专利名称：一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法
技术领域：
本发明涉及一种化学肥料的制备方法，尤其涉及一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法。
背景技术：
钾肥是一个资源主导型行业，钾资源分布的高度集中导致了世界钾肥工业的高度集中。世界上有超过150个国家消费钾肥，但是只有12个国家(加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国、以色列、约旦、中国、美国、巴西、智利、西班牙、英国)生产钾肥，前几位的生产商控制了 70%以上的产能和产量，形成典型的寡头垄断。从产品品种上看，虽然我国硫酸钾、硝酸钾的生产能力递增速度较快，分别以30%和20%的速度递增，2010年我国内钾肥产量396万吨(K2O计)，而我国钾肥年需求量接近1100万吨(K2O计)，进口依存度在65%以上。世界固体钾资源极为丰富，资源总量达2500亿吨。2002年，据美国地质调查局统 计，可溶性钾资源探明储量近200亿吨，其中俄罗斯、白俄罗斯、加拿大、德国占可溶性钾资源总储量的92%。我国可溶性钾资源极度匮乏，地质储量为9. 9亿吨(KCl计)，仅占世界总储量的I. 63%，只有云南江城县勐野井钾资源矿床，几乎没有可利用的固体钾盐资源，液体盐湖资源不到世界钾盐资源的5%。利用非水溶性钾矿提钾一直是国际上非常重视的研究课题。二战前后，德国就开始了这方面的研究，采用高温分解方法制取钾肥。印度在上世纪5(T70年代，也有过钾长石焙烧试验的报道。美国、日本、俄罗斯、墨西哥、波兰等国家均有研究。综合起来主要在高温下采用助剂分解含钾矿物制取钾肥，也有直接利用某些类别的不溶性含钾岩石，如挪威就直接用黑云母作钾肥，大多方法存在着工艺流程长、尾矿残渣多、经济成本高，因而未实现工业化。目前只有前苏联大规模利用霞石正长岩取得成功。我国非水溶性钾矿资源丰富，且种类繁多，如钾长石、明矾石、伊利石、富钾页岩、黑云母等，这些钾矿资源几乎遍布全国各地，而且储量巨大，保守估计其资源总量超过200亿t。如果此类非水溶性钾矿资源得以规模化高效利用，则是解决我国钾肥短缺的有效途径。因此，除了寻找和开发水溶性钾盐资源外，还应探索新的技术途径，充分利用非水溶性钾矿资源，从而有效解决我国水溶性钾盐资源的不足。随着对不溶性含钾岩石研究的不断深入和钾盐价格的快速-攀升，不溶性钾盐资源的开发和利用逐渐显示出其经济可行性，利用此类钾矿制取钾盐(肥)，是保障我国农业和国民经济可持续发展的战略需要，具有巨大的潜在经济价值。黑云母是一种含钾矿物(K2O含量9.0%左右)。根据土壤中含钾矿物的状态与性质，黑云母中的部分钾为枸溶性钾，是土壤中速溶性钾的直接补充者。只有在土壤中的速溶性钾被植物所吸收利用不足时，枸溶性钾方能部分为农作物所吸收利用。但黑云母精矿中的有效钾含量仅I. 7%左右，大量的K2O农作物无法直接吸收。因此需将黑云母精矿中大量的K2O转化为速效钾，使黑云母中的不溶性或枸溶性钾转化为速溶性钾，而被农作物直接吸收利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简易、成本较低的利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法。为解决上述问题，本发明所述的一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，包括以下步骤
⑴酸浸将粒度为2(T200目的黑云母矿粉加到硫酸浸液中，在反应温度为6(T14(TC、压力为常压的条件下进行酸浸，浸溃时间为f 10小时，然后取出，冷却至室温，得到固形物；所述固形物中加入其质量的2 20倍的二次水稀释，然后经过滤分离，分别得到滤渣和滤液A ;所述黑云母矿粉与所述硫酸浸液的质量比为I I 5 ；
⑵氨水中和将所述滤液A在搅拌状态下加入氨水中和，经过滤分别得到氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝的混合沉淀和含硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁的滤液B ；
⑶蒸发结晶将所述滤液B进行蒸发结晶得到结晶产物，然后在所述结晶产物中添加含磷物质，按常规工艺制成含氮磷钾镁的多元复合肥；所述结晶产物与所述含磷物质的质量比为I :0.广I :5。所述步骤⑴中的硫酸浸液是指含有质量百分比浓度为209^80%的硫酸的溶液。所述步骤⑶中的蒸发温度为13(T170°C。 所述步骤⑶中的含磷物质中的磷按五氧化二磷计，五氧化二磷的质量百分含量不小于30%。本发明与现有技术相比具有以下优点
I、本发明在相对温和的条件下用黑云母制备硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁，首创了氮、磷、钾、镁四元复合肥的制备新方法。2、由于本发明仅仅采用酸浸、氨水中和、蒸发结晶并添加含磷物质的方式来制备复合肥，因此，不但方法简单，操作方便，而且大大缩短了工艺流程，有效地降低了生产成本。
具体实施例方式以下各实施例均采用黑云母精矿粉为原料，其主要的化学组成见表I。表I黑云母原料主要化学组成
XT2O3 I CaO IFe2O3 IK2O IMgO INa2O ISiO2 1.30 9.22 9.69 22. 54 4. 04 32.82
15. 81
实施例I 一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，包括以下步骤
⑴酸浸称取10. OOg粒度为20目的黑云母矿粉至250ml广口瓶，在压力为常压的条件下，采用搅拌方式缓慢加入10. OOg质量百分浓度为80%的硫酸溶液，盖上瓶盖，放置温度为140°C的烘箱中，浸溃时间为I小时，然后取出，冷却至室温，得到固形物；固形物中加入其质量的2倍的二次水稀释，经过滤分离，分别得到滤渣和滤液A。⑵氨水中和将滤液A转入400ml烧杯中，在搅拌状态下缓慢加入氨水中和，经过滤分别得到氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝的混合沉淀和含硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁的滤液B。
⑶蒸发结晶将滤液B置于150°C的电热板上进行蒸发结晶得到结晶产物，结晶产物的组成见表2。表2结晶产物化学组成(％)
Ala(SO4), IFeSO4 IKaSO4 IMg(NH4)a(SO4)a I(NH4)aSO4 INaaSO4 IHaO 0.03|o. 01 |l0.93 \27.41丨51. 79丨4.23 丨5.24
然后在结晶产物中添加含磷物质(以五氧化二磷计，质量百分浓度为30%)，按常规工艺
制成含氮磷钾镁的多元复合肥，其中结晶产物与含磷物质的质量比(g/g)为I :0. I。复合肥
中N+P205+K20的质量分数为不小于25%，且N、P205、K20单主份质量百分比含量均大于4%，符
合国家GB15063-2009《复混肥料(复合肥料)》现行国家标准。
实施例2 —种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，包括以下步骤
⑴酸浸称取10. OOg粒度为20目的黑云母矿粉至250ml广口瓶，在压力为常压的条件
下，采用搅拌方式缓慢加入30. OOg质量百分浓度为60%的硫酸溶液，盖上瓶盖，放置温度为90°C的烘箱中，浸溃时间为4小时，然后取出，冷却至室温，得到固形物；固形物中加入其质量的20倍的二次水稀释，经过滤分离，分别得到滤渣和滤液A。⑵氨水中和将滤液A转入400ml烧杯中，在搅拌状态下缓慢加入氨水中和，经过滤分别得到氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝的混合沉淀和含硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁的滤液B。⑶蒸发结晶将滤液B置于150°C的电热板上进行蒸发结晶得到结晶产物，结晶产物的组成见表3。表3结晶产物化学组成(％)
Ala(SO4), IFeSO4 IKaSO4 IMg(NH4)a(SO4)a I(NH4)aSO4 INaaSO4 IHaO 0.01|o. 02 丨11.24丨28.13丨52.23丨3. 11 丨5. 12
然后在结晶产物中添加含磷物质(以五氧化二磷计，质量百分浓度为30%)，按常规工艺
制成含氮磷钾镁的多元复合肥，其中结晶产物与含磷物质的质量比(g/g)为I :5。复合肥中
N+P205+K20的质量分数为不小于25%，且N、P2O5, K2O单主份质量百分比含量均大于4%，符合
国家GB15063-2009《复混肥料(复合肥料)》现行国家标准。实施例3 —种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，包括以下步骤
⑴酸浸称取10. OOg粒度为200目的黑云母矿粉至250ml广口瓶，在压力为常压的条
件下，采用搅拌方式缓慢加入50. OOg质量百分浓度为20%的硫酸溶液，盖上瓶盖，放置温度为60°C的烘箱中，浸溃时间为10小时，然后取出，冷却至室温，得到固形物；固形物中加入其质量的11倍的二次水稀释，经过滤分离，分别得到滤渣和滤液A。⑵氨水中和将滤液A转入400ml烧杯中，在搅拌状态下缓慢加入氨水中和，经过滤分别得到氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝的混合沉淀和含硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁的滤液B。⑶蒸发结晶将滤液B置于150°C的电热板上进行蒸发结晶得到结晶产物，结晶产物的组成见表4。表4结晶产物化学组成(％)
Ala(SO4), IFeSO4 IKaSO4 IMg(NH4)a(SO4)a I(NH4)aSO4 INaaSO4 IHaO 0.03|o. 02 |ll. 02 \27.67丨51.63丨4. 54 丨4. 78
然后在结晶产物中添加含磷物质(以五氧化二磷计，质量百分浓度为30%)，按常规工艺
制成含氮磷钾镁的多元复合肥，其中结晶产物与含磷物质的质量比(g/g)为I :0. 8。复合肥中N+P205+K20的质量分数为不小于25%，且N、P205、K20单主份质量百分比含量均大于4%，符合国家GB15063-2009《复混肥料(复合肥料)》现行国家标准。实施例4 一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，包括以下步骤
⑴酸浸称取10. OOg粒度为50目的黑云母矿粉至250ml广口瓶，在压力为常压的条件
下，采用搅拌方式缓慢加入20. OOg质量百分浓度为40%的硫酸溶液，盖上瓶盖，放置温度为80°C的烘箱中，浸溃时间为2小时，然后取出，冷却至室温，得到固形物；固形物中加入其质量的5倍的二次水稀释，经过滤分离，分别得到滤渣和滤液A。⑵氨水中和将滤液A转入400ml烧杯中，在搅拌状态下缓慢加入氨水中和，经过滤分别得到氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝的混合沉淀和含硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁的滤液B。
⑶蒸发结晶将滤液B置于130°C的电热板上进行蒸发结晶得到结晶产物，结晶产物的组成见表5。表5结晶产物化学组成(％)
权利要求
1.一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，包括以下步骤 ⑴酸浸将粒度为2(T200目的黑云母矿粉加到硫酸浸液中，在反应温度为6(T14(TC、压力为常压的条件下进行酸浸，浸溃时间为f 10小时，然后取出，冷却至室温，得到固形物；所述固形物中加入其质量的2 20倍的二次水稀释，然后经过滤分离，分别得到滤渣和滤液A ;所述黑云母矿粉与所述硫酸浸液的质量比为I I 5 ； ⑵氨水中和将所述滤液A在搅拌状态下加入氨水中和，经过滤分别得到氢氧化镁、氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝的混合沉淀和含硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁的滤液B ； ⑶蒸发结晶将所述滤液B进行蒸发结晶得到结晶产物，然后在所述结晶产物中添加含磷物质，按常规工艺制成含氮磷钾镁的多元复合肥；所述结晶产物与所述含磷物质的质量比为I :0. I I :5。
2.如权利要求I所述的一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，其特征在于所述步骤⑴中的硫酸浸液是指含有质量百分比浓度为209^80%的硫酸的溶液。
3.如权利要求I所述的一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，其特征在于所述步骤⑶中的蒸发温度为13(Tl70°C。
4.如权利要求I所述的一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，其特征在于所述步骤⑶中的含磷物质中的磷按五氧化二磷计，五氧化二磷的质量百分含量不小于30%。
全文摘要
本发明涉及一种利用黑云母制备氮磷钾复合肥的方法，该方法包括以下步骤⑴酸浸将粒度为20~200目的黑云母矿粉加到硫酸浸液中进行酸浸，然后取出，冷却至室温，得到固形物；所述固形物中加入二次水稀释，然后经过滤分离，分别得到滤渣和滤液A；⑵氨水中和将所述滤液A在搅拌状态下加入氨水中和，经过滤分别得到混合沉淀和滤液B；⑶蒸发结晶将所述滤液B进行蒸发结晶得到结晶产物，然后在所述结晶产物中添加含磷物质，按常规工艺制成含氮磷钾镁的多元复合肥。本发明制备方法简单，操作方便，流程短，在相对温和的条件下利用黑云母制备硫酸钾、硫酸铵、硫酸铵镁，首创了氮、磷、钾、镁四元复合肥的新的制备方法。
文档编号C05G1/00GK102775219SQ20121029845
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者刘志启, 吴国君, 姬连敏, 宋富根, 曾忠民, 李丽娟, 梁天曙, 王 义, 聂锋 申请人:中国科学院青海盐湖研究所