相關(guān)技術(shù)的報導(dǎo)。發(fā)明內(nèi)容:針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能耗低，工藝簡單，有效成分更全面，養(yǎng)分豐富的堿性肥料的生產(chǎn)方法，該方法為磷礦尾礦和低品位磷礦的資源綜合利用開辟一條新的途徑，以磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石為原料來生產(chǎn)堿性肥料，除含有鎂、娃、韓等有效成分外，還同時含有養(yǎng)分磷和鉀。術(shù)語說明磷礦尾礦:磷礦原礦經(jīng)過磨碎、采用不同選礦技術(shù)對磷進(jìn)行富集后殘留的物質(zhì)，除了含一定量的P2O5外，還含有I丐、鎂、娃、鐵、招及有機(jī)雜質(zhì)；由于選礦技術(shù)的差異，磷礦尾礦中P2O5含量一般為8% 15%。低品位磷礦:磷礦中P2O5含量低于20%的稱為低品位磷礦,主要成分:原礦中P2O5含量低于20%，MgO含量2% 5%左右，硅酸鹽含量20%以上。不溶性含鉀巖石:以鉀長石為代表的含鉀硅酸鹽類鉀礦資源。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種用不溶性含鉀巖石窯爐法生產(chǎn)堿性肥料的方法，包括如下步驟:(I)將磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石按質(zhì)量比1:0.4^0.9混合，再加入上述混合總質(zhì)量3 8%的無煙煤，得混合物料；(2)將步驟(I)所得混合物料干燥，粉磨，得粉狀物料；(3)將步驟(2)制得的粉狀物料制成料塊；(4)將步驟(3)制得的料塊放入窯爐內(nèi)，1000 1200°C溫度下焙燒30 150分鐘，制得燒結(jié)熟料；(5)上述步驟(4)制得的燒結(jié)熟料進(jìn)行水淬，燒結(jié)熟料在I 10分鐘內(nèi)溫度降至400 700°C，水淬后的燒結(jié)熟料經(jīng)浙水、干燥、破碎和粉磨制得堿性肥料。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(I)中磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石的質(zhì)量比為1:0.55 0.77，無煙煤的加入量占磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石總
量的4 7%。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(2)中混合物料粉磨粒度至60 150目，優(yōu)選，80 120目，篩余量<5wt%。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中粉狀物料加水制成料塊，粉狀物料與水的質(zhì)量比為 I:0.08 0.15。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(3)中的料塊為直徑是5 15mm的球形料塊或體積是0.1 2.2dm3的方形料塊。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中焙燒溫度為1100 1200°C，焙燒時間為30 50分鐘。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中，焙燒時使用燃料為煙煤。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(4)中，窯爐為倒焰窯、隧道窯或回轉(zhuǎn)窯。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟(5)中燒結(jié)熟料水淬時在I 5分鐘內(nèi)溫度降至400 600。。。 本發(fā)明步驟(5)中浙水、干燥、破碎和粉磨均為現(xiàn)有技術(shù)，按照現(xiàn)有操作條件操作即可。本發(fā)明所述的方法既能將磷礦尾礦或低品位磷礦中的不溶磷轉(zhuǎn)化成可被農(nóng)作物吸收利用的枸溶磷，同時還能將不溶性含鉀巖石中的鉀轉(zhuǎn)化成農(nóng)作物可吸收利用的有效鉀。生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅含有硅、鈣、鎂、磷等養(yǎng)分，還含有養(yǎng)分鉀，較市面上鈣鎂磷肥、硅鈣鎂磷肥、鉀鈣肥、硅鈣鉀肥等產(chǎn)品中堿分增多，因此我們稱這種產(chǎn)品為堿性肥料。磷礦尾礦或低品位磷礦中的主要成分為CaMg(CO3)2和Ca5F (PO4) 3，不溶性含鉀巖石以鉀長石(K20.Al2O3.6Si02)為代表，在高溫下磷礦尾礦或低品位磷礦中的鈣與鉀長石反應(yīng)，使不溶性含鉀巖石中的不溶性鉀轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄遭?，能被作物吸收。其主要反?yīng)如下:CaMg (CO3) 2 — Ca0+Mg0+2C02 K20.Al2O3.6Si02+6Ca0 — 6 (Ca0.SiO2) +K20.Al2O3 同時磷礦尾礦或低品位磷礦中Ca5F (PO4) 3與鉀長石中的SiO2在燃料提供的熱量下形成一種硅酸鹽玻璃網(wǎng)絡(luò)，使熔體中的P0/_在冷卻過程中凍結(jié)在硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)中，可被弱酸緩慢溶出，被農(nóng)作物吸收利用。本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果:1、本發(fā)明所述生產(chǎn)堿性肥料的方法，焙燒溫度僅為1000 1200°C，低于現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)鈣鎂磷肥的焙燒溫度1350 1450°C，溫度低，能耗小，工藝簡單。2、本發(fā)明所述的方法在高溫下磷礦尾礦或低品位磷礦中的鈣與鉀長石反應(yīng)，使不溶性含鉀巖石中的不溶性鉀轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄遭?，水溶性鉀能被作物吸收，同時磷礦尾礦或低品位磷礦中Ca5F(PO4)3與鉀長石中的SiO2在燃料提供的熱量下形成一種硅酸鹽玻璃網(wǎng)絡(luò)，使熔體中的PO,在冷卻過程中凍結(jié)在硅酸鹽網(wǎng)絡(luò)中，可被弱酸緩慢溶出，被農(nóng)作物吸收利用。既對造成環(huán)境污染的磷礦尾礦和經(jīng)濟(jì)價值小的低品位磷礦進(jìn)行了利用，也為環(huán)保做出了貢獻(xiàn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。3、本發(fā)明將粉磨后的粉狀物料加水制成料塊，使物料接觸更緊密，有利于產(chǎn)品的焙燒，同時能減少粉塵污染。4、本發(fā)明使用的原料少，除磷礦尾礦或低品位磷礦外還有不溶性含鉀巖石和煤，原料采購和粉磨工藝較現(xiàn)有生產(chǎn)鈣鎂磷肥簡單。5、本發(fā)明窯爐法燒結(jié)出的堿性肥料除含有磷、硅、鈣、鎂等有效成分外，還含有養(yǎng)分鉀，有效成分更全面，養(yǎng)分更豐富，將不溶性含鉀巖石作為原料生產(chǎn)鉀肥，大大緩解我國農(nóng)業(yè)對鉀肥的需求，減少進(jìn)口，節(jié)約資本。6、本發(fā)明不使用磷石膏，采用不溶性含鉀巖石為原料與磷礦尾礦或低品位磷肥反應(yīng)，尾氣中不含對空氣造成嚴(yán)重污染的SO2氣體，因此不需要對尾氣進(jìn)行特殊處理。
具體實施方式
:下面通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。實施例1: 原料1:磷礦尾礦，采集地點:貴州金德礦業(yè)本實施例中磷礦 尾礦的主要化學(xué)組成見表1:表I
權(quán)利要求
1.種用不溶性含鉀巖石窯爐法生產(chǎn)堿性肥料的方法，包括如下步驟: (1)將磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石按質(zhì)量比1:0.4^0.9混合，再加入上述混合總質(zhì)量3 8%的無煙煤，得混合物料； (2)將步驟(I)所得混合物料干燥，粉磨，得粉狀物料； (3)將步驟(2)制得的粉狀物料制成料塊； (4)將步驟(3)制得的料塊放入窯爐內(nèi)，1000 1200°C溫度下焙燒30 150分鐘，制得燒結(jié)熟料； (5)上述步驟(4)制得的 燒結(jié)熟料進(jìn)行水淬，燒結(jié)熟料在I 10分鐘內(nèi)溫度降至400 700 0C，水淬后的燒結(jié)熟料經(jīng)浙水、干燥、破碎和粉磨制得堿性肥料。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石的質(zhì)量比為1:0.55 0.77，無煙煤的加入量占磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石總質(zhì)量的4 7%。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中混合物料粉磨粒度至60 150目，篩余量<5wt%0
4.據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中混合物料粉磨粒度至80 120目，篩余量<5wt%0
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中粉狀物料加水制成料塊，粉狀物料與水的質(zhì)量比為1:0.08 0.15。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的料塊為直徑是5 15mm的球狀料塊或體積是0.1 2.2dm3的方形料塊。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中焙燒溫度為1100 1200°C，焙燒時間為30 50分鐘。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，焙燒時使用燃料為煙煤。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，窯爐為倒焰窯、隧道窯或回轉(zhuǎn)窯。
10.據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(5)中燒結(jié)熟料水淬時在I 5分鐘內(nèi)溫度降至400 600°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用不溶性含鉀巖石窯爐法生產(chǎn)堿性肥料的方法，屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。其步驟包括將磷礦尾礦或低品位磷礦與不溶性含鉀巖石按質(zhì)量比10.4~0.9混合，再加入上述混合總質(zhì)量3～8%的無煙煤，并干燥，粉磨，再制成料塊；然后放入窯爐內(nèi)，1000～1200℃溫度下焙燒30～150分鐘，制得燒結(jié)熟料，最后進(jìn)行水淬，燒結(jié)熟料溫度降至400～700℃，水淬后的燒結(jié)熟料經(jīng)瀝水、干燥、破碎和粉磨制得堿性肥料。本發(fā)明方法焙燒溫度僅為1000～1200℃，能耗小，工藝簡單；不使用磷石膏，尾氣中不含對空氣造成嚴(yán)重污染的SO2氣體，不需要對尾氣進(jìn)行特殊處理。
文檔編號C05G1/00GK103086778SQ20131000814
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者龐世花, 胡兆平, 楊紅梅, 劉陽, 楊位紅, 王子浩 申請人:貴州金正大生態(tài)工程有限公司