一种低温超声水热制备复合肥的方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿产资源的综合高效利用，特别涉及一种低温超声水热制备复合肥的方法。
【【背景技术】】
[0002]钾元素是决定农业丰产的三大元素之一，但是我国土壤的氮、磷、钾比例严重失调，钾肥比重过低，且利用率很低，如何将天然钾长石转化为可溶性钾盐是关键所在。钾长石开发利用的关键是在经济、环境和资源等方面可持续发展的前提下，采用各种方法最大限度地破坏钾长石的稳定性结构，使K+溶出，将钾长石等富钾矿物分解，使其中的天然矿物钾转变为水溶性钾化合物。主要方法包括:高温焙烧法、低温氟体系法、微生物法和水热法等几种。专利“利用钾长石生产硫酸钾联产钙镁磷硅复合肥的方法”采用1150°c?1250°C高温煅烧一定配比的钾长石，石膏，磷灰石，锌渣和白云石的混合物制备复合肥。专利“湿法分解钾长石生产复合肥的方法”采用氟硅酸体系在97-100°C条件下处理钾长石2-4小时制备出硫酸钾，尽管降低了反应体系温度，但是对环境污染较为严重。微生物分解技术是利用微生物菌种与钾长石发生生化反应来分解钾长石，虽然能耗低，污染小，但存在菌种培养周期太长，分解速度慢，生存能力较弱，钾溶出率低等不利因素。
【
【发明内容】
】
[0003]本发明的目的在于提供一种低温超声水热制备复合肥的方法，该方法具有工艺简单、效率高、成本低、产品性能优异等特点。
[0004]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0005]—种低温超声水热制备复合肥的方法，包括以下步骤:
[0006]I)矿石预处理:先将钾长石、磷灰石分别破碎、除铁、筛选和磨粉，并加入水热反应助剂，混合配料后进一步磨粉，磨至粒径<1000μπι，得到生料;其中，按照重量百分数，钾长石72?85%，磷灰石10?24%，水热反应助剂4?6% ；
[0007]2)超声水热脱硅:将生料、水和铵盐加入到水热反应釜中，采用超声波换能器进行辅助超声，在超声功率300-500W，温度80-150°C条件下进行水热反应，使钾长石中的硅源以Si032—的形式完全脱出，将反应产物抽滤得熟料；其中，生料、水和铵盐的重量比为(60?80):(45?55):(1?1.5);
[0008]3)水热酸浸取:向熟料中加入硫酸，熟料与硫酸的重量比为(2?3):1，在温度为60-120 0C条件下，继续熟化10-40min后过滤、洗涤和干燥，制得含钾磷氮的复合肥。
[0009 ] 所述的水热反应助剂为CaO、MgO及NaO中的一种或多种的混合物。
[0010]所述的氨盐为氯化铵、碳酸氢铵或硝酸铵。
[0011 ] 所述的水热反应釜的填充比为40?60%。
[0012]所述的硫酸的质量浓度为90%。
[0013]所述的水热反应时间为0.5_2h。
[0014]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0015]本发明以天然矿物钾长石和磷灰石为原料，提取可溶性钾，引入水热助剂加速了钾长石结构的破坏，可以有效加速钾长石和磷灰石的反应进程，促进了脱硅反应的进行，并充分利用超声水热技术，在较低温度下和较短时间内，制备出复合肥，提高分解效率，增加产率。将超声和水热技术相结合大幅度提高了钾长石结构中除硅反应的活性，将体系反应温度从220?280°C降低到80-150°C。在水热条件下酸浸取能够降低反应温度同时缩短反应时间。综上所述，本发明具有制备工艺简单、效率高、成本低、产品性能优异的特点，有利于钾磷氮复合肥的高效工业化生产。
【【具体实施方式】】
[0016]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0017]实施例1
[0018]一种低温超声水热制备复合肥的方法，包括以下步骤:
[0019]I)将钾长石和磷灰石经破碎和选矿预处理后粉磨，按照85份钾长石、10份磷灰石和5份氧化钙水热助剂的重量比，进一步混合磨至粒径为<1000μπι，成为生料，备用。
[0020]2)将氯化铵加入到水中，随后将生料加入到水热反应釜中，生料、水和铵盐的重量份为60份、45份和I份;辅助超声功率为300W，控制其填充比为56%，在温度为100°C条件下反应1.5h后，抽滤粉料。
[0021]3)采用浓度为90%的硫酸，熟料与硫酸的重量比为2:1，在水热反应釜中60°C继续熟化40min后，过滤、洗涤和干燥制得含钾磷氮的复合肥。
[0022]实施例2
[0023]—种低温超声水热制备复合肥的方法，包括以下步骤:
[0024]I)将钾长石和磷灰石经破碎和选矿预处理后粉磨，按照82份钾长石、14份磷灰石和4份氧化钙水热助剂的重量比，进一步混合磨至粒径为< ΙΟΟΟμπι，成为生料，备用。
[0025]2)将氯化铵加入到水中，随后将生料加入到水热反应釜中，生料、水和铵盐的重量份为80份、55份和1.5份，辅助超声功率为420W，控制其填充比为52%，在温度为120 °C条件下反应1.2h后，抽滤粉料。
[0026]3)采用浓度为90%的硫酸，熟料与硫酸的重量比为3:1，在水热反应釜中70°C继续熟化35min后，过滤、洗涤和干燥制得含钾磷氮的复合肥。
[0027]实施例3
[0028]—种低温超声水热制备复合肥的方法，包括以下步骤:
[0029]I)将钾长石和磷灰石经破碎和选矿预处理后粉磨，按照78份钾长石、18份磷灰石和4份氧化钙水热助剂的重量比，进一步混合磨至粒径为< ΙΟΟΟμπι，成为生料，备用。
[0030]2)将氯化铵加入到水中，随后将生料加入到水热反应釜中，生料、水和铵盐的重量比为70:50:1.3;辅助超声功率为400W，控制其填充比为50%，在温度为140°C条件下反应
1.0h后，抽滤粉料。
[0031]3)采用浓度为90%的硫酸，熟料与硫酸的重量比为(2?3):1，熟料与硫酸的重量比为2.5:1，在水热反应釜中800C继续熟化30min后，过滤、洗涤和干燥制得含钾磷氮的复合肥。
[0032]实施例4
[0033]—种低温超声水热制备复合肥的方法，包括以下步骤:
[0034]I)将钾长石和磷灰石经破碎和选矿预处理后粉磨，按照75份钾长石、20份磷灰石和5份NaO及CaO水热助剂的重量比，进一步混合磨至粒径为< ΙΟΟΟμπι，成为生料，备用。
[0035]2)将氯化铵加入到水中，随后将生料加入到水热反应釜中，生料、水和铵盐的重量比为60:44:1;辅助超声功率为380W，控制其填充比为48%，在温度为150°C条件下反应0.8h后，抽滤粉料。
[0036]3)采用浓度为90%的硫酸，熟料与硫酸的重量比为3:1，在水热反应釜中90°C继续熟化25min后，过滤、洗涤和干燥制得含钾磷氮的复合肥。
[0037]实施例5
[0038]—种低温超声水热制备复合肥的方法，包括以下步骤:
[0039]I)将钾长石和磷灰石经破碎和选矿预处理后粉磨，按照72份钾长石、24份磷灰石和6份MgO水热助剂的重量比，进一步混合磨至粒径为< ΙΟΟΟμπι，成为生料，备用。
[0040]2)将硝酸铵加入到水中，随后将生料加入到水热反应釜中，生料、水和铵盐的重量比为75:50:1.5;辅助超声功率为330W，控制其填充比为45%，在温度为150°C条件下反应
0.5h后，抽滤粉料。
[0041]3)采用浓度为90%的硫酸，熟料与硫酸的重量比为2.5:1，在水热反应釜中95°C继续熟化20min后，过滤、洗涤和干燥制得含钾磷氮的复合肥。
[0042]实施例6
[0043]—种低温超声水热制备复合肥的方法，包括以下步骤:
[0044]I)将钾长石和磷灰石经破碎和选矿预处理后粉磨，按照80份钾长石、16份磷灰石和4份氧化钙水热助剂的重量比，进一步混合磨至粒径为< ΙΟΟΟμπι，成为生料，备用。
[0045]2)将碳酸氢铵加入到水中，随后将生料加入到水热反应釜中，生料、水和铵盐的重量比为60:55:1；辅助超声功率为500W，控制其填充比为45%，在温度为80°C条件下反应2h后，抽滤粉料。
[0046]3)采用浓度为90 %的硫酸，熟料与硫酸的重量比为3: I，在水热反应釜中120°C继续熟化1min后，过滤、洗涤和干燥制得含钾磷氮的复合肥。
[0047]综上所述，本发明引入水热助剂加速了钾长石结构的破坏，促进了脱硅反应的进行，并充分利用超声水热技术，在较低温度下和较短时间内，制备出复合肥。
[0048]以上所述内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种低温超声水热制备复合肥的方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)矿石预处理:先将钾长石、磷灰石分别破碎、除铁、筛选和磨粉，并加入水热反应助剂，混合配料后进一步磨粉，磨至粒径<1000μπι，得到生料;其中，按照重量百分数，钾长石72?85%，磷灰石10?24%，水热反应助剂4?6% ； 2)超声水热脱硅:将生料、水和铵盐加入到水热反应釜中，采用超声波换能器进行辅助超声，在超声功率300-500W，温度80-150°C条件下进行水热反应，使钾长石中的硅源以Si032—的形式完全脱出，将反应产物抽滤得熟料；其中，生料、水和铵盐的重量比为(60?80):(45?55):(1?1.5); 3)水热酸浸取:向熟料中加入硫酸，熟料与硫酸的重量比为(2?3):1，在温度为60-120°C条件下，继续熟化10-40min后过滤、洗涤和干燥，制得含钾磷氮的复合肥。2.根据权利要求1所述的一种低温超声水热制备复合肥的方法，其特征在于:所述的水热反应助剂为CaO、MgO及NaO中的一种或多种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种低温超声水热制备复合肥的方法，其特征在于:所述的氨盐为氯化铵、碳酸氢铵或硝酸铵。4.根据权利要求1所述的一种低温超声水热制备复合肥的方法，其特征在于:所述的水热反应釜的填充比为40?60%。5.根据权利要求1所述的一种低温超声水热制备复合肥的方法，其特征在于:所述的硫酸的质量浓度为90 %。6.根据权利要求1所述的一种低温超声水热制备复合肥的方法，其特征在于:所述的水热反应时间为0.5-2h。
【专利摘要】本发明公开了一种低温超声水热制备复合肥的方法，包括：1)矿石预处理：先将钾长石、磷灰石分别破碎、除铁、筛选和磨粉，并加入水热反应助剂，得到混合配料，然后磨至粒径＜1000μm，成生料，待用；2)超声水热脱硅：将生料、铵盐和水加入到水热反应釜中，并辅助300?500W的超声，在温度为80?150℃的条件下，反应0.5?2h，将反应产物抽滤得熟料；3)水热酸浸取：向粉料中加入硫酸，在温度为60?120℃条件下，继续熟化10?40min后过滤、洗涤和干燥，制得含钾磷氮的复合肥。本发明具有制备工艺简单、效率高、成本低、产品性能优异的特点，有利于钾磷氮复合肥的高效工业化生产。
【IPC分类】C05G1/00
【公开号】CN105712778
【申请号】CN201610285602
【发明人】王亦嫘, 王英, 陈仕英, 费杰, 孔新刚
【申请人】陕西大秦钾业有限公司