一種用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法，包括以下步驟：(1)將磷石膏經自然風干后干燥，粉碎、過篩；將鉀長石粉碎、粉磨后過篩；將硫酸鈉磨后過篩；(2)過篩后的磷石膏、鉀長石和硫酸鈉混合；加入煤炭，混勻，得混合物料；(3)混合物料加水制成球狀物料或塊狀物料；(4)將球狀物料或塊狀物料于900℃～1100℃溫度下燒結1～3小時，制得燒結熟料；(5)將燒結熟料進行破碎、粉磨、過篩，然后添加生化黃腐酸鉀粉末，混合均勻，包裝，即得土壤調理劑成品；將步驟(4)中的尾氣經降溫除塵后通入硫酸制備系統制備硫酸。本發明合理利用磷礦石制酸的殘渣廢料磷石膏，變廢為寶，產生最大的經濟效益。
【專利說明】-種用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的 方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法，屬于 環境保護治理和化工生產【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 磷石膏是磷肥生產的必然產物，因此，磷石膏的堆放不僅污染環境，占用大量土地 資源，而且帶給企業很重的經濟負擔，將廢渣合理利用，變廢為寶，讓磷石膏產生最優的經 濟效益，是磷化肥企業一直努力的方向。
[0003] 目前國內外企業對磷石膏的處置方式是在高溫條件下用焦炭將石膏中的S6+還 原到S4+得到二氧化硫，通過窯氣排出再經吸收得到硫酸，燒渣作熟料主要制成水泥。這些 方法硫溢出率低，進入硫酸系統氣體濃度偏低，二氧化硫轉化率低，硫酸產品質量低。而且 水泥市場價格低，市場收益小，不能為企業獲得最優效益。
[0004] 磷肥企業主要生產易于植物生長的各種復合復混肥料，將磷石膏制酸所產生的燒 渣制成堿性肥料，是磷肥企業處理燒渣的最佳方案。市面上的堿性肥料，主要有鈣鎂磷肥、 硅鈣鎂磷肥、鉀鈣肥、硅鈣鉀肥等，這些堿性肥料具有植物需要的養分，是緩釋性的長效土 壤調理劑，具有提高作物產量和品質的功效，加之中國地大物博，很多地區的土壤對這類土 壤調理劑的需求量大，生產的土壤調理劑早已供不應求，市場前景開闊。
[0005] 中國專利文件CN101428769A公開了一種用不溶性含鉀巖石和磷石膏生產鉀鈣肥 聯產硫酸的方法，將不溶性含鉀巖石、磷石膏和無煙煤按質量比為1 :〇. 7?2. 2 :0. 05? 0. 25配比混合，粉磨至80?120目，經制成φ1〇?30mm小球或相應的塊后在回轉窯，立窯 或隧道窯內1000?1200°C焙燒20?150分鐘，燒結熟料經破碎，粉磨后包裝即為鉀肥產 品，尾氣送硫酸制備系統。配料中，磷石膏以CaSO 4含量計、煤以固定碳量計。該方法焙燒 溫度高，能源消耗多，而且只提供了簡單的工藝方法，產品鉀鈣肥中的養分在土壤中緩釋時 間久、不易被作物吸收，活性低。
[0006] 中國專利文件CN102659462A公開了一種利用低品位紅土礦爐渣生產的鈣鎂磷肥 及其生產工藝，通過吸熱設備高于400°C的熱能返回到燒結烘干中使用，然后對冷卻后的爐 渣成分進行化驗分析，根據國標或市場要求，配以磷礦粉90%?130%，經粉碎、拌勻后包 裝入庫。該生產工藝合理利用熱能，節約能源消耗，但是該生產工藝制得鈣鎂磷肥活化性 低，直接配以磷礦粉，不易被土壤中農作物直接吸收，另外該肥料養分種類少，不能滿足農 作物對肥料多養分的需求。
【發明內容】
[0007] 針對現有技術中生產的土壤調理劑養分活性低，不易被土壤中農作物吸收，而且 生產土壤調理劑耗能高等不足，本發明提供一種用磷礦石制酸的殘渣廢料磷石膏和鉀長石 生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法。
[0008] 術語說明
[0009] 磷石膏：磷石膏主要是磷酸廠生產磷酸的副產品，也可以用天然石膏、脫硫石膏、 氟石膏等其它含硫酸鈣為主要成分的石膏代替。
[0010] 鉀長石：指含鉀硅酸鹽類鉀礦資源。
[0011] 本發明的技術方案如下：
[0012] 一種用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法，包括以下步驟：
[0013] (1)將磷石膏經自然風干后在40?55°C條件下干燥1?2小時后進行粉碎、過 100目篩；將鉀長石粉碎、粉磨后過100目篩；將硫酸鈉磨后過100目篩，備用；
[0014] (2)將步驟（1)過篩后的磷石膏、鉀長石和硫酸鈉按質量比（2.0?2.4) :1 : (0. 01?0. 13)混合；再加入磷石膏、鉀長石和硫酸鈉三者總質量10%?15%的煤炭，混合 均勻，得到混合物料；
[0015] (3)將步驟（2)制得的混合物料加水制成球狀物料或塊狀物料；
[0016] (4)將步驟（3)制得的球狀物料或塊狀物料于900°C?IKKTC溫度下燒結1?3 小時，制得燒結熟料；
[0017] (5)將步驟（4)制得的燒結熟料進行破碎、粉磨、過篩，然后在過篩后的燒結熟料 中添加占燒結熟料質量1?8%的生化黃腐酸鉀粉末，混合均勻，即得高活性土壤調理劑； 將步驟（4)中的尾氣經降溫除塵后通入硫酸制備系統制備硫酸。
[0018] 根據本發明優選的，步驟（1)中所述的磷石膏為磷礦石制酸工藝中的殘渣廢料磷 石骨。
[0019] 根據本發明優選的，步驟（2)中磷石膏與鉀長石、硫酸鈉的優選配比按質量比為 (2. 2?2.4) :1 :(0.02?0. 10)，配比中磷石膏以不含結晶水的CaSO4計重。
[0020] 根據本發明優選的，步驟（2)中的硫酸鈉，為工業級產品。
[0021] 根據本發明優選的，步驟（2)中的煤炭為還原劑，優選無煙煤，其固定碳質量含量 為65?70%。
[0022] 根據本發明優選的，步驟（3)中粉狀混合物料加水制成塊狀或球狀，球狀物料的 直徑為I. 0?3. 0cm，塊狀物料的體積為2. 2?3. 5立方分米。
[0023] 根據本發明優選的，步驟（4)中燒結溫度為900°C?KKKTC溫度，燒結時間為 1. 5?2. 0小時。
[0024] 根據本發明優選的，步驟（4)中燒結在窯爐中進行，進一步優選的，窯爐為回轉 窯、立窯或隧道窯。
[0025] 根據本發明優選的，步驟（5)中燒結熟料經破碎、粉磨之后過篩，細度要達到80? 100目，篩余量〈5% ;除塵后尾氣中二氧化硫體積百分含量為6?9%。
[0026] 本發明的原理及主要特征如下：
[0027] 本發明對用磷石膏和鉀長石焙燒工藝進行進一步改良，對燒結產品成分組成進行 更合理的配伍，提高了本工藝的實用性和經濟價值。本發明通過對磷石膏、鉀長石、助劑和 煤炭合理配伍，使物料燒結溫度比現有公知技術降低了 l〇〇°C左右，降低了能耗，節約能源。
[0028] 本發明涉及到的主要反應如下：
[0029] 2CaS04+C = 2Ca0+2S02 丨 +CO 2 個
[0030] 2Na2S04+C = 2Na20+2S02 個 +CO 2 個
[0031] C02+C = 2C0
[0032] CaS04+C0 = Ca0+S02+C02
[0033] K2O · Al2O3 · 6Si02+6Ca0 - 6 (CaO · SiO2) +K2O · Al2O3
[0034] K2O · Al2O3 · 6Si02+5Ca0+CaS04- K 2S04 · 6 (CaO · SiO2) +Al2O3
[0035] 另外，本發明制備得到的高活性的土壤調理劑不僅含有植物需要的鉀、硅、鈣、鎂、 鋁、硫等養分，而且黃腐酸鉀的存在，促進植物根系和葉面對這些養分的吸收與轉運，不僅 避免了微量元素同土壤中的磷直接接觸而導致彼此鈍化失活，而且起到了積極的平衡作 用，從而提高土壤調理劑的利用率。
[0036] 本發明具有以下有益效果：
[0037] 1、本發明合理利用磷礦石制酸的殘渣廢料磷石膏，變廢為寶，產生最大的經濟效 Mo
[0038] 2、本發明與公知的工藝相比，在達到相同的分解率和脫硫率的前提下，磷石膏和 鉀長石的分解溫度降低了 100°c左右，降低了能耗，從而節約能源，創造更多的價值。
[0039] 3、本發明的燒結溫度范圍，既保證煤炭還原出磷石膏中的大部分的硫生產硫酸， 殘余的硫保留在土壤調理劑中作為中量元素可被作物吸收，又使鉀長石中的鉀不沸出，保 證鉀的高活化率，最大限度的利用能量，節約能源消耗。
[0040] 4、本發明產品中含有黃腐酸鉀，黃腐酸鉀作為一種土壤天然生長調節劑，具有較 強的化學活性和生物活性，在促進農作物生長、提高作物抗逆性能（抗旱、抗寒、抗澇、抗鹽 堿、抗重金屬毒害、防治病蟲害等）、改善作物品質、促進營養吸收利用以及對農藥增效減毒 等方面起重要作用。同時黃腐酸鉀的添加，不僅擴大了土壤調理劑的施用范圍，還滿足了市 場對肥料多方面的需求，制得的高活性土壤調理劑市場前景廣闊。
[0041] 5、本發明混合物料中助劑硫酸鈉的添加，不僅起到了助熔作用，而且其焙燒過程 中產生的二氧化硫氣體可以同磷石膏中的硫一起回收利用，節約資源，還一定程度上增加 了燒結后尾氣中二氧化硫氣體的濃度，從而提高了聯產的硫酸產品的品質。
【具體實施方式】
[0042] 下面通過具體實施例對本發明做進一步說明，但不限于此。
[0043] 下面給出實施例以對本發明進行更詳細的說明，有必要指出的是以下實施例不能 理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術熟練人員根據上述本
【發明內容】
所作的一些 非本質的改進和調整仍應屬于本發明的保護范圍。
[0044] 實施例1
[0045] 原料1-1 :磷石膏，采集地點：金正大生態工程集團股份有限公司
[0046] 磷石膏的主要化學組成見下表：
[0047]
【權利要求】
1. 一種用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法，包括以下步驟： (1) 將磷石膏經自然風干后在40?55°C條件下干燥1?2小時后進行粉碎、過100目 篩；將鉀長石粉碎、粉磨后過1〇〇目篩；將硫酸鈉磨后過1〇〇目篩，備用； (2) 將步驟（1)過篩后的磷石膏、鉀長石和硫酸鈉按質量比（2. 0?2. 4) :1 : (0. 01? 〇. 13)混合；再加入磷石膏、鉀長石和硫酸鈉三者總質量10%?15%的煤炭，混合均勻，得 到混合物料； (3) 將步驟（2)制得的混合物料加水制成球狀物料或塊狀物料； (4) 將步驟（3)制得的球狀物料或塊狀物料于900°C?1KKTC溫度下燒結1?3小時， 制得燒結熟料； (5) 將步驟（4)制得的燒結熟料進行破碎、粉磨、過篩，然后在過篩后的燒結熟料中添 加占燒結熟料質量1?8%的生化黃腐酸鉀粉末，混合均勻，即得高活性土壤調理劑； 將步驟（4)中的尾氣經降溫除塵后通入硫酸制備系統制備硫酸。
2. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法， 其特征在于，步驟（1)中所述的磷石膏為磷礦石制酸工藝中的殘渣廢料磷石膏。
3. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法， 其特征在于，步驟（2)中磷石膏與鉀長石、硫酸鈉的優選配比按質量比為（2. 2?2.4) :1 :(0. 02?0. 10)，配比中磷石膏以不含結晶水的CaS04計重。
4. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法， 其特征在于，步驟（2)中的煤炭為無煙煤，其固定碳質量含量為65?70%。
5. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方 法，其特征在于，步驟（3)中粉狀混合物料加水制成塊狀或球狀，球狀物料的直徑為1.0? 3. 0cm，塊狀物料的體積為2. 2?3. 5立方分米。
6. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法， 其特征在于，步驟（4)中燒結溫度為900°C?1000°C溫度，燒結時間為1. 5?2. 0小時。
7. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法， 其特征在于，步驟（4)中燒結在窯爐中進行。
8. 根據權利要求7所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法， 其特征在于，窯爐為回轉窯、立窯或隧道窯。
9. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方法， 其特征在于，步驟（5)中燒結熟料經破碎、粉磨之后過篩，細度要達到80?100目，篩余量 〈5%。
10. 根據權利要求1所述的用磷石膏和鉀長石生產高活性土壤調理劑聯產硫酸的方 法，其特征在于，步驟（5)中除塵后尾氣中二氧化硫體積百分含量為6?9%。
【文檔編號】C09K17/40GK104498050SQ201410817892
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月24日 優先權日:2014年12月24日
【發明者】胡兆平, 張敏, 劉樹光, 龐世花, 宋濤 申請人:金正大諾泰爾化學有限公司, 金正大生態工程集團股份有限公司