鉀長石
長石是鉀、鈉、鈣等堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物,也叫長石族礦物。鉀長石(K2O·Al2O3·6SiO2)通常也稱正長石,屬單斜晶系,通常呈肉紅色、呈白色或灰色。鉀長石系列主要是正長石,微斜長石,透長石等。
基本信息
鉀長石屬單斜晶系,通常呈肉紅黃白等色。密度2.54-2.57g/cm3,比重2.56~2.59,硬度6,其理論成分為SiO264.7%Al2O3 18.4%,K2O 16.9%。它具有熔點(diǎn)低(1150±20℃),熔融間隔時(shí)間長,熔融粘度高等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、電瓷、研磨材料等工業(yè)部門及制鉀肥用。
除正長石外,還有兩個(gè)同質(zhì)多象變種:透長石和微斜長石。前者亦屬單斜晶系,也通稱正長石;后者則屬三斜晶系。
長石礦物除了作為玻璃工業(yè)原料外(約占總用量的50—60%),在陶瓷工業(yè)中的用量占30%,其余用于化工、玻璃熔
劑、陶瓷坯體配料、陶瓷釉料、搪瓷原料、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等其它行業(yè)。
主要用于玻璃、陶瓷,還可用于制取鉀肥,質(zhì)量較好的鉀長石用于制造電視顯像玻殼等。
鉀長石: K2O Al2O3 6SiO2,其中 K2O 9.55%,Al2O3 16 %以上, SiO2 70% ,密度 2.56g/cm 3,莫氏硬度為 6(屬于四等級(jí)別(軟、中、硬、極硬)中的“硬”),單斜晶系,顏色為白、紅、乳白色,熔點(diǎn) 1290. C 。
資源分布
鉀長石礦是含鉀量較高、分布最廣、儲(chǔ)量最大的非水溶性鉀資源。鉀長石礦源達(dá) 60 個(gè),其平均氧化鉀含量約為 11.63%,其儲(chǔ)量約達(dá) 79.14 億 t,按平均含量折算成氧化鉀儲(chǔ)量約為 9.20 億 t。安徽、內(nèi)蒙古、新疆、四川、山西等省的鉀長石分布相對(duì)集中,儲(chǔ)量豐富,成為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)非金屬礦產(chǎn)資源。
江西省宜春市發(fā)現(xiàn)大量的鉀長石礦脈帶,已經(jīng)形成礦石開采、加工和陶瓷深加工的產(chǎn)業(yè)群。
應(yīng)用領(lǐng)域
鉀長石制取鉀肥的研究
鉀是農(nóng)作物生長的重要的元素,世界上蘊(yùn)藏著很多含鉀資源,但絕大部分是水難溶性的或不溶性的。我國鉀資源豐富,可溶性鉀資源十分貧乏。國外可溶性鉀資源足以滿足農(nóng)業(yè)的需求,因此,利用水難溶性的鉀資源制取鉀肥的研究較少。我國從二十世紀(jì)60年代初起就開始利用鉀長石制取鉀肥的研究,先后進(jìn)行了數(shù)十種工藝研究,綜合起來可分為:燒結(jié)法、高溫熔融法、水熱法、高爐冶煉法和低溫分解法。
一般工業(yè)要求
制鉀肥用
氧化鉀( K2O )>9%
氧化鎂加氧化鈣(MgO+CaO)<2%
氧化鈉(Na2O )<3%
普通陶瓷及電瓷用(瓷土和瓷石)Al2O3>或≈13%
玻璃配料用Al2O3>18%,SiO2 <70%
研磨材料
氧化鉀( K2O )>10%
二氧化硅(SiO2 )>60%
三氧化二鋁(Al2O3 )>18%
燒結(jié)法
利用石灰石和煤炭作原料,經(jīng)過粉碎,成球后在立窯煅燒,使其中的氧化鉀轉(zhuǎn)化成水溶性,該種方法生產(chǎn)成本低,但生產(chǎn)過程中能耗大,且鉀長石中的鉀轉(zhuǎn)化率較低(60%—90%),使其推廣受到阻礙。
高溫熔融法
該法在生產(chǎn)鈣鎂磷肥的基礎(chǔ)上,配入25%一30%的鉀長石,高溫熔融(1200—1300℃)制得鈣鎂磷鉀復(fù)合肥,其產(chǎn)品含有效磷(P2O5)10%—14%,可溶性鉀(K2O)4%—5%,該方法生產(chǎn)成本低。
水熱法
用KOH溶液加壓處理鉀長石,使鉀長石成分為K2O·Al2O3 ·SiO2 ·xH2O的沸石類固相。其中K2O為可溶性的,能被植物吸收,且不易流失,是一種緩釋肥料,同時(shí),部分SiO2也變成可溶性的,成為農(nóng)作物的肥料。
高爐冶煉祛
生產(chǎn)水泥時(shí),按石灰石81.4%—82%、鉀長石14.2%—15.6%、鐵礦石2.6%—3.2%,螢石1.1%和焦炭3%的比例,破碎后配料混勻入爐,當(dāng)爐缸溫度高達(dá)1 500℃使K2O揮發(fā),隨高溫氣流帶出,同時(shí)K2O與爐內(nèi)CO2作用,生成K2CO3產(chǎn)品,高爐排出的爐渣經(jīng)加工后制成白色水泥。該方法僅限于水泥廠或磷肥廠,作為副產(chǎn)品生產(chǎn)鉀肥。
低溫分解法
鉀長石原料經(jīng)過顎式破碎機(jī)粉碎到6mm以下,雷蒙磨將礦物粉碎到100網(wǎng)目以下,由膠帶運(yùn)輸機(jī)將礦物運(yùn)到池中與CaO水浸泡20min,然后經(jīng)泵打入加溫加壓爐中,爐中溫度控制在100 - 200℃,經(jīng)過一定時(shí)間后,從爐中流出進(jìn)入池中與Na2SO4混合浸泡,通過結(jié)晶、固液分離等工藝,得到K2SO4, NaOH工業(yè)原料。
鉀長石提純
國內(nèi)鉀長石資源豐富,但含鐵量超標(biāo),因此,鉀長石除鐵是提純的關(guān)鍵。鐵是磁性物體,而鉀長石是非磁性物質(zhì),在磁場中兩者很容易分開。
鉀長石原料—手選—破碎—磨礦—分級(jí)—脫水—成品,該流程適用于含鐵量低、質(zhì)量好的原料。采用預(yù)式破碎機(jī)進(jìn)行粗碎和細(xì)碎,為了防止加工過程中鐵對(duì)鉀長石的污染,所以,在選擇磨礦設(shè)備時(shí)易采用輪機(jī)、礫磨機(jī)或瓷球磨機(jī),超細(xì)層壓自磨機(jī)等作為磨礦設(shè)備,采用螺旋分級(jí)機(jī)保證產(chǎn)品的粒度。流程簡單,投資少,該流程的缺點(diǎn)是產(chǎn)品中鐵的含量指標(biāo)難以滿足優(yōu)質(zhì)陶瓷產(chǎn)品要求。為了克服該流程的缺點(diǎn),增加磁選工藝,實(shí)踐證明選擇濕式高梯度磁選機(jī)除鐵效果好,除鐵效率達(dá)到70%-90%。
鉀長石防火硅酸鈣板
使用鉀長石制造硅酸鈣板,其原理是將原料制好漿,按比例(鉀長石粉:石灰:纖維=229:91:80)混合均勻,制備好的料漿,采用流漿制板工藝制成板坯,板坯堆垛后送入蒸壓釜中,高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù),使材料中硅鋁與石灰中的氧化鈣在高溫水熱反應(yīng)作用下生成水化硅酸鈣,水化硅酸鈣結(jié)晶礦物,與纖維膠結(jié)起來形成一個(gè)整體。
利用鉀長石制取鉀肥的同時(shí)制取白炭黑
鉀長石中含鉀量為13.6%,針對(duì)提鉀后余下的礦物石的特性,進(jìn)行綜合利用的研究:制取白炭黑的原理是基于提鉀后鉀長石結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭到破壞,然后,在一定溫度下與NaOH反應(yīng)制取水玻璃,用水稀釋的同時(shí)加入適量電解質(zhì),用酸中和并定溫老化,再經(jīng)過濾、洗滌制得白炭黑。
需求現(xiàn)狀
鉀長石在陶瓷工業(yè)中做陶瓷坯體配料、陶瓷釉料的用量占30%,其余用于化工、玻璃熔劑、搪瓷原料、磨料磨具、玻璃纖維、電焊條等其他行業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,玻璃產(chǎn)品、建筑陶瓷等用量越來越大,鉀長石需求量日益增加,市場前景廣闊。
隨著陶瓷行業(yè)的大力發(fā)展,鉀長石資源的大量消耗使得鉀長石礦儲(chǔ)量不斷減少,開采的成本越來越大,所以鉀長石價(jià)格上漲成為必然。國內(nèi)優(yōu)質(zhì)鉀長石供不應(yīng)求,目前陶瓷工業(yè)用優(yōu)質(zhì)鉀長石資源從朝鮮、印度等國家大量進(jìn)口。
從我國鉀長石企業(yè)的性質(zhì)來看,目前鉀長石的開采經(jīng)營者以民企為主,我國鉀長石礦分布分散,開采條件差,起點(diǎn)低,相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較小。鉀長石行業(yè)集中度低,企業(yè)數(shù)量多,規(guī)模小,資源浪費(fèi)嚴(yán)重。