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钾肥是农业中不可或缺的常用三大肥料之一。我国可溶性钾矿资源极为匮乏,且分布不均。但难溶性钾矿资源异常丰富,分布广泛。因此,因地制宜地有效利用含钾矿物并提高其转化率显得十分重要。这不但可以缓解我国钾肥严重缺乏的现状,还可以收到良好的经济效益和社会效益。
利用热力学计算探讨了钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系化学反应最易发生的配比,并以钾长石矿为原料,利用XRD,红外分析等手段研究了钾长石的性质,研究了不同配比对钾长石分解率的影响,确定了钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系最佳的反应配比。研究了体系的焙烧温度、焙烧时间、钾长石粒度等工艺条件对钾长石的分解率影响。
在最佳配比基础上添加硫酸钠、亚硫酸钠、氯化钠、氟化钠研究其对钾长石分解率的影响,得出最佳操作条件为物料配比n(钾长石):n(硫酸钙):n(碳酸钙)=1:1:14,硫酸钠添加量为3％,1050℃下焙烧2h,K2O萃取率为91.09％。
通过实验对钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系反应过程进行了动力学研究,得到了钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系反应过程符合金斯林格动力学方程：1-2/3G-(1-G)2/3=Kkt,反应属于扩散控制。研究了反应温度、添加剂组分、浓度对反应速率的影响,计算了不同情况下的活化能,得到了四种钠盐对体系活化能降低顺序为Na2SO4>Na2SO3>NaCl>NaF,其中添加3％硫酸钠效果最好,可将未加钠盐体系的活化能从128.39KJ·mol-1降到86.87KJ·mol-1。
利用XRD、电子探针、热重分析等多种分析手段,研究了钾长石分解过程,对钠离子提高钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系钾分解率的机理进行了探讨。