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| 鉀長石的開發(fā)利用 |
| 發(fā)布時間：2012/11/2 16:39:32 查看次數(shù)：4557 |
| 鉀長石的開發(fā)利用可以追溯到新石器時代（約10000年前），人們利用鉀長石及其它原料生產(chǎn)出了大量精美的彩陶器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鉀長石廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，主要用途是制作陶瓷、玻璃、搪瓷、磨料的主要配料、造紙和塑料的填料、燒制水泥和加工制取鉀肥、復(fù)混肥。鉀長石在材料制備方面的研究工作也有了長足的進(jìn)步，主要成果有制備13X分子篩、沸石分子篩，合成白碳黑等。 2.1玻璃工業(yè) 鉀長石在玻璃工業(yè)中的用量約占鉀長石總用量的50%～60%。鉀長石作為玻璃原料之一，主要作用有：①鉀長石富含Al2O3，鐵含量低，能夠提供玻璃配料中所需的Al2O3，且比Al2O3易熔，熔融溫度低，熔融范圍寬，因此可以降低玻璃的熔融溫度，減少純堿用量，而且鉀長石中的鋁代替了部分硅，可提高玻璃的韌性、強度和抵抗酸堿侵蝕的能力。②鉀長石熔融后變成玻璃的過程比較緩慢，結(jié)晶能力小，可防止玻璃形成過程中析出晶體而影響正常生產(chǎn)或玻璃缺陷。③可調(diào)節(jié)玻璃液的粘度。 鉀長石作為玻璃基礎(chǔ)原料的地位現(xiàn)在正受到?jīng)_擊。鉀長石中含有較多的R2O（主要為K2O和Na2O），因而只能在含R2O的玻璃中引用；化學(xué)成分波動大，不易控制；雜質(zhì)通常有粘土、云母、氧化鐵等，它們對玻璃質(zhì)量均有一定的影響。 因此對鉀長石在玻璃工業(yè)中的應(yīng)用提出更高的要求。①在選礦方面，鉀長石原料滿足國家對玻璃級鉀長石的質(zhì)量要求（SiO2<70%，Al2O3>18%，F(xiàn)e2O3<0.2%）；化學(xué)成分穩(wěn)定、水分穩(wěn)定、顆粒組成均勻、雜質(zhì)和著色礦物（主要是Fe2O3）少。鉀長石提純技術(shù)的主要發(fā)展趨勢應(yīng)著眼于微細(xì)粒選礦提純和綜合力場（重力、離心力、磁力、電力、化學(xué)力）精選技術(shù)。②在玻璃生產(chǎn)工藝方面，研究鉀長石原料的工藝參數(shù)，使其便于在日常生產(chǎn)中調(diào)整玻璃成分，適于熔化和澄清。鉀長石礦物的研究工作必將推動玻璃工業(yè)的發(fā)展，使玻璃作為功能材料進(jìn)入新的發(fā)展階段。 2.2陶瓷工業(yè) 鉀長石在陶瓷工業(yè)中的用量約占鉀長石總用量的30%。鉀長石在陶瓷三成分（即粘土、石英、長石）坯料體系中，除可供給Al2O3和SiO2外，還可提供堿金屬氧化物，既是瘠性原料，又是溶劑性原料。作為瘠性原料，具有降低粘土或坯體的可塑性和粘結(jié)性，減少坯體干燥與燒成的收縮變形，改善干燥性能和縮短干燥時間等效果。在釉料中，鉀長石是形成玻璃相的主要成分。鉀長石作為陶瓷坯料中的溶劑組分，主要作用有：①鉀長石在1130℃開始熔融，形成粘稠的熔體相，能降低坯體的熔化溫度，有利于成瓷和降低燒成溫度。②鉀長石熔體能溶解部分高嶺土分解產(chǎn)物和石英顆粒。液相中的Al2O3和SiO2相互作用，促使莫來石晶體的成核和生長，賦予坯體以機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性。③鉀長石熔體填充于晶粒之間，有助于坯體致密和減少孔隙。鉀長石熔體冷卻后構(gòu)成瓷的玻璃基質(zhì)，可改善透明度，并有助于提高坯體的機械強度和電氣性能。④鉀長石的組成中包含有瓷坯中的主要氧化物SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2、K2O和Na2O等，因此作為主要原料代替純堿、葉臘石、工業(yè)氧化鋁等工業(yè)原料，降低了生產(chǎn)成本。 陶瓷工業(yè)近年來發(fā)展迅猛，技術(shù)陶瓷在日常生活、航天技術(shù)、尖端武器、光學(xué)領(lǐng)域等方面應(yīng)用前景廣闊。隨著技術(shù)陶瓷的發(fā)展必將影響傳統(tǒng)陶瓷的統(tǒng)治地位，引起傳統(tǒng)陶瓷的技術(shù)變革，對鉀長石提出更高的要求，因此加快鉀長石的應(yīng)用研究勢在必行。①在選礦方面，鉀長石原料滿足陶瓷工業(yè)利用鉀長石的技術(shù)指標(biāo)（表2）。②天然鉀長石含有K2O、Na2O、SiO2、Al2O3、Fe2O3等多種氧化物，化學(xué)成分不穩(wěn)定，而技術(shù)陶瓷對原料化學(xué)組成要求嚴(yán)格，因此采用的原料多為化工原料和人工合成原料。鉀長石的化學(xué)穩(wěn)定性成為阻礙鉀長石在技術(shù)陶瓷領(lǐng)域發(fā)展的主要障礙。③傳統(tǒng)陶瓷一般要求鉀長石塊度不超過8mm，而技術(shù)陶瓷其組成顆粒的粒徑在0.05～40μm這一范圍，并且要求顆粒尺寸均勻。因此研究鉀長石在粉體范圍內(nèi)的顆粒度、顆粒形狀、顆粒分布、比表面積等特性，能突破傳統(tǒng)陶瓷的局限，拓寬其在陶瓷工業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域。鉀長石的粉碎分離技術(shù)發(fā)展的重點將是超細(xì)粉碎和精細(xì)分級技術(shù)。鉀長石礦物研究工作的深入必將推動陶瓷工業(yè)的發(fā)展。 2.3化肥工業(yè) 我國化肥工業(yè)發(fā)展從氮肥開始，和鉀肥，當(dāng)前氮肥和磷肥已具有一定鉀肥因國內(nèi)可溶性鉀資源匱乏，致使能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。2003年我3925萬t（折純），氮、磷、鉀肥產(chǎn)量萬t、881萬t和164萬t，同時為了鉀肥的需求，進(jìn)口鉀肥623.31萬t，鉀肥第一進(jìn)口國。 鉀長石的化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定，除氫氟酸外，常壓常溫下幾乎不被酸、堿所分解。所含的氧化鉀不能直接作為含鉀肥料為植物所吸收。在大自然長期的作用下，只有極少部分鉀長石會風(fēng)化。國內(nèi)外為使鉀長石成為有用的鉀資源，將其中氧化鉀變?yōu)樗苄缘幕蜩廴苄缘�，對利用鉀長石制取鉀肥先后進(jìn)行了多種工藝研究，綜合起來可分為：高爐冶煉法、壓熱法、敞開浸取和封閉恒溫法、熱分解水浸法、熱法制枸溶性鉀、酸分解法燒結(jié)法、低溫分解法、微生物法等。利用鉀長石制造鉀肥，目前世界各國所研制的生產(chǎn)方法，在技術(shù)和經(jīng)濟上都有一些問題，存在著能量消耗大、工藝復(fù)雜、尾礦殘渣多等缺點，到目前為止，一直未見大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。例如山西聞喜縣鉀肥廠1980年利用高爐冶煉鉀長石生產(chǎn)碳酸鉀聯(lián)產(chǎn)白水泥獲得成功，這是我國綜合利用鉀長石的首例。工藝原理是鉀長石、石灰石、白云石、螢石和焦碳等，經(jīng)破碎機破碎后，按比例配料入爐。爐膛溫度高達(dá)1500℃，揮發(fā)出來的K2O和爐內(nèi)的CO2作用，生成K2CO3。在水蒸氣及大量CO2存在的情況下，生成的K2CO3部分轉(zhuǎn)化為KHCO3。高爐排出的熔渣，經(jīng)水淬后加工成白水泥。主要產(chǎn)品有：①鉀肥（濾餅鉀肥）含K2O10%～12%；②碳酸鉀，含K2O70%～80%；③白水泥，白度為三級。但到1987年，該廠被迫轉(zhuǎn)產(chǎn)鈣鎂磷肥，鉀長石的利用中斷。主要由于該法能耗過高（爐缸溫度高達(dá)1500℃左右），鉀的還原率偏低（70%左右），生產(chǎn)出的白水泥指標(biāo)不理想（白度不夠、強度難以提高），因而經(jīng)濟效益上不去，被迫轉(zhuǎn)產(chǎn)鈣鎂磷肥。 提高鉀長石在化肥工業(yè)的利用價值，必須重視鉀長石提鉀機理的系統(tǒng)研究，為開發(fā)切實可行的鉀長石提鉀工藝提供完善有效的理論指導(dǎo)，開發(fā)出反應(yīng)條件溫和的工藝流程，實現(xiàn)綠色化學(xué)，將鉀長石制成效益高、成本低的農(nóng)用鉀肥。因此，利用鉀長石制取鉀肥有著極強的生命力和較好的開發(fā)利用前景。 |
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鉀長石的工藝特征
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