專利名稱：一種低熱值富鉀煤矸石制備鉀肥的方法
技術領域：
本發明涉及一種低熱值富鉀煤矸石制備鉀肥的方法，屬于固體廢棄物綜合利用領域。
背景技術：
我國是煤炭大國，在煤生產過程中產生的煤矸石已經成為我國工業固體廢物中產生量和堆積量最大的固體廢物，隨著煤炭的開采，還會以每年I. 5億 2. 0億噸的速度增長。然而我國對煤矸石的利用率偏低，目前，煤矸石資源化利用主要集中在利用里面的鋁、硅、鐵元素，如CN102180491A號專利一種從煤矸石中提取氧化鋁的方法破碎的煤矸石與碳酸鈉以一定比例混合，經焙燒、浸取等操作得到高純氧化鋁。CN101234885號專利用煤矸石燒結多孔裝飾磚及其制造方法采用發熱量在350kcal/kg以上的煤砰石混合粉料,破碎至粒度2mm以下，添加著色劑，經一系列工藝1040°C焙燒制成不同色彩裝飾磚。CN101215486號 專利一種利用煤矸石制取煤粉、五水偏硅酸鈉和氫氧化鋁的方法用氟硅酸和硫酸的混合液來分解煤矸石，反應溫度控制在12(Tl80°C。CN1654689號專利一種用煤矸石為原料生產鋁硅鐵合金的方法，煤矸石中補充一定量煙煤，配入鐵屑，電爐中1400°C 1600°C條件下合成鋁硅鐵合金。CN101049938號專利一種煤矸石制備莫來石的方法以煤矸石為主要原料，添加以NaF和La2O3組成的復合催化劑，在1300°C下得莫來石。CN1374274號專利用煤矸石制備P —賽隆結合碳化硅復相粉體的方法以煤矸石為原料，鹽酸除鐵后與碳酸鈉以100 15 45比例混合，保護氣氛下煅燒得到90±5%的P — Sialon結合SiC復相粉料。然而對于煤矸石中除硅、鋁、鐵外其他元素的利用較少，有些地區煤矸石中富含鉀等植物所必須的礦物元素，眾所周知，我國是農業大國，每年鉀肥的消耗量都有幾百萬噸，如能有效利用煤矸石中的鉀元素，生產鉀肥，對于構建我國鉀肥資源穩定供應體系和實現工業廢棄物資源化利用，具有重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種從低熱值富鉀煤矸石中提取鉀，生產鉀肥的方法。本發明的另一目的是解決固體廢棄物的資源化再利用問題。本發明的目的是通過下述方案達到的。本發明一種低熱值富鉀煤矸石制備鉀肥的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟
a.選定適用的原料，所用的低熱值富鉀煤矸石的成分及重量百分比為
SiO252. 24% 69. 43% ；
Al2O316. 139T40. 04% ；
K2O3. 139T5. 63% ；
Fe2O32. 529T7. 41%
其他化合物 0. 10% 5%b.將上述低熱值富鉀煤矸石破碎，球磨至100-200目，經15%稀硫酸以固液比1:5 10進行酸洗，提取其中的鐵元素，酸洗液濃縮得到可作為凈水劑的硫酸亞鐵，經酸洗后得到含鐵量低的富鉀煤矸石物料；
c.將物料烘干并研磨至20(T300目后與工業純氫氧化鈉按一定的重量份數比即煤矸石粉氫氧化鈉=10 3^7混合均勻，然后將混合料在高溫爐中500-650°C條件下焙燒6(Tl00分鐘；
d.焙燒后的熟料經研磨后與水按1:1(T20的重量份數比放入容器中攪拌均勻，室溫條 件下老化41小時，再加水洗滌至pH=8 12，過濾得到母液，向母液中通入CO2氣體進行酸化中和，至pH=8、為止；將所述母液在100°C條件下進行蒸發濃縮，當所述母液中K2C03=155克/升時，進行過濾，分離出Na2CO3,再將母液降溫至室溫，有K2CO3結晶，過濾即得鉀肥K2CO3。采用本發明所述的方法，低熱值富鉀煤矸石中鉀的提取率達到85%以上。本發明的優點是本發明以低熱值富鉀煤矸石破碎，粉磨制得的原礦粉體為原料，利用堿介質條件下的熔融反應分解礦石中的主要含鉀礦物一鉀長石、伊利石、白云母等，充分釋放了里面不可溶性鉀；低熱值富鉀煤矸石中主要的有價值元素在整個過程中得到充分利用，沒有二次污染產生。本發明的原料來源廣，達到了資源再利用的目的；工藝過程簡練，所涉及的技術參數容易調控；熔融反應的溫度較低，能耗低，便于推廣，市場前景好。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述于后。實施例I
本實施例用低熱值富鉀煤矸石生產鉀肥的方法，其具體過程和步驟a.低熱值富鉀煤矸石破碎，球磨至200目，經15%硫酸以固液比1:8洗滌提取其中的鐵元素，酸洗液濃縮，干燥后得到固體硫酸亞鐵可用來做凈水劑。濾餅經干燥球磨后備用。b.除鐵后的低熱值富鉀煤矸石粉料與工業純氫氧化鈉按照一定的重量份數比即煤矸石粉氫氧化鈉=10 5混合攪拌均勻。C.將混勻的粉料放入陶瓷匣缽中，在高溫電爐中，600°C條件下，焙燒90分鐘，隨爐冷卻后，將粉料取出，在球磨機中充分研磨。d.將充分研磨的熟料與水按1:15的重量份數比放入燒杯進行攪拌混合，室溫條件下老化8小時，再加水進行洗滌，至溶液的pH為8 10為止，然后進行過濾，濾渣主要是SiO2和少量的煤粉可用于生產陶瓷或耐火材料。由于SiO2中還混有一定量的煤粉，具有一定熱值，可以降低陶瓷或耐火材料在燒成過程中的能耗。過濾后的母液為含鉀母液。e.向含鉀母液中通入CO2氣體進行酸化中和，至pH=9為止，再將所述母液在100°C條件下進行蒸發濃縮，當所述母液中K2C03=155克/升時，進行過濾，分離出Na2CO3，再將母液降溫至室溫，有K2CO3結晶，過濾即得K2CO3鉀肥。所剩母液加入新母液，重復上述鉀肥提取分離過程。本發明中采用的低熱值富鉀煤矸石來自江西省萍鄉市，該種低熱值富鉀煤矸石的成分及重量百分含量如下
SiO252. 24% 69. 43% ；Al2O316. 139T40. 04% ；
K2O3. 139T5. 63% ；
Fe2O32. 529T7. 41%其他化合物 0. 10% 5%
權利要求
1.一種低熱值富鉀煤矸石制備鉀肥的方法，其特征在于具有以下的過程和步驟 a.選定適用的原料，所用的低熱值富鉀煤矸石的成分及重量百分比為 SiO252. 24% 69. 43% ； Al2O316. 139T40. 04% ； K2O3. 139T5. 63% ； Fe2O32. 529T7. 41% 其他化合物 0. 10% 5%b.將上述低熱值富鉀煤矸石破碎，球磨至100-200目，經15%稀硫酸以固液比1:5 10進行酸洗，提取其中的鐵元素，酸洗液濃縮得到可作為凈水劑的硫酸亞鐵，經酸洗后得到含 鐵量低的富鉀煤矸石物料； c.將物料烘干并研磨至20(T300目后與工業純氫氧化鈉按一定的重量份數比即煤矸石粉氫氧化鈉=10 3^7混合均勻，然后將混合料在高溫爐中500-650°C條件下焙燒6(Tl00分鐘； d.焙燒后的熟料經研磨后與水按1:1(T20的重量份數比放入容器中攪拌均勻，室溫條件下老化41小時，再加水洗滌至pH=8 12，過濾得到母液，向母液中通入CO2氣體進行酸化中和，至pH=8、為止；將所述母液在100°C條件下進行蒸發濃縮，當所述母液中K2C03=155克/升時，進行過濾，分離出Na2CO3,再將母液降溫至室溫，有K2CO3結晶，過濾即得鉀肥K2CO3。
全文摘要
本發明涉及一種低熱值富鉀煤矸石制備鉀肥的方法。該方法是將煤矸石經破碎、除鐵，得到鐵含量低的富鉀煤矸石粉，將其與工業純氫氧化鈉混合后在500~650℃條件下焙燒，焙燒后的熟料和水攪拌混合，通過靜置、老化、過濾，得到濾餅和含鉀母液。含鉀母液通過CO2酸化中和、提取分離，得到鉀肥K2CO3。本方法還可得到副產品——硫酸亞鐵凈水劑和可用于陶瓷或耐火材料的SiO2原料，SiO2原料還含有一定量的煤粉，具有一定熱值，可以降低陶瓷或耐火材料的生產過程中的能耗。本發明充分利用了低熱值富鉀煤矸石中主要的有價值元素，工藝流程簡單，不污染環境、無二次廢料排放，所用原料為工業廢棄物來源廣泛便于實施推廣。
文檔編號C05D1/00GK102633536SQ20121013013
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者孫凌云, 宋紹雷, 李榕, 王亞麗, 甄強 申請人:上海大學