近日,中國科學院過程工程研究所綠色化學工程研究部受《日本化學工程雜志》(Journal of Chemical Engineering of Japan)主編Takao Tsukada教授的邀請,發表了關于鉀長石提取鉀肥的論文(Yan Zhang(張妍), Edouard Asselin, Zhibao Li. Laboratory and Pilot Scale Studies of Potassium Extraction from K-feldspar Decomposition with CaCl2 and CaCO3. Journal of Chemical Engineering of Japan 2016, 49, 111–119)。
從鉀長石非可溶性鉀資源中提取鉀肥,對解決我國鉀肥資源短缺,過度依賴進口具有重要意義。鉀長石具有十分穩定的架狀結構,熔點高達1200-1400℃,很難利用直接煅燒分解的方法生產鉀肥,加入添加劑雖可以降低反應分解溫度,然而會增加生產成本。堿渣是氨堿工藝制備純堿產生的廢棄物,其主要成分為碳酸鈣和氯化鈣,可以作為分解鉀長石的添加劑。過程工程所綠色化學工程研究部與加拿大University of British Columbia材料系教授Asselin合作,在這方面進行了研究,提出了利用鉀長石和堿渣制取氯化鉀的新工藝,主要流程包括:(1)將鉀長石和堿渣粉碎后與制堿廢液混合,在700-900℃進行煅燒;(2)利用水對煅燒后產物浸取,其中的鉀溶解到水中,而硅酸鹽留在固相;(3)過濾得到的溶液蒸發結晶即可得到氯化鉀產品,而硅酸鹽可用作水泥原料。在實驗室小試的基礎上成功進行了中試試驗,得到了合格產品,鉀的回收率達到了82%。
該技術路線不僅降低了從鉀長石中提取鉀的反應溫度,而且實現了堿渣和制堿廢液的綜合利用,是利用非溶性固體鉀資源提取鉀肥的有益探索。該研究獲得青海省科技計劃、“973”計劃和國家自然科學基金的支持。
利用鉀長石和堿渣制備氯化鉀工藝流程圖
SEM-EDS 圖 (a)KCl產物; (b)鉀長石:CaCl2:CaCO3=1:2:2煅燒產物; (c)鉀長石:CaCl2:CaCO3=1:2:1煅燒產物; (d)鉀長石:CaCl2:CaCO3=1:1:3煅燒產物
中試的煅燒設備和產物
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