一种碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法技术

本发明专利技术属于化工冶金以及环保等资源综合利用领域，尤其涉及一种碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法。本发明专利技术包括如下步骤：(1)原料混合：将碱活化剂、钾长石和钙制剂混合；(2)加压反应：将上述混合物装于加压反应釜中反应；(3)液固分离：经步骤(2)的反应物冷却后进行液固分离，获得滤液，制得可溶性钾溶液；(4)干燥：将步骤(3)中过滤后的滤渣洗涤后烘干，制得硅酸钙土壤调理剂。本发明专利技术钾提取率高，反应渣具有质轻、高吸水率的特点，且富含高活性硅和钙以及少量钾，宜作为土壤调理剂。本工艺具有操作简单，反应温度低，对环境污染少，对设备要求低等优点，具有较好的工业化前景。

Method for preparing soluble potassium and calcium silicate soil conditioner by alkali activated potassium feldspar

The invention belongs to the field of comprehensive utilization of chemical metallurgy, environmental protection and the like, in particular to a method for preparing soluble potassium and calcium silicate soil conditioner with alkali activated potassium feldspar. The present invention includes the following steps: (1) mixing raw materials: alkali activator, potash feldspar and calcium preparation; (2) pressurization reaction: loading the mixture in a pressurized reactor; (3) liquid-solid separation: liquid solid separation after a step (2) of the reactant is cooled, filtrate is obtained, soluble potassium solution is obtained; (4) drying: step The soil conditioner of calcium silicate was prepared by washing and drying the filtered residue in (3). The invention has high potassium extraction rate, and the reaction slag has the characteristics of light weight and high water absorption, and is rich in high activity silicon and calcium and a small amount of potassium, so it is suitable for soil conditioner. The technology has the advantages of simple operation, low reaction temperature, less environmental pollution, and low requirement for equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法
本专利技术属于化工冶金以及环保等资源综合利用领域，涉及一种可溶性钾的提取方法，尤其涉及一种碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法。
技术介绍
我国钾矿资源丰富，但可溶性钾资源储量少，需求量大，目前主要依赖进口。钾长石矿是我国一种重要的难溶性钾资源，矿石储量大，分布广，但难以作为钾肥等可溶性钾资源利用。因此，开发利用难溶性钾长石矿提取可溶性钾具有重要意义。目前我国利用钾长石矿提取可溶性钾的工艺方法种类繁多，但是仍然存在很大的局限性，使得大规模生产受到限制。如：中国专利申请201010155877.X，以氯化钙和氯化钠为混合助剂，在750～900℃条件下焙烧，用水浸出得到可溶性钾，该专利涉及可溶性钾提取工艺需要高温焙烧，能耗大，污染严重；中国专利申请201310317683.9，以钾长石：氢氧化钾：去离子水1:5～10:15～20的配比，在105～115℃条件下水热反应2～6小时，得到可溶性钾，该专利涉及可溶性钾提取工艺中氢氧化钾用量大，对设备要求高，产生的反应渣难以回收利用，实际生产能力差；中国专利申请201510474371.8，以氯化钠、氯化钙、氧化钙等为活化剂，在浓度为50～85％的硫酸或氢氟酸中溶浸钾长石，在80～120℃下超声微波反应得到可溶性钾，该专利涉及可溶性钾提取工艺，酸腐蚀性强，对设备要求高；邱美娅等开展了水热法分解钾长石制取雪钙硅石的试验研究，其以氧化钙为助剂，晶化温度为220～250℃，Ca/(Si+Al)比0.8～1.0，晶化时间5～8小时，液固比20～25的条件下，分解钾长石，K2O溶出率达80％。该工艺具有一定的使用价值但仍存在不足，所用助剂为氧化钙，其反应活性低，需较高的反应温度，钾溶出偏低，同时反应后的固体产物没有得到高附加值应用，造成了资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法，该方法解决了现有技术中利用钾长石提取可溶性钾工艺能耗大，成本高，污染严重，钾提取率低等问题，同时利用反应产物制备了对植物生长和土壤改良具有有益效果的土壤调理剂，实现了钾长石高附加值的综合利用。本专利技术的碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法，包括如下步骤：(1)原料混合：将碱活化剂、钾长石和钙制剂混合均匀；(2)加压反应：将上述混合物装于加压反应釜中反应；(3)液固分离：经步骤(2)的反应物冷却后进行液固分离，获得滤液，制得可溶性钾溶液；(4)干燥：将步骤(3)中过滤后的滤渣洗涤后烘干，制得硅酸钙土壤调理剂。根据本专利技术所述的方法，其中，所述步骤(1)中的碱活化剂为氢氧化钾溶液，其质量浓度为1～50g/L。根据本专利技术所述的方法，其中，所述步骤(1)中钙制剂可以为氧化钙或氢氧化钙，或者也可以是以氧化钙或氢氧化钙为主要成分的废渣，例如磷石膏或电石渣等。根据本专利技术所述的方法，其中优选地，步骤(1)所述碱活化剂和钾长石二者体积质量比为10～40mL/g，加入钙制剂的质量折合成氧化钙后与钾长石中的二氧化硅摩尔比为0.3～1.5。根据本专利技术所述的方法，其中，所述钾长石优选为粉状，其粒径进一步优选为-50目(即目数大于等于50目)，粒径越细比表面积越大，越有利于反应的进行。根据本专利技术所述的方法，优选地，步骤(1)在常温下进行混合。根据本专利技术所述的方法，其中优选地，步骤(2)所述加压反应釜温度为160～210℃，反应时间为1～6h。反应釜压力与反应温度相对应，为反应釜内相应温度的饱和蒸气压。根据本专利技术所述的方法，步骤(3)所述液固分离优先选用抽滤方式。根据本专利技术所述的方法，优选地，步骤(3)所述冷却温度为小于100℃。根据本专利技术所述的方法，步骤(4)所述的洗涤是使用水或氢氧化钾溶液(优选质量浓度为1～50g/L)，进一步优选为水，洗涤方式为单级浆洗或多级逆流浆洗。根据本专利技术所述的方法，优选地，步骤(4)所述烘干温度为30～120℃。本专利技术制得的硅酸钙土壤调理剂为富含钾、枸溶性硅、钙的水化硅酸钙。本专利技术的有益效果在于：以氢氧化钾溶液为碱活化剂，具有反应活性高，氢氧化钾用量少等特点，在160～210℃下，能够有效破坏钾长石分子结构，钾长石中氧化钾的溶出率达90％；通过加入碱活化剂以及加入氧化钙或氢氧化钙调节反应物中Ca/Si摩尔比，既可促进可溶性钾的溶出，又能生成含有钾、枸溶性硅和钙的滤渣，而且滤渣具有疏松多孔、吸水率高、离子缓释等特点，具有类似土壤团粒结构的保水、保肥、透气功能，可作为土壤调理剂使用。本专利技术实现了资源的无污染、零排放的高附加值综合利用；本专利技术涉及的可溶性钾提取及土壤调理剂制备工艺具有操作简单，反应温度低，对环境污染少，对设备要求低等优点，具有较好的工业化前景。附图说明图1是本专利技术的碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法的工艺流程图。具体实施方式实施例1将配置好的质量浓度为1g/L的氢氧化钾溶液，加入到带冷却装置的反应釜中，按照氢氧化钾溶液：钾长石＝20:1的体积质量比(mL/g)加入氧化钾含量为13.94％，二氧化硅含量为66.41％的钾长石粉(粉碎后过100目筛)，加入氢氧化钙调节混合物中Ca/Si摩尔比为0.9，混合均匀后在190℃反应6h，充分搅拌，结束反应后降温至100℃以下，将反应产物抽滤后得到的滤液即为可溶性钾溶液；将滤渣浆洗2次，抽滤后将滤渣在100℃下烘干。经检测，滤渣中K2O的含量为1.6％，计算得知K2O的溶出率为92.78％；滤渣中枸溶性二氧化硅含量为26.88％，氧化钙含量为32.01％，滤渣含水率386％。实施例2将配置好的质量浓度为50g/L的氢氧化钾溶液，加入到带冷却装置的反应釜中，按照氢氧化钾溶液：钾长石＝10:1的体积质量比(mL/g)加入氧化钾含量为12.04％，二氧化硅含量为65.01％的钾长石粉(粉碎后过50目筛)，加入氧化钙调节混合物中Ca/Si摩尔比为0.3，混合均匀后在210℃反应1h，充分搅拌，结束反应后降温至100℃以下，将反应产物液固分离后得到的滤液即为可溶性钾溶液；将滤渣浆洗3次，抽滤后将滤渣在30℃下烘干。经检测，滤渣中K2O的含量为1.75％，计算得知K2O的溶出率为91.17％；滤渣中枸溶性二氧化硅含量为23.06％，氧化钙含量为8.80％，滤渣含水率326％。实施例3将配置好的质量浓度为30g/L的氢氧化钾溶液，加入到带冷却装置的反应釜中，按照氢氧化钾溶液：钾长石＝40:1的体积质量比(mL/g)加入氧化钾含量为10.21％，二氧化硅含量为68.02％的钾长石粉(粉碎后过80目筛)，加入氢氧化钙调节混合物中Ca/Si摩尔比为1.5，混合均匀后在160℃反应4.5h，充分搅拌，结束反应后降温至100℃以下，将反应产物抽滤后滤液即为可溶性钾溶液；将滤渣浆洗4次，抽滤后将滤渣在120℃下烘干。经检测，滤渣中K2O的含量为1.13％，计算得知K2O的溶出率为90.00％，滤渣中枸溶性二氧化硅含量为24.06％，氧化钙含量为15.80％，滤渣含水率366％。当然，本专利技术还可以有多种实施例，在不背离本专利技术精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本专利技术的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法，包括如下步骤：(1)原料混合：将碱活化剂、钾长石和钙制剂混合；(2)加压反应：将上述混合物装于加压反应釜中反应；(3)液固分离：经步骤(2)的反应物冷却后进行液固分离，获得滤液，制得可溶性钾溶液；(4)干燥：将步骤(3)中过滤后的滤渣洗涤后烘干，制得硅酸钙土壤调理剂。

【技术特征摘要】
1.一种碱活化钾长石制备可溶性钾和硅酸钙土壤调理剂的方法，包括如下步骤：(1)原料混合：将碱活化剂、钾长石和钙制剂混合；(2)加压反应：将上述混合物装于加压反应釜中反应；(3)液固分离：经步骤(2)的反应物冷却后进行液固分离，获得滤液，制得可溶性钾溶液；(4)干燥：将步骤(3)中过滤后的滤渣洗涤后烘干，制得硅酸钙土壤调理剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的碱活化剂为氢氧化钾溶液，其质量浓度为1～50g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中钙制剂为氧化钙或氢氧化钙，或者以氧化钙或氢氧化钙为主要成分的废渣。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓辉，马淑花，穆小占，赵振清，郑诗礼，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11