鉀長石粉體製備鉀型分子篩基緩釋肥料載體的工藝的製作方法

2023-12-02 14:21:01 1

專利名稱：鉀長石粉體製備鉀型分子篩基緩釋肥料載體的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用鉀長石粉體製備鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體的方法，更 詳細地講，是利用鉀長石粉體製備L型分子篩和鉀霞石混合物相的緩釋肥料載體的方法。
背景技術：
目前，國內外應用較廣的緩釋肥料主要是採用有機包膜法製備，其生產成本比普 通肥料至少高出1-2倍；且包膜肥料生產工藝較為複雜，產業化研究與開發滯後，對施用肥 料的環境效應及評價的研究也較少。因此，採用礦物基載體製備緩釋肥料日益受到重視。沸 石分子篩現已較多地用於緩釋肥料的載體，主要是利用了沸石分子篩的多孔性和吸附性。 採用沸石分子篩作為肥料的載體，可以增加肥料、尤其是氮肥和鉀肥的緩釋性，提高養分利 用率。但是，目前用作緩釋肥料載體的沸石無論是天然沸石還是人工合成沸石都是鈉型分 子篩，其中Na+對於農作物生長的不良影響缺少定量評價。

發明內容
本發明的目的是提供一種利用鉀長石粉體製取鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體 的方法，以合理高效地利用我國的鉀長石資源。鉀型分子篩作為緩釋肥料的載體，相應地提 高了肥料產品的有效養分含量，且不會引入危害農作物生長發育的Na+。該工藝無"三廢" 排放，易於推廣實施。 本發明是通過下述方式實現的 這種利用鉀長石粉體製取鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體的方法是以富含鉀長 石的鉀礦石粉體為原料。該工藝採用下述步驟進行的 (i)原料燒結步驟將所述鉀長石粉體與碳酸鉀按質量比i : 0.5 i : i.o混
合，在750 90(TC溫度條件下燒結，燒結時間為1. 5 3h，得到燒結物料； (2)水熱浸取和碳分步驟將燒結物料與水按質量比為1 : 1 1 : 2.5配合，在
100 20(TC下水熱浸取1 3h ;水熱浸取後所得料漿在70 9(TC下通入C02，進行水浸液
碳分，直到PH值降至8 9 ;過濾料漿，所得富矽鋁濾餅用於後續的水熱晶化步驟； (3)水熱晶化步驟水浸液碳分處理後所得富矽鋁濾餅，與氫氧化鉀和水按
k2o : sio2 : ai2o3 : !120摩爾比為i. 4 3. o : 6.o 6.5 : o.8 i.o : 42 210的
比例混合攪拌均勻，在80 12(TC下水熱晶化12 48h，過濾後，濾餅洗滌至pH值降至 9±0. 5，烘乾後，得到的粉體即為L型分子篩和鉀霞石相的混合物料。 在本發明的方法中，在所述原料燒結步驟中，鉀長石粉體與碳酸鉀優選在820 86(TC溫度條件下燒結。 本發明所使用的原料——鉀長石粉體，是從富鉀巖石製得的。富鉀巖石經破碎，球 磨和選礦預處理，礦石粉體粒度-200目達到90%以上，鉀長石含量>90%，1(20> 13.5%， Na20 < 1. 0%， 1 6203含量< 1. 0%。 本發明中所使用的碳酸鉀和氫氧化鉀均為工業級，使用的水為自來水。
3
本發明的水熱浸取和碳分步驟中，水熱浸取反應中，燒結物料與水的質量比為 1 : 1 2. 5，水熱浸取過程的反應溫度優選為100 150°C。碳分反應中，水浸液碳分過程 的反應溫度優選為80 85t:，碳分終點為pH值約為9。 本發明的水熱晶化步驟中，對洗滌後的濾餅的烘乾溫度為105 ll(TC。烘乾的時 間為8 12h。 本發明的水熱晶化步驟中，水浸液碳分處理後所得富矽鋁濾餅，與氫氧化鉀和水
按1(20 : sio2 : ai2o3 : !120摩爾比為i. 4 3. o : 6.0 6.5 : o.8 i.o : 42 210
的比例混合。添加氫氧化鉀和水是為了調節KOH的濃度和體系的鹼度(Si(V^O摩爾比值)。 水浸液碳分後所得濾餅中的Si02和A1203的質量，與鉀長石粉體原料中的Si02和A1203質量 相同。 本發明的原料燒結步驟中，排放的(A尾氣可以回收，經淨化處理後用於碳分步驟。 本發明的水熱浸取和碳分步驟中，得到的濾液可以通過蒸髮結晶製得碳酸鉀副產
品循環用於原料燒結步驟的配料。 本發明的優點是 本發明的利用鉀長石粉體製取鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體的方法，所得產品 是L型分子篩與鉀霞石相的複合粉料，即可作為鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體材料。本 發明的原料成本低廉，工藝過程無"三廢"排放，不汙染環境，便於實施推廣。
下面用實施例結合附圖進行詳細說明


附圖1為利用鉀長石粉體製取鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體的工藝流程圖。 附圖2為鉀長石粉體原料的X射線粉末衍射圖。 附圖3為晶化產物鉀型複合分子篩(L-l)的X射線粉末衍射圖。
具體實施例方式
如附圖1所示，實驗原料為富鉀巖石，經過破碎、球磨後製得鉀長石粉體。燒結配
料為碳酸鉀。兩者以i : 0.7的質量比混合後進行燒結。其中，使用碳酸鉀作為配料進行原
料燒結時，產生的(A尾氣可以進行回收利用，經淨化處理後用於水浸液碳分步驟，燒結後 的物料通過水浸、碳分步驟，過濾料漿，所得富矽鋁濾餅即為水熱晶化步驟的前驅物，其中， 水浸液碳分後的濾液可以通過結晶回收碳酸鉀，作為配料循環用於原料燒結步驟。再以此 前驅物(即過濾後所得富矽鋁濾餅)與氫氧化鉀、水混合後，置於反應釜內進行水熱晶化步
驟。水熱晶化步驟包括L型分子篩結晶、過濾、晶化產物洗滌。過濾後得到的濾餅即L型分
子篩與鉀霞石固體，在105t:條件下進行乾燥，即製成含有L型分子篩與鉀霞石複合物相的
緩釋肥料載體。
實施例1 如附圖1所示，以某地霓輝正長巖為原料，含鉀長石> 90%，所得鉀長石粉體的化 學成分分析結果如表1所示。其X射線粉末衍射分析結果如附圖2所示。將霓輝正長巖礦石 破碎、粉磨至-200目>90%粒級，與碳酸鉀按1 : 0.7的質量比混合，在箱式電爐中進行燒結，燒結溫度為820 86(TC，燒結時間3h，得到淺灰色(鋁)矽酸鉀燒結物料。上述燒結物 料經粉磨後再與水按l : 2.5的質量比在反應釜中混合，攪拌均勻，在10(TC條件下恆溫反 應2h，再將反應後的料漿置於水浴中，在85t:下通入C02，直至料漿的pH值降至9左右，然後
進行過濾、洗滌濾餅。再將過濾後的富矽鋁濾餅與氫氧化鉀和水按&o : sio2 : ai2o3 : h2o
摩爾比為2.48 : 6. 2 : 1.0 : 124的比例混合，攪拌均勻，置於水熱反應釜內，在IO(TC條 件下晶化反應36h，再將反應釜冷卻至室溫後過濾，將得到的晶化產物加水洗滌直至pH為9 左右。再將洗滌後的所得的固體置於乾燥箱內，在105t:下乾燥12h，即得到L型分子篩與 鉀霞石複合物相的粉料。水熱晶化產物(記為L-1)的X射線粉末衍射結果如附圖3所示。 對水熱晶化產物進行指標化計算，結果見表2。水熱晶化產物中的L型分子篩相的晶格常數 與JCPDS卡片(卡片號22-0773)中L型分子篩的晶格常數標準值接近。鉀霞石相的晶格 常數與JCPDS卡片(卡片號11-0313)中鉀霞石的晶格常數標準值接近。
表1鉀長石粉體的化學成分分析結果(wB% )
Si。2Ti02Al203TFe203MnOMgOCaONa20K20P205燒失量總量
64.830.04516.170.970.0120.590.950.7014.690.0370.6799.65 表2晶化產物L-l中各物相的晶格常數計算結果
<30/nm6。/nmc0/nm
L型分子篩(L-l)1.83641.83640.7537
L荊分於篩(JCPDS)1.84001.84000.7520
鉀霞石(L-l)2.68242.698240.8490
鉀霞石(JCPDS)2.69302.69300.8522 注L型分子篩的a = p = 90° ， Y = 120° ，鉀霞石的a = p = 90° ， Y = 120° 由鉀長石粉體製備L型分子篩和鉀霞石的主要性能表徵如表3所示。由以下性能 表明L型分子篩與鉀霞石都是具有一定孔道結構的材料，因而可作為緩釋肥料的載體。
表3由鉀長石粉體製備的鉀霞石與L型分子主要性能表徵
比表面積/m"g平均孔徑/nm總孔體積/cm"g孔隙率
L型分子篩434,166,01910.278458.90%
鉀霞石20,627.07960.036520.51% 本發明是利用鉀長石粉體與碳酸鉀配料進行燒結，通過水浸碳分燒結物料得到水 熱晶化步驟所需的前驅物，然後通過水熱晶化步驟製得L型分子篩和鉀霞石複合物相的粉 料。本發明的產品——L型分子篩與鉀霞石相的複合粉料可用作緩釋肥料載體。L型分子 篩和鉀霞石都是具有一定孔道結構的材料，具有一定的吸附能力，因而可作為緩釋肥料的 載體。通過控制配料組成實現控制L型分子篩與鉀霞石的比例，可達到最優的緩釋效果。本 發明生產過程不汙染環境，無"三廢"排放。本發明的原料來源廣泛，產品成本相對較低，便於實施推廣。
權利要求
一種利用鉀長石粉體製備鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體的工藝，以鉀長石粉體為原料，其特徵在於該工藝採用下述步驟進行(1)原料燒結步驟將所述鉀長石粉體與碳酸鉀按質量比1∶0.5～1∶1.0混合，在750～900℃下燒結，燒結時間為1.5～3h，得到燒結物料；(2)水熱浸取和碳分步驟將燒結熟料與水按質量比為1∶1～1∶2.5配合，在100～200℃下水熱浸取1～3h；水熱浸取後的料漿在70～90℃下通入CO2，進行水浸液碳分，直到pH值降低至8～9；過濾料漿，所得的矽鋁質濾餅用於後續的水熱晶化步驟；(3)水熱晶化步驟水浸液碳分處理後的濾餅與氫氧化鉀和水按K2O∶SiO2∶Al2O3∶H2O摩爾比為1.4～3.0∶6.0～6.5∶0.8～1.0∶42～210的比例混合，攪拌均勻，在90～120℃下水熱晶化12～48h，後過濾，所得濾餅洗滌至pH值為9±0.5，烘乾後，得到的粉體為L型分子篩與鉀霞石的混合粉料。
2. 根據權利要求1所述的利用鉀長石粉體製備鉀型分子篩基緩釋肥料載體的工藝，其 特徵在於在所述原料燒結步驟中，鉀長石粉體與碳酸鉀在820 86(TC下燒結。
3. 根據權利要求1所述的利用鉀長石粉體製備緩釋肥料載體的工藝，其特徵在於在 所述水熱浸取和碳分步驟中，水熱浸取過程的反應溫度為100 150°C ;水浸液碳分過程的 反應溫度為80 85°C。
4. 根據權利要求1所述的利用鉀長石粉體製備緩釋肥料載體的工藝，其特徵在於在 所述水熱晶化步驟中，對洗滌後的濾餅的烘乾溫度為105 ll(TC。
全文摘要
本發明涉及一種利用鉀長石粉體製備鉀型分子篩基緩釋肥料載體的工藝。該工藝是將鉀長石原礦破碎、粉磨和選礦預處理，得到一定粒度的鉀長石粉體，然後與碳酸鉀按一定比例混合後，在750～900℃下燒結。將燒結後的矽(鋁)酸鉀物料在100～200℃條件下水熱浸取，水熱浸取後所得的料漿在70～90℃下通入CO2，直至其pH值降至8～9。料漿經過濾並洗滌濾餅。碳分濾餅與氫氧化鉀和水混合攪拌，水熱晶化，過濾，洗滌，得到的固體在105℃溫下乾燥，產品是L型分子篩與鉀霞石相的複合粉料，即可作為鉀型複合分子篩基緩釋肥料載體材料。本發明的原料成本低廉，工藝過程無「三廢」排放，不汙染環境，便於實施推廣。
文檔編號C05G3/00GK101781147SQ20101010362
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月29日 優先權日2010年1月29日
發明者楊雪, 楊靜, 蘇雙青, 鄭紅, 馬鴻文 申請人:中國地質大學(北京)