论文题目: 富钾岩石钾赋存状态及提钾研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 矿物加工工程
作者: 刘杰
导师: 印万忠,李艳军
关键词: 富钾沸石,富钾页岩,赋存状态,提钾,钾肥
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 钾肥是农业中不可缺少的常用三大肥料之一。我国可溶性钾矿资源储量少，而且分布极不平衡。相对来说，难溶性钾矿资源却比较丰富，而且分布广泛。利用难溶性含钾盐矿制造钾肥，开创新的加工和提取技术，因地制宜的开发利用难溶性钾矿资源生产钾肥或在矿产综合利用中制取钾肥，一直是国内外较为重要的研究课题。这不仅是一条解决目前我国缺少可溶钾的现状的有效途径，还可以收到良好的经济效益和社会效益。 本文主要研究了富钾沸石和富钾页岩中钾的赋存状态。采用X—射线衍射、红外光谱、差热分析以及偏光显微镜等手段，对富钾沸石和富钾页岩进行物相分析。查明沸石矿样中主要矿物为斜发沸石，并伴生有正长石和石英，其中钾主要赋存于斜发沸石和正长石之中：在页岩矿样中主要矿物为绢云母、微斜长石和石英，其中钾主要赋存于绢云母和微斜长石之中；两种矿石中都有少量钾以可溶性钾的形式存在。对富钾页岩进行了提钾试验，确定钾的最佳浸出条件为浸出剂为10mol／L硫酸、80g／（100g矿样）氟化钠，磨矿助剂为1g碳酸钠，硫酸用量为750mL，浸出温度为100℃，浸出时间为2h；在此最佳条件下，钾的浸出率达到94.028％。 研究了钾长石和沸石为代表的架状硅酸盐晶体结构和云母为代表的层状硅酸盐晶体结构。通过利用XRD和红外光谱对提钾后的水不溶物进行物相分析，确定了提钾过程的反应机理，在少量氢氟酸存在的条件下，钾长石和云母的晶体结构基本未被破坏，溶液中的钠离子部分交换钾长石中的钾离子，云母中进入了附加阴离子F-；当氢氟酸足量的条件下，主要反应为在氢氟酸作用下，钾长石和云母分解成Al3+、SiF4、K+等成分，其中K+进入溶液中，SiF4与H2O反应生成在酸性条件下稳定的SiF62-，SiF62-与溶液中的Na+结合成微溶的Na2SiF6存在于水不溶物中。用热力学方法对氢氟酸与钾长石和云母作用的反应过程进行了系统分析，表明在理论上，氢氟酸足量的条件下，氢氟酸与钾长石和云母作用的主要反应为自发过程，主要的分解反应为吸热反应，提高温度有利于反应的进行，这与试验结果相符合。 上述研究成果为进一步合理利用我国难溶性含钾盐矿制取钾肥和综合利用我国难溶性含钾资源提供了理论基础，对充分综合利用我国的富钾岩石资源和实践我国钾资源的可持续利用具有重要的意义。因此对本课题的研究具有重要的理论意义和实际意义。
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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 钾资源概况
1.1.1 钾资源简介
1.1.2 我国钾资源概况
1.1.3 钾的应用
1.2 不溶性钾矿资源开发利用现状
1.2.1 国外不溶性钾矿资源开发利用现状
1.2.2 我国不溶性钾矿资源开发利用现状
1.2.2.1 利用钾长石制取钾肥
1.2.2.2 利用伊利石制取钾肥
1.2.2.3 综合利用明矾石生产钾肥
1.2.2.4 利用绿豆岩制取钾肥
1.2.2.5 利用霞石制取钾肥
1.2.2.6 利用含钾砂页岩制取钾肥
1.2.2.7 利用富钾火山岩制取钾肥
1.3 当前含钾岩石的利用途径
1.3.1 直接法
1.3.2 湿化学法
1.3.3 煅烧法
1.3.4 挥发法
1.3.5 生物法
1.4 难溶性钾矿资源开发利用前景分析
1.5 本课题研究意义和主要内容
1.5.1 研究意义
1.5.2 研究内容
第二章 试验方法
2.1 试验用矿样的制备
2.1.1 富钾沸石矿样的制备
2.1.2 富钾页岩矿样制备
2.1.2.1 矿样的预处理
2.1.2.2 原矿粒度组成分析
2.1.2.3 试验用矿样制备
2.2 试验药品及仪器
2.2.1 试验设备及仪器
2.2.2 试验药品
2.3 试验方法
2.3.1 富钾沸石提钾试验
2.3.2 矿石中缓效钾和速效钾的含量的测试
2.3.3 富钾页岩的提钾试验
第三章 试验结果与分析
3.1 富钾岩石中钾赋存状态研究
3.1.1 富钾沸石钾赋存状态研究
3.1.1.1 富钾沸石化学成分分析
3.1.1.2 富钾沸石的岩矿鉴定结果
3.1.1.3 富钾沸石粉晶X-射线衍射物相分析
3.1.1.4 富钾沸石中可溶性钾检测
3.1.2 页岩中钾赋存状态研究
3.1.2.1 富钾页岩化学成分分析
3.1.2.2 富钾页岩岩矿鉴定结果分析
3.1.2.3 富钾页岩粉晶X-射线衍射物相分析
3.1.2.4 富钾页岩差热分析结果
3.1.2.5 富钾页岩红外光谱分析结果
3.1.2.6 富钾页岩中可溶性钾的检测
3.2 富钾岩石的提钾试验
3.2.1 富钾沸石提钾试验
3.2.1.1 不同的浸出剂条件下提钾对比试验
3.2.1.2 不同浸出剂浓度和不同浸出时间对富钾沸石提钾的影响
3.2.1.3 浸出时间对提钾效果的影响
3.2.2 富钾沸石与富钾页岩提钾效果对比试验
3.2.2.1 碱性条件下提钾对比试验
3.2.2.2 页岩中缓效钾和速效钾含量的测定试验
3.2.3 富钾页岩提钾研究
3.2.3.1 不同的浸出剂I对页岩提钾的影响
3.2.3.2 不同的磨矿助剂对页岩提钾的影响
3.2.3.3 不同的浸出剂II与硫酸共同作用对页岩提钾的影响
3.2.3.4 硫酸用量对页岩提钾的影响
3.2.3.5 氟化钠用量对页岩提钾的影响
3.2.3.6 硫酸浓度对页岩提钾的影响
3.2.3.7 浸出温度对页岩提钾的影响
3.2.3.8 浸出时间对页岩提钾的影响
3.2.3.9 氟化钠用量的优化试验
3.3 小结
第四章 页岩提钾机理分析
4.1 主要矿物的晶体结构
4.1.1 硅酸盐的晶体结构
4.1.1.1 硅酸盐晶体结构特点
4.1.1.2 硅酸盐中价键的性质
4.1.2 绢云母的晶体结构与性质
4.1.3 钾长石的晶体结构与性质
4.1.4 沸石的晶体结构与性质
4.2 页岩提钾的反应机理研究
4.2.1 硫酸为浸出剂条件下提钾机理分析
4.2.2 不同磨矿助剂条件下提钾的机理分析
4.2.3 在两种浸出剂共同作用下提钾的机理分析
4.2.4 不同浸出条件下页岩提钾的机理分析
4.3 硫酸、氟化钠与钾长石、云母主要反应过程的热力学分析
4.3.1 硫酸、氟化钠与钾长石、云母主要反应过程的热力学机理分析
4.3.2 硫酸、氟化钠与钾长石、云母主要反应过程热力学计算
4.3.3 反应温度对提钾的影响
第五章 结论
参考文献
致谢
发布时间: 2006-10-25
参考文献
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