专利名称：一种低热值富钾煤矸石制备钾肥的方法
技术领域：
本发明涉及一种低热值富钾煤矸石制备钾肥的方法，属于固体废弃物综合利用领域。
背景技术：
我国是煤炭大国，在煤生产过程中产生的煤矸石已经成为我国工业固体废物中产生量和堆积量最大的固体废物，随着煤炭的开采，还会以每年I. 5亿 2. 0亿吨的速度增长。然而我国对煤矸石的利用率偏低，目前，煤矸石资源化利用主要集中在利用里面的铝、硅、铁元素，如CN102180491A号专利一种从煤矸石中提取氧化铝的方法破碎的煤矸石与碳酸钠以一定比例混合，经焙烧、浸取等操作得到高纯氧化铝。CN101234885号专利用煤矸石烧结多孔装饰砖及其制造方法采用发热量在350kcal/kg以上的煤砰石混合粉料,破碎至粒度2mm以下，添加着色剂，经一系列工艺1040°C焙烧制成不同色彩装饰砖。CN101215486号 专利一种利用煤矸石制取煤粉、五水偏硅酸钠和氢氧化铝的方法用氟硅酸和硫酸的混合液来分解煤矸石，反应温度控制在12(Tl80°C。CN1654689号专利一种用煤矸石为原料生产铝硅铁合金的方法，煤矸石中补充一定量烟煤，配入铁屑，电炉中1400°C 1600°C条件下合成铝硅铁合金。CN101049938号专利一种煤矸石制备莫来石的方法以煤矸石为主要原料，添加以NaF和La2O3组成的复合催化剂，在1300°C下得莫来石。CN1374274号专利用煤矸石制备P —赛隆结合碳化硅复相粉体的方法以煤矸石为原料，盐酸除铁后与碳酸钠以100 15 45比例混合，保护气氛下煅烧得到90±5%的P — Sialon结合SiC复相粉料。然而对于煤矸石中除硅、铝、铁外其他元素的利用较少，有些地区煤矸石中富含钾等植物所必须的矿物元素，众所周知，我国是农业大国，每年钾肥的消耗量都有几百万吨，如能有效利用煤矸石中的钾元素，生产钾肥，对于构建我国钾肥资源稳定供应体系和实现工业废弃物资源化利用，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种从低热值富钾煤矸石中提取钾，生产钾肥的方法。本发明的另一目的是解决固体废弃物的资源化再利用问题。本发明的目的是通过下述方案达到的。本发明一种低热值富钾煤矸石制备钾肥的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤
a.选定适用的原料，所用的低热值富钾煤矸石的成分及重量百分比为
SiO252. 24% 69. 43% ；
Al2O316. 139T40. 04% ；
K2O3. 139T5. 63% ；
Fe2O32. 529T7. 41%
其他化合物 0. 10% 5%b.将上述低热值富钾煤矸石破碎，球磨至100-200目，经15%稀硫酸以固液比1:5 10进行酸洗，提取其中的铁元素，酸洗液浓缩得到可作为净水剂的硫酸亚铁，经酸洗后得到含铁量低的富钾煤矸石物料；
c.将物料烘干并研磨至20(T300目后与工业纯氢氧化钠按一定的重量份数比即煤矸石粉氢氧化钠=10 3^7混合均匀，然后将混合料在高温炉中500-650°C条件下焙烧6(Tl00分钟；
d.焙烧后的熟料经研磨后与水按1:1(T20的重量份数比放入容器中搅拌均匀，室温条 件下老化41小时，再加水洗涤至pH=8 12，过滤得到母液，向母液中通入CO2气体进行酸化中和，至pH=8、为止；将所述母液在100°C条件下进行蒸发浓缩，当所述母液中K2C03=155克/升时，进行过滤，分离出Na2CO3,再将母液降温至室温，有K2CO3结晶，过滤即得钾肥K2CO3。采用本发明所述的方法，低热值富钾煤矸石中钾的提取率达到85%以上。本发明的优点是本发明以低热值富钾煤矸石破碎，粉磨制得的原矿粉体为原料，利用碱介质条件下的熔融反应分解矿石中的主要含钾矿物一钾长石、伊利石、白云母等，充分释放了里面不可溶性钾；低热值富钾煤矸石中主要的有价值元素在整个过程中得到充分利用，没有二次污染产生。本发明的原料来源广，达到了资源再利用的目的；工艺过程简练，所涉及的技术参数容易调控；熔融反应的温度较低，能耗低，便于推广，市场前景好。
具体实施例方式现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例I
本实施例用低热值富钾煤矸石生产钾肥的方法，其具体过程和步骤a.低热值富钾煤矸石破碎，球磨至200目，经15%硫酸以固液比1:8洗涤提取其中的铁元素，酸洗液浓缩，干燥后得到固体硫酸亚铁可用来做净水剂。滤饼经干燥球磨后备用。b.除铁后的低热值富钾煤矸石粉料与工业纯氢氧化钠按照一定的重量份数比即煤矸石粉氢氧化钠=10 5混合搅拌均匀。C.将混匀的粉料放入陶瓷匣钵中，在高温电炉中，600°C条件下，焙烧90分钟，随炉冷却后，将粉料取出，在球磨机中充分研磨。d.将充分研磨的熟料与水按1:15的重量份数比放入烧杯进行搅拌混合，室温条件下老化8小时，再加水进行洗涤，至溶液的pH为8 10为止，然后进行过滤，滤渣主要是SiO2和少量的煤粉可用于生产陶瓷或耐火材料。由于SiO2中还混有一定量的煤粉，具有一定热值，可以降低陶瓷或耐火材料在烧成过程中的能耗。过滤后的母液为含钾母液。e.向含钾母液中通入CO2气体进行酸化中和，至pH=9为止，再将所述母液在100°C条件下进行蒸发浓缩，当所述母液中K2C03=155克/升时，进行过滤，分离出Na2CO3，再将母液降温至室温，有K2CO3结晶，过滤即得K2CO3钾肥。所剩母液加入新母液，重复上述钾肥提取分离过程。本发明中采用的低热值富钾煤矸石来自江西省萍乡市，该种低热值富钾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%
权利要求
1.一种低热值富钾煤矸石制备钾肥的方法，其特征在于具有以下的过程和步骤 a.选定适用的原料，所用的低热值富钾煤矸石的成分及重量百分比为 SiO252. 24% 69. 43% ； Al2O316. 139T40. 04% ； K2O3. 139T5. 63% ； Fe2O32. 529T7. 41% 其他化合物 0. 10% 5%b.将上述低热值富钾煤矸石破碎，球磨至100-200目，经15%稀硫酸以固液比1:5 10进行酸洗，提取其中的铁元素，酸洗液浓缩得到可作为净水剂的硫酸亚铁，经酸洗后得到含 铁量低的富钾煤矸石物料； c.将物料烘干并研磨至20(T300目后与工业纯氢氧化钠按一定的重量份数比即煤矸石粉氢氧化钠=10 3^7混合均匀，然后将混合料在高温炉中500-650°C条件下焙烧6(Tl00分钟； d.焙烧后的熟料经研磨后与水按1:1(T20的重量份数比放入容器中搅拌均匀，室温条件下老化41小时，再加水洗涤至pH=8 12，过滤得到母液，向母液中通入CO2气体进行酸化中和，至pH=8、为止；将所述母液在100°C条件下进行蒸发浓缩，当所述母液中K2C03=155克/升时，进行过滤，分离出Na2CO3,再将母液降温至室温，有K2CO3结晶，过滤即得钾肥K2CO3。
全文摘要
本发明涉及一种低热值富钾煤矸石制备钾肥的方法。该方法是将煤矸石经破碎、除铁，得到铁含量低的富钾煤矸石粉，将其与工业纯氢氧化钠混合后在500~650℃条件下焙烧，焙烧后的熟料和水搅拌混合，通过静置、老化、过滤，得到滤饼和含钾母液。含钾母液通过CO2酸化中和、提取分离，得到钾肥K2CO3。本方法还可得到副产品——硫酸亚铁净水剂和可用于陶瓷或耐火材料的SiO2原料，SiO2原料还含有一定量的煤粉，具有一定热值，可以降低陶瓷或耐火材料的生产过程中的能耗。本发明充分利用了低热值富钾煤矸石中主要的有价值元素，工艺流程简单，不污染环境、无二次废料排放，所用原料为工业废弃物来源广泛便于实施推广。
文档编号C05D1/00GK102633536SQ20121013013
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者孙凌云, 宋绍雷, 李榕, 王亚丽, 甄强 申请人:上海大学