非水溶性钾矿制取碳酸钾研究:副产13X型分子筛

非水溶性钾矿通常以钾长石为主要矿物相。对其进行粉碎、摇床重选、湿法磁选和化学酸浸除铁等预处理,可制得纯度达75%~95%的钾长石粉体。以碳酸钠为助剂,在760~860 ℃的中温下钾长石发生固相分解反应,生成偏硅酸钠、偏铝酸钾(钠)前体化合物,用于水热合成13X 沸石分子筛。滤液为富含[SiO2(OH)2]2-、Na+、K+的碱性溶液,通入CO2 进行酸化反应,生成SiO3·nH2O胶体沉淀,经250 ℃下煅烧即制成白炭黑。剩余滤液为NaHCO3 KHCO3 H2O三元水盐体系,再经浓缩、分离、纯化、结晶,制取碳酸钠和碳酸钾。由此,原矿中SiO2、Al2O3、K2O 3 种主要组分均可制成高值产品,可达到钾长石资源利用率接近100%、“三废”近于零排放的高效节能、清洁生产的“绿色过程”要求。本项技术实现规模化工业生产,将有利于缓解我国水溶性钾盐资源极缺的矛盾,平衡钾盐市场,提高国民经济可持续发展中钾盐资源的保证程度。     

钾长石热分解反应的热力学分析与实验研究

0 前言 我国水溶性钾盐资源奇缺,而以钾长石(KAlSi3O8)为主要物相的非水溶性钾资源储量大、分布广.     

中国富钾正长岩资源与水热碱法制取钾盐反应原理

中国的盐湖钾盐资源短缺,导致钾盐消费的对外依存度达50%以上,严重制约农业发展,威胁粮食生产安全。而正长岩型钾资源丰富,K2O品位达8.5%~15.4%,预测资源潜力(K2O)达盐湖钾盐储量的20倍以上。此类矿石钾资源的主要富钾矿物为微斜长石、霞石和白云母,地理上主要分布于中国东部的“秦岭大别正长岩带”和“燕辽阴山正长岩带”。采用电解质溶液热力学软件OLI Analyzer 9.2,对KAlSi3O8-NaOH/KOH/Ca(OH)2-H2O体系相平衡进行模拟,继而对代表性富钾正长岩进行水热碱法分解反应实验,证实K2O溶出率高达85.6%以上。所得硅酸钠钾碱液适于加工多种钾盐或生态型钾肥产品,硅铝组分同时转化为沉淀硅酸钙、钠型/钾型沸石、硅灰石、高岭土等多种工业产品。水热碱法技术的加工过程清洁高效,资源利用率高,环境相容性良好,可为发展绿色可持续的中国钾盐工业新体系提供良好的技术基础。     

富钾岩石制取钾盐研究20年:回顾与展望

针对有效缓解中国水溶性钾盐资源短缺矛盾,对中国20余处代表性富钾岩石资源利用关键技术进行了长期探索研究。结果表明,其主要富钾矿物为钾长石,采用Ca(OH)2-、NaOH-、KOH-H2O介质水热碱法处理,均可使其结构发生解离,分别生成固相产物雪硅钙石、水羟方钠石、六方钾霞石三种物相,适合作为矿物基硝酸钾载体、提取氧化铝及同时回收苛性碱,以及采用酸浸法制备农用硫酸钾、硝酸钾产品。相应地,液相产物分别为KOH溶液、硅酸钠钾和硅酸钾碱液,适合于加工碳酸钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾等多种钾盐产品。在系统流程中,NaOH、KOH可实现循环利用,故水热碱法技术具有一次性资源、能源消耗量少、钾矿资源利用率高、生产过程清洁高效等优势。基于上述成果,已系统建立了非水溶性钾资源高效利用技术体系。水热碱法技术的规模化工程应用,将有助于显著减少钾盐(肥)的进口依存度,改善其消费结构,提高钾资源的保证程度。     

华北克拉通北缘晚古生代尚义钾质花岗岩的成因分析:来自岩石地球化学的证据

产于华北克拉通北缘中段的晚古生代尚义钾质花岗岩体规模很小,岩性为钾长石斑晶(～40%)的黑云母钾长-二长花岗岩,矿物组合为钾长石(50%～60%)、斜长石(10%～20%)、石英(20～30%)、黑云母(～5%)及少量绿帘石、单斜辉石和磁铁矿。SiO2含量为65.69%～70.90%,K2O+Na2O为7.22%～9.14%,K2O/Na2O比值为0.85～1.75,Al2O3为13.58～15.09%,A/CNK值为0.89～0.93,Mg#为43～46,稀土含量中等,轻重稀土中等分异,轻微负Eu异常,富集LILE和地幔元素Cr,Nb、Ta、Ti负异常,表现为富钾、偏铝质、钙碱性的I型花岗岩。通过野外观察及岩石地球化学分析可以确定钾质花岗岩是幔源基性岩浆分离结晶并同化混染早期奥长花岗岩围岩形成的。钾质花岗岩位于尚义-赤城断裂带中,其发育的构造背景应为晚古生代时古亚洲洋板块向华北克拉通俯冲形成的活动大陆边缘。     

相山矿田邹家山铀矿床碱交代矿化蚀变岩地球化学

相山矿田邹家山铀矿床成矿作用与碱交代关系密切。钠、钾的带入和带出极大地影响铀成矿作用过程,钠交代和钾交代对铀成矿的影响差异明显。本文以邹家山铀矿床中典型的钠化和钾化矿体为研究对象,通过比较两矿体剖面的地球化学特征,研究其异同,探讨钠交代、钾交代与铀成矿作用关系,得出以下认识:(1)与矿体两侧的围岩相比,钠交代和钾交代矿石中都富U和Mo,而Ba含量明显降低;(2)钠交代对原岩化学成分的改变不强。除了钠含量明显增高、钾含量明显降低、钠钾摩尔比M(Na2O/K2O)明显增大外,矿石与原(或围)岩的化学成分相差不大,总碱摩尔数M(Na2O+K2O)几乎不变;(3)钾交代对原岩的矿物及化学成分改变很大。除钾高、钠低等含量变化外,强烈去Si和Na,M(Na2O+K2O)有20%~30%的减少,而且许多微量(成矿)元素含量明显增加,特别是稀土元素明显增高,且重稀土增加更快;(4)两类碱交代中行为反差最大的组分是Na2O、K2O、Si O2和REE。钠交代过程中,Na2O和Si O2增加,K2O和REE减少,M(Na2O/K2O)明显增大;而钾交代过程正相反;(5)在相山铀成矿过程中,仅有钠交代时铀的含量较低,强钾交代是形成富铀矿的必要条件。     

霞石制碱

<正> 霞石是一种含有铝、钾、钠和硅的矿石,其分子式为:(Na·K)_2O·A1_2O_3·nSiO_2。它可伴生在各种矿物之中,对其进行综合利用,可制出氧化铝、碱产品及水泥等。加工过程的主要反应式如下:(Na·K)_2O·Al_2O_3·nSiO_2+2nCaCO_3(?)(Na·K)_2O·Al_2O_3+n(2CaO·SiO2)+2nCO_2↑(1)(Na·K)_2O·Al_2O_3+CO_2+3H_2O=2Al(OH)_3↓+(Na·K)_2CO_3(2)Al(OH)_3(?)Al_2O_3+3H_2O(3)其中(1)式中的铝酸钾、铝酸钠烧结物在浸滤后进入溶液,硅酸钙等杂质不溶,过滤后可用     

非水溶性钾矿制取碳酸钾:副产硅铝胶凝材料

白云鄂博稀土-铌-铁矿床上部围岩产富钾板岩, 其K2O平均含量达13.0%, 钾资源储量巨大.矿石的物相组成以微斜长石、黑云母为主, 是一种重要的非水溶性钾矿资源.实验表明, 以碳酸钠为助剂, 经中温烧结, 矿石分解率达98.2%以上.烧结物料中K₂O的浸出率约70%, 且在水浸酸化反应过程中, 大部分Fe3+、Ti4+、Mn2+、Mg2+、Ca2+等杂质离子与硅铝质胶体同时沉淀析出, 为制取电子级碳酸钾提供了可能.硅铝质胶体滤渣用于制备矿物聚合材料.采用本项技术开发利用此类非水溶性钾矿资源, 符合节能高效和“清洁生产”的要求, 兼有规模化经济效益和良好的环境效益.      

论中国西部钾矿资源分布特征与开发前景

中国钾矿资源严重不足 ,寻找钾矿新类型和富钾 (岩石 )资源 ,应成为解决中国钾资源紧缺的重要任务。中国西部钾矿资源分布很不平衡。青海与新疆是远景最大、质量最佳的成矿区。鄂尔多斯盆地奥陶纪含盐建造具有含钾性是目前世界上已知的惟一特例。中国钾长石、绿豆岩、霞石等含钾岩石矿物资源非常丰富 ,开发利用前景乐观。在开发中一定注意 :(1)盐湖找钾与开发并举 ;(2 )寻找钾盐矿床与含钾岩石并行 ;(3)钾矿石的开发与工艺研究并重 ;(4)综合利用与评价并用 ;(5 )国内与国外钾矿资源统一利用。     

德兴含铜埃达克质斑岩的地球化学特征、成因及地质意义

德兴斑岩铜矿位于扬子地块江南隆起带东缘,含矿斑岩类型为花岗闪长斑岩。岩石主矿物组合为斜长石(中长石、更长石)+石英+钾长石+角闪石+黑云母,常见副矿物为磁铁矿、磷灰石、榍石、钛铁矿和锆石。斑岩主量元素具有高硅(SiO2=63.59%)、高铝(Al2O3=15.54%)、低镁(MgO=2.2%)的特征,岩石富钾贫钠(K2O=3.06%;Na2O=3.67%),高K2O/Na2O(0.89)比;ALK=6.66%,A/CNK=1.086,σ=2.18,A.R=2.07,显示岩石为弱过铝质高钾钙碱性系列;稀土元素特征表现为轻稀土富集(121.81×10-6),重稀土亏损(8.8×10-6),具有较大的LREE/HREE比值(13.93);微量元素表现为富集大离子亲石元素LILE(Rb、Ba、La、Sr)和亏损高场强元素HFSE(Nb、Ta、Y),具低Y(11.21×10-6)和Yb(1.23×10-6)含量特征,有较高Sr/Y(57.29)、La/Yb(28.93)比值,具较高的87Sr/86Sr比值(0.7040),弱的负Eu异常(δEu=0.91),以及负εNd值等特征,表明德兴花岗闪长斑岩为"C"型高钾钙碱性埃达克岩,埃达克岩浆来源于活动陆缘加厚下地壳的部分熔融。     

利用钾长石合成雪硅钙石纳米粉体的反应机理研究

采用CaO为助剂,在水热条件下分解钾长石,进而合成雪硅钙石。影响反应的主要因素为：n(CaO)/n(SiO₂+AlO_1.5)、晶化温度和晶化时间等。在n(CaO)/n(SiO₂+AlO_1.5)为0.75～1.00、晶化温度为230～250 ℃、晶化时间为5～8 h的条件下,可以合成结晶良好的雪硅钙石晶体。反应机理分析表明：在钾长石-氧化钙的水热体系中,钾长石的分解并不是简单的离子交换作用或铝硅酸盐解聚作用,而是在碱金属离子与水作用的基础上,反应物中H⁺与矿物表面的碱金属离子K⁺、Na⁺、Ca²⁺作用,首先形成表面富硅贫铝的前驱聚合体（SiO_2·nH₂O）;然后这些前驱聚合体分解,与溶液中的Ca²⁺作用,生成C-S-H凝胶和水钙铝榴石;随着反应时间的延长,C-S-H凝胶和水钙铝榴石进一步转变为雪硅钙石。     

基于相化学研究老挝万象钾镁盐矿床形成的机制

老挝万象钾镁盐矿床是一个典型的海相碎屑盐缺硫酸盐型钾盐矿床, 该矿床形成于古近纪, 是古海水蒸发浓缩沉积形成。老挝万象钾镁盐矿床中缺乏硫酸盐和碳酸盐沉积物, 因此深入研究该矿床的形成机制很重要。本文研究探讨了该矿床形成时的古海水特点, 根据相化学, 分析成钾原始卤水的物理化学特性, 从矿体形成的化学基础来研究老挝钾镁盐矿床形成的机制。结果表明: 显生宙以来海水组分发生变化, 经海相非骨骼灰岩和钾盐蒸发岩矿物学研究, 发现这两种沉积岩长期以来连续变化, 在“文石海”是MgSO4型蒸发盐, 在“方解石海”是KCl型蒸发盐, 从白垩纪晚期、第三纪早期的底部石盐溴含量及矿物学特征表明, 此时处于“方解石海”, 古海水组分的特点是造成缺硫酸盐型钾盐矿床形成的物化基础; 通过NaCl-KCl-MgCl2-H2O和NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2-H2O两个体系相图的分析认为, 当时所形成的成钾原始体系母液是高镁、低钾氯化物型的卤水, 在母液蒸发过程中, 由于原始海侵母液与残余高镁母液的掺杂作用, 致使结晶路线直接从氯化钠区到E点母液或光卤石与氯化钠共饱线上, 而没有通过氯化钠和氯化钾的共饱线, 因而在矿体中氯化钾相很少或几乎不存在, 由于外界CaCl2型水体的掺杂, 使成钾母液进入光卤石相区, 随着蒸发的进行, 最终形成溢晶石矿物。     

利用不溶性钾矿提钾的研究现状及展望

简要介绍了我国和世界钾盐资源的分布及钾的供需状况，以及缓解我国缺押局面的主要途径，着重综述了我国不溶性钾矿资源状况和国内外利用不溶性钾矿提钾的研究现状和工业应用成果；最后阐述了利用不溶性钾矿提钾工业中存在的问题及其发展前景。     

钾长石分解反应热力学与过程评价

综述了添加各种助剂分解钾长石的研究进展。对不同体系中钾长石分解反应的G ibbs自由能和能耗计算,综合考虑一次性资源、能源消耗量和烧结过程的环境相容性、产品方案等因素,结果表明:只有以石灰石、碳酸钠为配料的工艺路线具有实际工业应用价值;而唯有以碳酸钠为配料时,钾长石原料烧结过程才具有一次性资源消耗量最少、能耗最低、温室气体CO2排放量最小、且可生产高附加值产品、实现完全清洁生产等优点。因此,选择以碳酸钠为配料分解钾长石的技术路线,具有良好的工业化应用前景。     

皖西霞石正长岩合成沸石分子筛及提钾的实验研究

合成沸石因具有优异的吸附及离子交换性能而备受关注。本实验以皖西地区霞石正长岩为主要原料 ,成功地合成了 13 X型沸石分子筛 ,母液经蒸发、分离 ,制得了白炭黑及碳酸钾 ,表明霞石正长岩具有巨大的潜在综合利用价值。合成沸石、白炭黑和碳酸钾的成分、结构及性能分析表明 ,3种产品均达到了国家或化工行业标准。基于此 ,对工艺技术可行性作了分析评价     

我国钾长石矿产资源分布、开发利用、问题与对策

我国钾长石矿产资源丰富,分布广泛,其中安徽、内蒙古、新疆、四川、山西等省(区)的钾长石分布相对集中,储量丰富,成为当地的优势非金属矿产资源。随着科学技术的发展,钾长石广泛应用于工业生产。我国在利用钾长石生产玻璃、陶瓷、化肥等方面都取得了一些进展。但还存在钾长石市场不完善;生产企业缺乏竞争力;钾长石产品技术含量低等问题。应通过进一步深入研究制定解决市场、技术、产品等问题的相应对策,促进钾长石在相应领域的开发利用。     

塔里木盆地钾盐成矿地质条件分析

塔里木盆地是中国最大的盆地,经历了多期构造运动,形成了三个大的拗陷区:由满加尔凹陷、库车拗陷、阿瓦提拗陷组成的塔东北拗陷区;由于田-民丰-若羌拗陷构成的塔东南拗陷区;由莎车-喀什-叶城拗陷构成的西南拗陷区。根据塔里木盆地地质、古构造、古地理、古气候及地球化学等特征,分析钾盐成矿条件,确定控矿因素,划分成矿远景区。依据盆地(拗陷)面积较大、拗陷内分布有次级拗陷、含盐系及岩盐层分布广,而且厚度较大和具有明显的含钾显示等特点,将塔里木盆地划分了4个钾盐成矿远景区,即满加尔凹陷钾盐成矿远景区、莎车拗陷钾盐成矿远景区、库车拗陷(拜城-阳霞)钾盐成矿远景区和民丰凹陷钾盐成矿远景区。