论文部分内容阅读
我国作为全球最大的钾盐和钾肥需求国之一,钾肥消费量一直大于生产量,钾肥对外依附度达50%左右。合理开发利用国内储量丰富的难溶性含钾盐矿制造钾肥,积极开展提钾工艺研究,可在一定程度上弥补国内缺乏可溶性钾盐资源的不足,缓解我国钾肥供需矛盾。钾长石是一种自然界分布极广,我国储量极其丰富的难溶含钾硅酸盐矿物。本文以四川乐山峨边五渡低钾含量钾长石为研究对象,采用水热反应制备多元素矿物质肥料。论文通过四川乐山峨边五渡低钾含量钾长石XRD、XRF分析,确定该矿石主要化学成分为SiO2、Al2O3、K2O。物相组成为斜微长石、石英、钠长石。不同粒径矿石分析结果表明随着矿物粒度的减小,硅的含量SiO2的含量在67.90%到69.31%范围内逐渐减少,而K2O的含量在9.57%到10.19%范围内略有增加,斜微长石的含量在56.61%到60.27%范围内有增加的趋势。矿石K2O平均含量约为10%。以钾的溶出率和产物肥料中有效K2O含量为评价标准,采用单因素法进行了反应工艺条件优化实验,结果表明以氧化钙为助剂,K的溶出率和产物中有效K2O的含量随温度、压力、液固比、时间的增大而呈增加的趋势。K的溶出率随CaO用量的增加而增大,产物中有效K2O含量随CaO用量增加而呈先增加后减小的趋势。温度、CaO的用量对K的溶出率和产物中有效K2O的含量影响均较为显著。确定工艺条件:以氧化钙为助剂,Ca/（Si+Al）摩尔比为1.00,液固比仅为1.8∶1,反应温度为250℃,压力为8Mpa,反应时间20h。水热反应后的产物中钾的溶出率可到达85%,产物中K2O的含量可达4.76%。产物肥料经XRD、XRF、SEM分析可知其主要组成是托贝莫来石（分子式为Ca5Si6O18·5H2O）和水钙铝榴石（分子式为Ca3Al2（Si O4）（OH）8）和斜方硅钙石（分子式为Ca4Si3O10·2H2O）,钾多以KOH的形式存在。用0.5mol/L盐酸溶液和蒸馏水作为浸取剂,对产物中的肥料组分进行浸取,由ICP-OES分析结果可知,产物有效肥料组分分别为:>4%可溶性钾（以K2O计量,包括水溶性和枸溶性）、>25%枸溶性硅（以SiO2计量）、>44%的枸溶性钙（以CaO计量）以及总含量>0.4%的枸溶性铁和镁以及锌硼锰等微量元素;实验考察了产物中钾的时间释放效应,产物中的水溶性钾在水中的释放速率较慢,可能是矿物肥料中钙、等硅难溶性的组分包裹所致,枸溶性的钾在酸的作用下释放速率较快。对产物外观特征进行了测定,其疏松堆密度为0.65g/cm3左右,与SEM图示产物结构疏松,存在大量微米级孔径的结论相符合。产物pH值为11左右,为碱性肥料,适用于酸性土壤,含水量低于0.5%。探讨优化工艺条件下,钾长石矿的分解机理以及水热反应中各元素存在形式及组成变化。通过对不同时间段的固体反应物XRD分析可知,反应助剂中的Ca2+交换了钾长石中的K+,OH-破坏了钾长石的晶体结构,由原来的斜微长石转变为过渡态C-S-H凝胶,C-S-H再转变为最终的托贝莫来石和斜方硅石,Al2O3与部分SiO2以及CaO在水热条件下形成了水钙铝榴石。通过土培实验得出,产物肥料对作物肥效明显,有利于提高产量,并且中和了酸性土壤,有利于根系的生长。初步验证了产物的肥效。