低温条件下微波对钾长石溶出性能影响的微观机理分析

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.005

化工进展 ›› 2016, Vol. 35 ›› Issue (01): 34-39.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.005

低温条件下微波对钾长石溶出性能影响的微观机理分析

赵晶星, 赵建海, 孟姣, 史欢欢

天津城建大学环境与市政工程学院, 天津 300384

收稿日期:2015-07-18 修回日期:2015-08-21 出版日期:2016-01-05 发布日期:2016-01-05
通讯作者: 赵建海,教授。E-mail::zhaojianhaihg@126.com。
作者简介:赵晶星(1992-),女,硕士研究生,研究方向为资源化利用。
基金资助:
化学工程联合国家重点实验室开放课题(SKL-ChE-13C03)。

Microscopic mechanism of microwave effect on the dissolution of potassium feldspar under low temperature condition

ZHAO Jingxing, ZHAO Jianhai, MENG Jiao, SHI Huanhuan

School of Environmental and Municipal Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China

Received:2015-07-18 Revised:2015-08-21 Online:2016-01-05 Published:2016-01-05

摘要/Abstract

摘要： 目前利用钾长石提钾的工艺研究多为过程复杂且能量损耗较大,本文提出了一种利用微波辐射协助水热反应提钾的新方法。采用微波辐射预处理钾长石粉末,加热迅速,再通过低温条件下的水热反应体系溶出钾离子,对此过程中微波辐射时间,微波辐射功率因素对钾溶出率的影响进行研究,并通过SEM、XRD等表征手段对反应后滤渣进行微观分析。优化工艺条件可以得出,在微波辐射功率600W、微波辐射时间15min、水热反应时间180min、水热反应温度180℃时效果最佳。研究结果表明:最优条件下,钾的溶出率达92%;微波辐射使钾长石预处理后表面发生变化,生成K_0.85Na_0.15AlSiO₄等产物,提高了钾长石的溶出性能;反应生成水羟方钠石[Na₈Al₆Si₆O₂₄(OH)₂(H₂O)₂];有效节约了反应时间和反应过程中的能量损耗。

关键词: 微波辐射, 钾长石, 水热, 提钾

Abstract: At present, the processes of potassium extraction form potassium feldspar were more complex and the energy consumption was large. In this paper, a new method of hydrothermal reaction for potassium extraction assisted with microwave radiation was proposed. The potassium feldspar was pretreated by microwave radiation, and then potassium ions were extracted by hydrothermal reaction system at low temperature. The effects of microwave radiation time and microwave radiation power on the dissolution rate of potassium were studied, and the phases and microstructure of specimens after different conditions of extraction were investigated using X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscopy(SEM). Through adjustment and optimization of reaction conditions, the optimum conditions was obtained when microwave irradiation power of 600W, the microwave irradiation time of 15min, the temperature of 180℃ and the hydrothermal reaction time of 180min. The results showed that the dissolution rate of potassium by 92% under the optimal conditions. Microwave radiation made changes in the surface potassium extraction of the residues before and after the pretreatment of potassium feldspar which generated products like K_0.85Na_0.15AlSiO₄, and increased the dissolution properties of potassium feldspar. New product such as Na₈Al₆Si₆O₂₄(OH)₂(H₂O)₂ was generated after reaction. This method can effectively save the reaction time and energy in the process during the reaction.

Key words: microwave radiation, potassium feldspar, hydrothermal, potassium extraction

中图分类号:

TQ443.5

赵晶星, 赵建海, 孟姣, 史欢欢. 低温条件下微波对钾长石溶出性能影响的微观机理分析[J]. 化工进展, 2016, 35(01): 34-39.

ZHAO Jingxing, ZHAO Jianhai, MENG Jiao, SHI Huanhuan. Microscopic mechanism of microwave effect on the dissolution of potassium feldspar under low temperature condition[J]. Chemical Industry and Engineering Progree, 2016, 35(01): 34-39.

参考文献

[1] HOU J,YUAN JS,XU J,et al. Synthesis and characterization of K-phillipsite (K-PHI) membrane for potassium extraction from seawater[J]. Microporous and Mesoporous Materials,2013,172:217-221.
[2] 王孝峰. 新形势下我国钾肥行业大战战略分析[J]. 磷肥与复肥, 2009,24(6):1-4.
[3] 刘文秋. 从钾长石中提取钾的研究[J]. 长春师范学院学报,2007(2):52-55.
[4] 聂轶苗,马鸿文,刘贺,等. 水热条件下钾长石的分解反应机理[J]. 硅酸盐学报,2006,34(7):846-850,867.
[5] QI C,ZHU Y J,ZHAO X Y,et al. Highly stable amorphous calcium phosphate porous nanospheres:microwave-assisted rapid synthesis using ATP as phosphorus source and stabilizer,and their application in anticancer drug delivery[J]. Chemistry——A European Journal, 2013,19:981-987.
[6] 张伦秋. 微波协助类Fenton绿色污水处理方法研究[J]. 价值工程,2012(16):309.
[7] 鞠彩霞,李凤刚,宗志敏,等. 微波辐射条件下两种煤的萃取规律[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2013(5):615-618.
[8] 王一雍,张廷安,陈霞,等. 微波焙烧对一水硬铝石矿浸出性能的影响[J]. 过程工程学报,2007(2):317-321.
[9] 韩效钊,胡波,肖正辉,等. 钾长石与磷矿共酸浸提钾过程实验研究[J]. 化工矿物与加工,2005(9):1-3.
[10] 韩效钊,胡波,陆亚玲,等. 正交法钾长石与磷矿共酸浸提钾工艺研究[J]. 化肥工业,2006,33(3):17-20.
[11] 韩效钊,阎勇,胡波,等. 钾长石与磷矿磷酸反应机理研究[J]. 磷肥与复肥,2007,22(5):19-22.
[12] 马鸿文,冯武威,苗世顶,等. 一种新型钾矿资源的物相分析及提取碳酸钾的实验研究[J]. 中国科学D辑,2005,35(5):420-427.
[13] 陶红,马鸿文,王英滨,等. 富钾岩石的综合利用工艺探索[J]. 矿产综合利用,2002(3):22-25.
[14] 马鸿文,杨静,王英滨,等. 非水溶性钾矿制取碳酸钾:副产硅铝胶凝材料[J]. 地球科学:中国地质大学学报,2007,32(1):111-118.
[15] 曲均峰,赵福军,傅送保. 非水溶性钾研究现状与应用前景[J]. 现代化工,2010(6):16-19.
[16] 黄珂,王光龙. 钾长石低温提钾工艺的机理探讨[J]. 化学工程, 2012,40(5):57-60.
[17] ANDRIST-RANGEL Y, SIMONSSON M,ÖBORN I, et al. Acid-extractable potassium in agricultural soils:source minerals assessed by differential and quantitative X-ray diffraction[J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science,2013,176:407-419.
[18] ZHANG X M,YAO R S,DENG S S. Impacts of different additives on potassium feldspar crystal structure and dissolution rate of potassium[J]. Non-Metallic Mines,2001,24:13-15.
[19] Casey W H,Westrich H R,Arnold G W. Surface chemistry of labradorite feldspar reacted with aqueous solutions at pH=2,3,and 12[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta,1988,52:2795-2806.
[20] 王忠兵,程常占,王广志,等. 钾长石-NaOH体系水热法提钾工艺研究[J]. 化工矿物与加工,2010(5):6-7,20.
[21] 马鸿文,杨静,苏双青,等. 富钾岩石制取钾盐研究20年:回顾与展望[J]. 地学前缘,2014,21(5):236-254.

低温条件下微波对钾长石溶出性能影响的微观机理分析

Microscopic mechanism of microwave effect on the dissolution of potassium feldspar under low temperature condition

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王晋刚, 张剑波, 唐雪娇, 刘金鹏, 鞠美庭. 机动车尾气脱硝催化剂Cu-SSZ-13的改性研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4636-4648.
[2]	王雪婷, 顾霞, 徐先宝, 赵磊, 薛罡, 李响. 水热预处理对餐厨垃圾厌氧发酵产戊酸的影响[J]. 化工进展, 2023, 42(9): 4994-5002.
[3]	王雪, 徐期勇, 张超. 木质纤维素类生物质水热炭化机理及水热炭应用进展[J]. 化工进展, 2023, 42(5): 2536-2545.
[4]	李云闯, 谢方明, 席亚男, 万新月, 孙玉虎, 赵永峰, 李根, 刘宏海, 高雄厚, 刘洪涛. 高水热稳定性介孔分子筛的低成本合成研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(4): 1877-1884.
[5]	张晨光, 封硕, 邢玉烨, 沈伯雄, 苏立超. 柴油车用NH₃-SCR铜基分子筛催化剂孤立态Cu²⁺研究进展[J]. 化工进展, 2023, 42(3): 1321-1331.
[6]	段一航, 高宁博, 全翠. 水热处理对含油污泥热解特性及动力学影响[J]. 化工进展, 2023, 42(2): 603-613.
[7]	孙千千, 刘阵, 李瑞, 张溪, 杨明德, 吴玉龙. 低温水热耦合亚铁离子活化过硫酸盐提高剩余污泥的脱水性能[J]. 化工进展, 2023, 42(2): 595-602.
[8]	王妍, 秦振平, 刘越, 张文海, 郭红霞. 环糊精原位改性MoS₂管式陶瓷复合膜的制备及性能[J]. 化工进展, 2023, 42(10): 5373-5380.
[9]	刘畅, 李玉宝, 左奕, 李吉东. 羟基磷灰石负载黄芩苷的不同载药方法比较分析[J]. 化工进展, 2022, 41(9): 4995-5002.
[10]	杨济凡, 张守玉, 曹忠耀, 郎森, 刘思梦, 周义, 胡南, 吴玉新. 水热氧化预处理对棉秆成型颗粒理化性质的影响[J]. 化工进展, 2022, 41(8): 4417-4424.
[11]	熊剑, 夏柳芬, 虞雷, 费安杰, 徐楚, 陈盛亚, 江国栋. 氧化石墨烯复合TiO₂-B薄膜的制备及其电致变色性能[J]. 化工进展, 2022, 41(7): 3794-3800.
[12]	李叶青, 羊省儒, 梁卓, 江皓, 徐泉, 周红军, 冯璐. 外源添加物强化聚氯乙烯水热碳化脱氯[J]. 化工进展, 2022, 41(5): 2706-2712.
[13]	邵明帅, 张超, 吴华南, 王宁, 陈钦冬, 徐期勇. 水热耦合厌氧消化技术处理餐厨垃圾沼渣沼液及工艺能耗分析[J]. 化工进展, 2022, 41(5): 2733-2742.
[14]	盖希坤, 马晓锋, 骆美宇, 杨丹, 李音, 邸婧, 杨瑞芹, 单胜道. 马尾松基磁性水热炭的制备及其吸附性能[J]. 化工进展, 2022, 41(4): 1994-1999.
[15]	吕孝琦, 李洪, 赵振宇, 李鑫钢, 高鑫, 范晓雷. 微波与碳基催化剂协同促进果糖制5-羟甲基糠醛[J]. 化工进展, 2022, 41(2): 637-647.