低温浸出提取磷钾伴生矿中钾的研究

摘要

我国人口众多，粮食是不可忽视的大问题，把农业放在国民经济首位是我国的一项重要国策。氮、磷、钾是维持农作物正常生长的三大化学元素，对农作物的正常生长代谢过程至关重要，而且缺一不可。但我国除了青海湖地区有较多可溶性钾储量外，其它地方基本无大量可溶性钾矿。而且我国施肥比例不合理，多氮少磷缺钾情况严重。因此，我国磷钾肥存在巨大缺口和需求。
　　近年来，湖北省宜昌市夷陵地区发现了胶磷矿与钾长石共生的磷钾伴生矿，且储量较多。该矿为中低品位矿，P2O5含量为4％~12%，K2O含量为5%~9%，SiO2等杂质含量高。如果充分利用该低品位矿石中的钾，将具有良好的经济效益和社会效益。
　　本文建立了利用火焰原子吸收分光光度计，采用标准加入法测量夷陵地区磷钾伴生矿酸浸溶液中钾含量的方法，研究了矿物的反应特性和发泡特性，还重点研究了硫酸体系和磷酸体系下酸浸情况，并建立了磷酸体系下的酸浸反应动力学模型，最后进行了微波加热条件下的探索实验。研究结果如下：
　　（1）利用火焰原子分光光度计，采用标准加入法，可以准确测量浸出液中钾含量。实验表明：其标准偏差小于3%，加标回收率为97.5%~99.0%。所测矿石、溶液和矿渣中钾含量，满足钾元素衡算。
　　（2）夷陵地区三种磷钾伴生矿，反应活性较高，抗阻缓性良好，发泡能力强，泡沫稳定性好，湿法工艺中可能需要采取消泡措施。
　　（3）硫酸浸出体系中，按照太阳山磷钾伴生矿：氟化钙：50%硫酸=1 g：1 g：3 mL的比例加料，120℃下反应5 h，钾浸出率达到75.1%。磷酸浸出体系中，按照太阳山磷钾伴生矿：氟化钙：60%磷酸=1 g：0.3 g：10 mL的比例加料，设置500 r/min搅拌强度，110℃下反应14 h，钾浸出率达到85.6%，基本满足低温提取磷钾伴生矿中钾的要求。
　　（4）SEM分析表明，磷酸酸浸后矿石形成多孔疏松结构。XRD分析表明，文中磷酸酸浸过程，以钾长石的酸解反应为主。
　　（5）建立了磷酸酸浸反应的液膜非稳态扩散控制模型，计算值和实验结果吻合较好。此外，还利用阿伦尼乌斯方程计算出该反应的表观活化能为11.68 kJ/mol。
　　（6）微波探索实验表明，在微波加热条件下，钾浸出速度很快，而且相对于普通加热方式，微波加热具有一定的增强作用。

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第1章 文献综述

1.1 研究背景

1.2 钾长石的简介

1.3 钾长石研究现状

1.4 低温分解磷钾伴生矿热力学计算

1.5 本工作的意义和主要研究内容

第2章 分析方法

2.1 钾的分析方法

2.2 磷的分析方法

2.3 扫描电镜SEM法

2.4 X-射线衍射法

第3章 反应特性和发泡特性的研究

3.1 前言

3.2 实验原料及仪器

3.3 实验方法

3.4 实验结果与讨论

3.5 本章小结

第4章 硫酸浸出的研究

4.1 引言

4.2 实验原料及流程

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 磷酸浸出的研究

5.1 引言

5.2 实验原料及仪器

5.3 实验装置

5.4 实验方法

5.5 实验结果与讨论

5.6 本章小结

第6章 磷酸浸出反应动力学研究

6.1 动力学模型的简述

6.2 动力学模型的建立

6.3 模型的计算与验证

6.4 本章小结

第7章 微波探索实验

7.1 实验原理

7.2 实验仪器

7.3 实验方法

7.4 实验结果与讨论

7.5 本章小结

第8章 结论与建议

8.1 结论

8.2 建议

参考文献

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