專利名稱：一種生產微孔硅鉀鈣礦物肥料的方法
技術領域：
本發明屬于硅鉀肥生產領域，特別涉及一種采用水熱化學反應生產微孔硅鉀鈣礦物肥料的方法。
背景技術：
農業生產中對鉀肥的需求量越來越大，硅肥和鈣肥的用量也在逐年增加。我國可溶性鉀礦資源十分缺乏，國產鉀肥很少，主要依靠進口。然而，我國非溶性鉀礦資源極為豐富，且廣為分布。開發利用非溶性鉀礦資源，生產硅鉀鈣礦物肥料是解決我國鉀肥不足、增加礦物肥料新品種的有效途徑。
我國自上世紀五十年代末期開始探索利用非溶性鉀礦資源生產農用鉀肥，最近十多年來的研究和開發工作日益為人們所關注。歸納起來，目前利用非溶性鉀礦制取鉀肥有三種途徑，即煅燒法或燒結法、水熱化學法、微生物法。
長沙化工礦山設計研究院、四川大學化工學院、四川省地礦局、安徽技術師范學院、合肥工業大學、上海化工研究院、江蘇省豐縣鉀肥廠、河南省科學院地理研究所、山東科技大學、中國地質大學、中國科學院貴陽地球化學研究所等單位采用爐窯內煅燒法或燒結法，提取鉀長石中的鉀或制取硅鉀鈣肥料。前蘇聯曾利用霞石提鉀，但主要是為了制取氧化鋁，副產鉀鹽。
原化工部天津設計院、華北水利水電學院、長沙化工礦山設計研究院等單位，利用酸溶水熱化學方法提取鉀長石、伊利石中的鉀。東南大學和華東理工大學、中國地質大學以消石灰漿料為高壓浸取劑，利用高壓水熱化學方法從鉀長石中提取鉀。日本學者曾進行過100℃～400℃條件下以NaOH-Ca(OH)2混合液高壓萃取鉀長石中的鉀的研究。
中國地質科學院地質力學所、中國農業大學、中國農業科學院、中國科學院沈陽應用生態研究所和遼寧省微生物研究所、河北省科學院微生物研究所采用細菌法解離鉀長石中的鉀，以制取生物鉀肥。
上述制取鉀肥或硅鉀鈣肥的方法，除極少數實現工業化外，絕大多數為試驗性研究。
本發明的發明人自1996年以來開展了自富鉀巖石中提取鉀的研究，在借鑒國內外提鉀研究經驗的基礎上，創造了一種在半濕狀態下，石灰(包括白云石灰)或輕燒氧化鎂水熱法提鉀新工藝，此工藝反應在靜態條件下進行，可大大降低能源消耗，可獲得KOH、K2SO4、K2CO3及微孔硅鉀鈣多元素礦物肥料。本發明人已獲得三項發明專利，其專利號分別為ZL01100474.6、ZL01100475.4及ZL02156824.3。為了進一步提高微孔硅鉀鈣礦物肥料中有效組分的含量，并降低生產成本，本發明人進行了此項活化劑發明研究。
發明內容
本發明的目的在于提供一種生產微孔硅鉀鈣礦物肥料的方法，以含鉀巖石粉和石灰粉，或含鉀巖石粉和白云石灰粉，或含鉀巖石粉和輕燒氧化鎂粉為原料，利用硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉作為活化劑，通過水熱化學反應完成，從而提高鉀肥、硅鉀鈣肥中有效成分含量。
為了達到上述目的，本發明人在其獲得的的三項發明專利(專利號分別為ZL01100474.6、ZL01100475.4及ZL02156824.3)中，在原有水熱化學反應原料配方的基礎上添加適量的硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉。作為活化劑添加的硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉可以促進含鉀礦物中硅氧四面體和鋁氧四面體結構崩解破壞，提高礦物肥料產品中鉀、硅等有效成分的溶出量，從而達到提高鉀肥、硅鉀鈣肥中有效成分含量的目的。
利用硼鎂石礦作為活化劑有兩種使用方法，第一種方法是把天然產出的硼鎂石礦機械加工成礦粉，然后直接加添到水熱化學反應前的原料配方中；第二種方法是，硼鎂石原礦經機械粉碎后，在沸騰煅燒爐、或動態煅燒爐或旋轉煅燒爐窯內于600℃～900℃環境下輕燒成硼鎂石玻璃體，本發明人將其稱作為輕燒硼鎂石礦，原礦石中硼鎂石(化學式為2MgO·B2O3·H2O)失去結構水，轉變成玻璃態的焦硼酸鎂(化學式為Mg2B2O5)。輕燒硼鎂石礦也可在立窯內焙燒制取，但其化學活性不及前者。將輕燒后得到的產物機械磨細成粉，即可用作活化劑添加到水熱化學反應前的原料配方中。活化劑硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉的用量為固體原料總重量的0.2％～3.0％，推薦用量為0.5％～1.0％。
在生產微孔硅鉀鈣多元素礦物肥料的原料配方中使用硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉活化劑的具體過程如下原料含鉀巖石粉和石灰粉，或含鉀巖石粉和白云石灰粉，或含鉀巖石粉和輕燒氧化鎂粉，與硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉。三種原料的比例列入表1。
表1生產微孔硅鉀鈣礦物肥料的原料配比(重量比)
生產過程首先在貯料器中放入定量水，水的用量是固料重量的1～3倍，然后按比例將硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉，含鉀巖石粉和石灰粉，或含鉀巖石粉和白云石灰粉，或含鉀巖石粉和輕燒氧化鎂粉依次加入到水中，并進行攪拌，使物料混合均勻。
將物料轉移至高壓反應釜中，通入高壓蒸氣，在130℃～250℃進行水熱化學反應，恒溫5～24小時。
水熱化學反應完成后降壓降溫，冷卻，取出反應產物，烘干或自然風干，粉碎后即得微孔硅鉀鈣多元素礦物肥料。
本發明的方法具有以下特點硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉作為活化劑，在水熱化學反應中能促進含鉀礦物的結構破壞，與不加活化劑相比，使礦物肥料中水溶性和枸溶性鉀的含量提高3.2％～14.0％，枸溶性硅的含量提高5.8％～14.0％。
下列結合實施例對本發明作進一步的限定，但本發明不僅僅限于以下實施例。
具體實施例方式實施例1原料含鉀巖石采自北京市密云縣南山，它的化學組成(％)如下SiO2TiO2AlO3Fe2O3+FeO MnO CaO MgO K2ONa2O P2O5燒失量 合計60.78 0.7517.07 4.98 0.02 0.15 0.39 13.48 0.22 0.06 1.9699.86X射線粉晶衍射分析指出，該含鉀巖石礦物組成以鉀長石為主，其它為石英等。
石灰CaO含量97％，購于市場。
硼鎂石礦遼寧天承化工廠贈送。
生產過程(1)將含鉀巖石、石灰、硼鎂石礦分別粉碎至-200目(即0.074mm以下)，先在塑料器皿內加入15ml水，然后依次往皿內加入100mg硼鎂石礦粉、5.700g含鉀巖石礦粉、4.200g石灰粉，用攪拌棒攪拌均勻。
(2)將盛有樣品的塑料器皿置于高壓反應釜中，在190℃恒溫8小時；(3)高壓反應釜冷卻后取出塑料器皿，將反應產物移至玻璃表面皿上，在105℃烘箱內加熱烘干。
(4)將干燥后的反應產物磨細，即獲得微孔硅鉀鈣多元素礦物肥料，其有效成分(在0.5mol/l鹽酸中的溶出量，1.000g礦物肥料樣品，0.5mol/l鹽酸溶液100ml，室溫，溶解時間為30分鐘，電磁攪拌)含量列入表2。
實施例2原料含鉀巖石采自北京市密云縣南山，它的化學組成(％)如下SiO2TiO2AlO3Fe2O3+FeO MnO CaO MgO K2ONa2O P2O5燒失量 合計60.78 0.75 17.074.98 0.02 0.15 0.39 13.48 0.22 0.06 1.9699.86X射線粉晶衍射分析指出，該含鉀巖石礦物組成以鉀長石為主，其它為石英等。
石灰CaO含量97％，購于市場。
輕燒硼鎂石礦原礦樣為遼寧天承化工廠贈送，將原礦粗碎樣置于馬弗爐內，在700℃加熱恒溫0.5小時，取出，獲得物相以玻璃態為主的輕燒硼鎂石礦；生產過程(1)將含鉀巖石、石灰、輕燒硼鎂石礦分別粉碎至-200目(即0.074mm以下)，先在塑料器皿內加入15ml水，然后依次往皿內加入100mg輕燒硼鎂石礦粉、5.700g含鉀巖石礦粉、4.200g石灰粉，用攪拌棒攪拌均勻。
(2)將盛有樣品的塑料器皿置于高壓反應釜中，在190℃恒溫8小時。
(3)高壓反應釜冷卻后取出塑料器皿，將反應產物移至玻璃表面皿上，在105℃烘箱內加熱烘干。
(4)將干燥后的反應產物磨細，即獲得微孔硅鉀鈣多元素礦物肥料，其有效成分含量(在0.5mol/l鹽酸中的溶出量，1.000g礦物肥料樣品，0.5mol/l鹽酸溶液100ml，室溫，溶解時間為30分鐘，電磁攪拌)列入表2。
表2實施例1和例2微孔硅鉀鈣多元素礦物肥料有效成分含量(％)
上述測試中所用儀器
(1)順序式X射線熒光光譜儀XRF-1500型，日本島津制作所制造。
(2)全譜直讀等離子體發射光譜儀IRIS Advantage型，美國熱電公司生產。
權利要求
1.一種生產微孔硅鉀鈣礦物肥料的方法，以含鉀巖石粉和石灰粉，或含鉀巖石粉和白云石灰粉，或含鉀巖石粉和輕燒氧化鎂粉為原料，通過水熱化學反應完成，其特征在于原料中加入了硼鎂石礦粉或者輕燒硼鎂石礦粉作為活化劑。
2.如權利要求1所述的一種生產微孔硅鉀鈣礦物肥料的方法，其特征在于硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉的用量為固體原料總重量的0.2％～3.0％。
全文摘要
本發明屬于硅鉀鈣礦物肥料生產領域，特別涉及一種采用水熱化學反應生產微孔硅鉀鈣礦物肥料的方法。本發明利用水熱化學反應，在含鉀巖石制取硅鉀鈣礦物肥料的原料配方中加入硼鎂石礦粉或者輕燒硼鎂石礦粉作為活化劑，其添加量為固體原料總重量的0.2％～3.0％。硼鎂石礦粉或輕燒硼鎂石礦粉作為活化劑，在水熱化學反應中能促進含鉀礦物晶體結構破壞，加快反應速度，提高產品中硅、鉀等有效成分的含量。
文檔編號C05D5/00GK101054313SQ20071009875
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者韓成 申請人:中科建成礦物技術(北京)有限公司