一种利用粉煤灰制备硅钾复合肥的方法

本发明属于粉煤灰综合利用技术领域，特别涉及一种利用粉煤灰制备硅钾复合肥的方法。

技术背景

粉煤灰是燃煤电厂发电过程中产生的固体废弃物，世界范围内每年会有大量的粉煤灰产出，大部分粉煤灰都采用堆存的方式，综合利用率不足，长期堆存处理既占用了大量的土地资源又污染环境。分析粉煤灰成分组成可以得到其中含有农作物生长所需的一些营养元素，且粉煤灰具有颗粒分布与分散性好的优势，可以考虑将其做成肥料用于农作物生产，提高其利用率。

近年来，相关从业者针对粉煤灰的综合利用进行了大量的研究工作，如郑建民提出的“一种利用粉煤灰为原料制备复合肥料的方法，公开号：cn102603407a”的方法，主要步骤包括：(1)按各组分重量百分比准备原料：尿素、磷酸一铵、硫酸钾、磷酸二氢钾、纳米粉煤灰、腐殖酸、木质素、吲哚乙酸、水、壳聚糖、硼砂、氯化锌、钼酸钠、硫酸锰，十二烷基苯磺酸钠、硫酸亚铁、硫酸镁、硫酸铜、二甲基亚砜；(2)将步骤原料混合放入反应釜中，在100～120℃下搅拌反应2小时；(3)用200目筛过滤溶液，去掉残渣；(4)在过滤溶液中按重量百分比加入纳米粉煤灰，搅拌均匀得到复合肥。

宋功武等人提出的“以粉煤灰为原料的复合型控失肥料制备方法，公开号：cn102093129a”的方法，主要步骤为：(1)将粉煤灰置于坩埚中在马弗炉内进行焙烧，并用2mol/l的酸对焙烧后的粉煤灰进行酸溶处理，得到预处理粉煤灰；(2)将预处理粉煤灰、工业氢氧化铝、碳酸钠、聚合氯化铝按配比进行混合后置于马弗炉中焙烧1～3小时，得到焙烧产物；(3)在搅拌条件下，将焙烧产物全部浸入到去离子水中升温至30～80℃，并取液补碱至中性；(4)升温至100℃，在搅拌条件下晶化；(5)过滤、烘干得到的产品和氮肥按配比混合造粒，得到复合型控失肥料。

郑伟娜提出的“利用污泥和粉煤灰生产复合肥料的工艺，公开号：cn106064972a”的方法，主要步骤为：(1)在脱水污泥中添加秸秆粉和粉煤灰并搅拌均匀；(2)将混合物料进行微生物发酵，使物料经历中温、高温、中温的发酵过程；(3)在发酵后的物料中加入浓硫酸，搅拌使其进行反应；(4)将反应后的物料干燥，然后加入一定量磷酸一铵、磷酸二氢钾、硫酸钾、硫酸镁，混合均匀；(5)将步骤(4)所得混合物料送入造粒机中造粒成形，然后进行干燥活化处理，即获得复合肥料。

现有的方法虽然也可以实现粉煤灰的综合利用，但多存在流程复杂，生产周期长、原料较多，导致生产成本增加等问题。因此，亟需发明一种工艺简单，且具有较大实用价值的方法提高粉煤灰的利用率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用粉煤灰制备硅钾复合肥的方法，克服现有技术存在的不足，提高粉煤灰的综合利用率，采用氢氧化钾溶液浸出粉煤灰，浸出后得到的偏铝酸钾溶液可回收，经过碳酸化分解得到氢氧化铝产品，再经焙烧得到氧化铝产品，浸出渣作为硅钾复合肥用于农作物生长。

本发明的方法包括以下步骤：

1、将氢氧化钾溶液与粉煤灰按液固比2～5ml/g混合，制成混合浆料；所述的氢氧化钾溶液的浓度240～280g/l；

2、将混合浆料在搅拌条件下加热至160～260℃进行浸出反应，浸出反应时间30～90min，获得浸出物料；

3、将浸出物料进行固液分离，获得转型渣和转型液；转型渣中固体成分主要为kalsio4，经水洗和烘干后，制成硅钾复合肥。

上述的步骤1中，粉煤灰按质量百分比含al2o310～55％，cao0.5～10％，sio215～45％。

上述的步骤2中，浸出反应的主要反应式为：

3al2o3·2sio2+6koh→2kalsio4+4kalo2+3h2o(1)。

上述的步骤3中，获得的转型液先加热至50～95℃，然后通入co2进行碳酸化分解，co2通入时间1～7h，获得的分解物料过滤分离出含有氢氧化铝的固相；将固相烘干后焙烧制成氧化铝。

上述的碳酸化分解的反应式为：

2koh+co2＝k2co3+h2o(2)和

2kal(oh)4+co2＝k2co3+2al(oh)3+h2o(3)。

上述方法中，氧化铝的收率10～50％。

上述方法中，水洗至洗液为中性，获得的洗液与转型液混合后，进行加热和碳酸化分解。

本发明的方法将粉煤灰经过氢氧化钾溶液浸出后，滤渣中k2o含量增加，粉煤灰中的al2o3被碱溶后有部分进入液相，转型液再经过碳酸化分解与焙烧后得到氧化铝产品；部分al2o3被溶出后，其余al2o3保留在转型渣中形成硅铝酸钾。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：(1)利用氢氧化钾溶液浸出粉煤灰的方式，可作为硅钾复合肥，实现了粉煤灰的无害化利用；(2)利用氢氧化钾溶液浸出粉煤灰，可以提取粉煤灰中的部分氧化铝。

附图说明

图1为本发明的利用粉煤灰制备硅钾复合肥的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例中浸出反应的搅拌速度200～400rpm。

本发明实施例中采用的粉煤灰为燃煤电厂发电过程中产生的粉煤灰。

本发明实施例中水洗至洗液为中性，获得的洗液与转型液混合后，进行加热和碳酸化分解。

本发明实施例中进行碳酸化分解时，co2的通入总量按co2与转型液中k⁺的摩尔比为(0.5～1.5):1。

本发明实施例中转型渣的固相的氧化硅质量百分比为30～35％，氧化钾的质量百分比为21～27％。

本发明实施例中分解物料过滤分离出的液相为含有碳酸钾的溶液，经加碱苛化后制成氢氧化钾溶液，作为原料循环使用。

实施例1

流程如图1所示：

将氢氧化钾溶液与粉煤灰按液固比4ml/g混合，制成混合浆料；氢氧化钾溶液的浓度240g/l；粉煤灰按质量百分比含al2o347.72％，cao2.6％，sio238.76％，k2o0.362％，na2o0.202％；

将混合浆料在搅拌条件下加热至200℃进行浸出反应，浸出反应时间60min，获得浸出物料；

将浸出物料进行固液分离，获得转型渣和转型液；转型渣中固体成分主要为kalsio4，氧化硅含量为30.96％，氧化钾含量为21.80％，经水洗和烘干后，制成硅钾复合肥；

获得的转型液先加热至65℃，然后通入co2进行碳酸化分解，通入时间6h，获得的分解物料过滤分离出含有氢氧化铝的固相；将固相烘干后焙烧制成氧化铝；氧化铝的收率20.3％。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

(1)将氢氧化钾溶液与粉煤灰按液固比2ml/g混合，制成混合浆料；氢氧化钾溶液的浓度260g/l；

(2)160℃进行浸出反应，浸出反应时间90min；转型渣中固体成分氧化硅含量为33.77％，氧化钾含量为26.89％；

(3)转型液先加热至55℃，然后通入co2进行碳酸化分解，通入时间7h，获得的分解物料过滤分离出含有氢氧化铝的固相；将固相烘干后焙烧制成氧化铝；氧化铝的收率31.43％。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

(1)将氢氧化钾溶液与粉煤灰按液固比5ml/g混合，制成混合浆料；氢氧化钾溶液的浓度280g/l；

(2)260℃进行浸出反应，浸出反应时间30min；转型渣中固体成分氧化硅含量为34.13％，氧化钾含量为26.69％；

(3)转型液先加热至95℃，然后通入co2进行碳酸化分解，通入时间1h，获得的分解物料过滤分离出含有氢氧化铝的固相；将固相烘干后焙烧制成氧化铝；氧化铝的收率29.78％。