本发明涉及一种利用旋转窑煅烧蛇纹石生产中量元素肥料的方法。
背景技术：
植物生长所需要的中量元素，通常是指钙、镁、硅、硫等。中华人民共和国化工行业标准：hg/t5171—2017《粒状中微量元素肥料》，大多数采用煅烧的工艺。生产中量元素肥料常见的原料有石灰石、白云石、牡蛎壳、珊瑚岩、硫酸镁、硫磺等。这些原材料基本上以矿物质煅烧后，添加硫酸镁、硫磺后，磨粉混匀，然后造球的工艺。煅烧的工艺通常在旋窑或者竖窑进行。
检索文献披露：（1）、合肥工业大学的朱继存在2000年第12期的《石材》杂志上公布的题为“蛇纹石的物质成分特征和利用”论文中间，有“蛇纹石对热不敏感,热的稳定性好。就热的稳定性而言,叶蛇纹石高于利蛇纹石、利纤蛇纹石。纤蛇纹石的热导率不超过0.23w/m。
k,是良好的耐热绝缘材料。蛇纹石的吸水率不大。这是因为蛇纹石矿物结构单元层间不吸附水的原因。但是,由于蛇纹石的粒径很细小,或呈纤维状,在细片和纤维间可吸附少量的水。蛇纹石可做耐火材料。”的内容表述；（2）符剑刚、王晖等人在2007《湿法冶金》杂志上刊出题为“蛇纹石矿的开发利用现状及发展趋势”的论文中间，有如下的内容表述：“用蛇纹石作配料可以制造水溶性磷肥，目前国内利用蛇纹石生产钙镁磷肥的企业主要有广西磷肥厂、云南磷肥厂、江苏东海磷肥厂等。其生产工艺采用熔融工艺”。
根据以上的表述可知，目前还没有利用旋窑煅烧蛇纹石生产中量元素肥的工艺。
发明人在青海省阿尔金山和昆仑山交汇区成矿带的蛇纹石结构时发现，蛇纹石中间含有cr、pb、cd、fe、co、mn、ni、mo等多种重金属。其中cr、pb、hg的含量超过了国家化肥gb/t23349-2009《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》，所以关于利用蛇纹石生产中量元素肥料需要一定的工艺，去除蛇纹石中间cr、pb成分，才能够满足肥料的使用标准，新疆依吞布拉克地区的蛇纹石中间有害元素的成分情况和国标的对比如下表所示：
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用旋转窑煅烧蛇纹石生产中量元素肥料的方法，依据蛇纹石的成矿机理和矿物组织的特点，利用有色冶金原理，在旋转窑煅烧，磨细，再通过风选的工艺方法，选出部分作为肥料应用。
本发明的目的是这样实现的，一种利用旋转窑煅烧蛇纹石生产中量元素肥料的方法，包括如下步骤：1、拉运蛇纹石、石灰石、电解铝铝厂的铝灰到水泥生产线的旋转窑待用；2、拉运石墨和机械加工行业产生的钢铁屑到生产线待用；3、蛇纹石与石灰石的质量比例按照1：0.584的比例混合后，加入电解铝铝厂的铝灰，铁屑混匀入窑；4、向混合料中间加入的铝灰其中的氧化铝含量大于90%，所述铝灰的加入量为蛇纹石加入量的1.2%，质量百分比；铁屑加入量为蛇纹石加入量的1.5%，质量百分比；5、将以上混合料入窑后煅烧，煅烧温度保持在900～1450℃，待到物料出现烧结状态时出料；6、出料后采用立磨工艺，待立磨物料粒度接近100目，开始风选出料，风选料即为中量元素肥原料，尾料为冶金原料，分类利用；7、旋窑的除尘灰作为重金属生产原料，向铅锌冶炼厂出售，或者造块后填埋采矿区。
本发明的技术原理：
1、利用煅烧蛇纹石脱水，产生游离的sio2，促使蛇纹石的组分中间，游离的二氧化硅向肥效组分转化，蛇纹石中间弱磁性氢氧化铁向强磁性物质fe3o4转化，其反应的方程式如下：
mg6[si4o10](oh)8+q→3mg2[sio4]+sio2+4h2o（煅烧脱水促进sio2晶体向四面体转化）
2fe(oh)3+q=fe2o3+3h2o(铁的氧化物的脱水反应)
fe2o3+feo=fe3o4(三氧化二铁的磁化反应)
2、由于蛇纹石导热性很差，脱水后的镁橄榄石是一种耐火材料，加入氧化铝1%，多元混合物的共熔温度在1301℃，促进蛇纹石在煅烧温度区间呈现再结晶状态，便于破碎加工，回收蛇纹石中间的有价金属的氧化物。
2mgo·sio2+al2o3→mgo·al2o3(尖晶石化反应)+mgo·sio2(镁铝尖晶石的合成化反应和偏硅酸镁的产生)
mgo·cr2o3+al2o3→mgo·al2o3(尖晶石化反应)+cr2o3(镁铬尖晶石的分解反应)
3、碳酸钙的分解反应，产生的co2能够与石墨碳反应，产生的还原性气体co,促进煅烧过程中的氧化物向金属态或者低价态转化，氧化钙与氧化镁、二氧化硅反应，生成低熔点的钙镁橄榄石，促使蛇纹石降低熔点的同时，有利于蛇纹石中间的氧化镁和氧化硅晶体结构的转化，镁肥元素氧化镁的形成在这一阶段完成，反应方程式如下：
caco3+q=cao+co2
cao+2mgo·sio2=cao·mgo·sio2+mgo(低熔点物质的产生和游离氧化镁的产生)
4、加入还原剂c还原pbo、，使之从原矿物组织中间分离，进入除尘灰，除尘灰作为铅锌冶炼原料向铅锌冶炼厂出售。
pbo(l)+c=pb(g)+co(g)
δg0=252700-247.92t
从上式可知开始反应温度为746℃。
pbo(l)+co=pb(g)+co2(g)
δg0=86150-76.92t
由上式计算可知开始反应温度为847℃。
5、在原料中间加入2.5%的金属铁屑，用于辅助还原蛇纹石中间的hgo。
蛇纹石中间的hg以氢氧化汞的形式和氧化汞的形式存在。考虑到氧化汞是强氧化剂，除了能够氧化氧化铁外，加入碳以后，碳还原部分蛇纹石中间的氧化铁，成为金属铁，为了保证汞的去除，额外配入1.5%的铁屑，还原氧化汞中间的汞，在高温下以蒸汽的形式，进入除尘灰系统，加以去除，反应的方程式如下：
hgo+feo=fe3o4
feo+c→fe+co(还原剂还原蛇纹石中间的氧化铁)
hgo+fe=hg+feo
6、煅烧后的烧结态混合物进行立磨处理到100目，烧结态混合物在机械力化学反应的作用下，低熔点物质将会向游离态物质转化，进一步释放烧结态混合物中量元素的肥效，其反应的方程式如下：
cao·mgo·sio2→cao+mgo+sio2
7、立磨处理烧结态混合物，在部分原料磨细开始，从立磨机下部吹入压缩空气，压缩空气的压力和流量，依据柏努利方程确定。其中的氧化铬、氧化镍、氧化钴、氧化铁等物质，比重大于mgo、cao、sio2在球磨机出料后，通过磁选机就能够被吹出立磨机出料口，作为肥料原料利用。其余的混合物，作为冶金原料利用。
本发明的创新点：
1.蛇纹石中间，加入氧化铝1%，用于降低蛇纹石在煅烧过程中的熔点，使之形成再结晶烧结态物质，解离镁铬尖晶石，便于回收氧化铬。
2.蛇纹石中间添加还原剂碳和碳酸钙，产生的化学反应能够使蛇纹石中间的氧化铅能够进入除尘灰中间，加以回收利用。
3.加入金属铁屑，保证煅烧状态脱除蛇纹石中间的汞。
4.烧结态的混合物球磨到100目，是立磨机风选的最佳临界值。
实施例：实施例以青海茫崖镇工业园区的蛇纹石为例。
一种利用旋转窑煅烧蛇纹石生产中量元素肥料的方法，包括如下步骤：
1、拉运蛇纹石、石灰石、电解铝铝厂的铝灰到水泥生产线的旋转窑待用；
2、拉运石墨和机械加工行业产生的钢铁屑到生产线待用；
3、蛇纹石与石灰石的比例按照1：0.584的比例混合后，加入电解铝铝厂的铝灰，铁屑混匀入窑；
4、向混合料中间加入的铝灰（氧化铝含量大于90%），加入量为蛇纹石加入量的1.2%；铁屑加入量为蛇纹石加入量的1.5%。
5、将以上混合料入窑后煅烧，煅烧温度保持在900～1450℃，待到物料出现烧结状态时出料；
6、出料后采用立磨工艺，待立磨物料粒度接近100目，开始风选出料，风选料即为中量元素肥原料，尾料为冶金原料，分类利用；
7、旋窑的除尘灰作为重金属生产原料，向铅锌冶炼厂出售，或者造块后填埋采矿区。