低温浸出提取磷钾伴生矿中钾的研究

来源 :武汉工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiaozhixuan
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我国人口众多,粮食是不可忽视的大问题,把农业放在国民经济首位是我国的一项重要国策。氮、磷、钾是维持农作物正常生长的三大化学元素,对农作物的正常生长代谢过程至关重要,而且缺一不可。但我国除了青海湖地区有较多可溶性钾储量外,其它地方基本无大量可溶性钾矿。而且我国施肥比例不合理,多氮少磷缺钾情况严重。因此,我国磷钾肥存在巨大缺口和需求。近年来,湖北省宜昌市夷陵地区发现了胶磷矿与钾长石共生的磷钾伴生矿,且储量较多。该矿为中低品位矿,P2O5含量为4%~12%,K2O含量为5%~9%,SiO2等杂质含量高。如果充分利用该低品位矿石中的钾,将具有良好的经济效益和社会效益。本文建立了利用火焰原子吸收分光光度计,采用标准加入法测量夷陵地区磷钾伴生矿酸浸溶液中钾含量的方法,研究了矿物的反应特性和发泡特性,还重点研究了硫酸体系和磷酸体系下酸浸情况,并建立了磷酸体系下的酸浸反应动力学模型,最后进行了微波加热条件下的探索实验。研究结果如下:(1)利用火焰原子分光光度计,采用标准加入法,可以准确测量浸出液中钾含量。实验表明:其标准偏差小于3%,加标回收率为97.5%~99.0%。所测矿石、溶液和矿渣中钾含量,满足钾元素衡算。(2)夷陵地区三种磷钾伴生矿,反应活性较高,抗阻缓性良好,发泡能力强,泡沫稳定性好,湿法工艺中可能需要采取消泡措施。(3)硫酸浸出体系中,按照太阳山磷钾伴生矿:氟化钙:50%硫酸=1g:1g:3mL的比例加料,120℃下反应5h,钾浸出率达到75.1%。磷酸浸出体系中,按照太阳山磷钾伴生矿:氟化钙:60%磷酸=1g:0.3g:10mL的比例加料,设置500r/min搅拌强度,110℃下反应14h,钾浸出率达到85.6%,基本满足低温提取磷钾伴生矿中钾的要求。(4)SEM分析表明,磷酸酸浸后矿石形成多孔疏松结构。XRD分析表明,文中磷酸酸浸过程,以钾长石的酸解反应为主。(5)建立了磷酸酸浸反应的液膜非稳态扩散控制模型,计算值和实验结果吻合较好。此外,还利用阿伦尼乌斯方程计算出该反应的表观活化能为11.68kJ/mol。(6)微波探索实验表明,在微波加热条件下,钾浸出速度很快,而且相对于普通加热方式,微波加热具有一定的增强作用。
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