长石是钾、钠、钙等
碱金属或碱土金属的
铝硅酸盐矿物,也叫长石族矿物。钾长石(K2O·Al2O3·6SiO2)通常也称正长石,属
单斜晶系,通常呈肉红色、呈白色或灰色。钾长石系列主要是正长石,
微斜长石,
透长石等。
基本信息
钾长石属
单斜晶系,通常呈肉红黄白等色。密度2.54-2.57g/cm3,
比重2.56~2.59,硬度6,其理论成分为SiO2 64.7%Al2O3 18.4%,K2O 16.9%。它具有熔点低(1150±20℃),
熔融间隔时间长,熔融粘度高等特点,广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、玻璃、电瓷、
研磨材料等工业部门及制钾肥用。
除正长石外,还有两个
同质多象变种:
透长石和
微斜长石。前者亦属
长石矿物除了作为玻璃工业原料外(约占总用量的50—60%),在陶瓷工业中的用量占30%,其余用于化工、玻璃熔剂、陶瓷坯体配料、陶瓷釉料、
搪瓷原料、磨料磨具、玻璃纤维、
电焊条等其它行业。
主要用于玻璃、陶瓷,还可用于制取钾肥,质量较好的钾长石用于制造电视显像玻壳等。
钾长石: K2O Al2O3 6SiO2,其中 K2O 9.55%,Al2O3 16 %以上, SiO2 70% ,密度 2.56g/cm 3,
莫氏硬度为 6(属于四等级别(软、中、硬、极硬)中的“硬”),单斜晶系,颜色为白、红、乳白色,熔点 1290. C 。
资源分布
钾长石矿是含钾量较高、分布最广、储量最大的非水溶性钾资源。钾长石矿源达 60 个,其平均氧化钾含量约为 11.63%,其储量约达 79.14 亿 t,按平均含量折算成氧化钾储量约为 9.20 亿 t。安徽、内蒙古、新疆、四川、山西等省的钾长石分布相对集中,储量丰富,成为当地的优势
非金属矿产资源。
江西省宜春市发现大量的钾长石矿脉带,已经形成矿石开采、加工和陶瓷深加工的产业群。
应用领域
钾长石制取钾肥的研究
钾是农作物生长的重要的元素,世界上蕴藏着很多含钾资源,但绝大部分是水难溶性的或不溶性的。我国钾资源丰富,可溶性钾资源十分贫乏。国外可溶性钾资源足以满足农业的需求,因此,利用水难溶性的钾资源制取钾肥的研究较少。我国从二十世纪60年代初起就开始利用钾长石制取钾肥的研究,先后进行了数十种工艺研究,综合起来可分为:烧结法、高温熔融法、水热法、高炉冶炼法和低温分解法。
一般工业要求
烧结法
利用石灰石和煤炭作原料,经过粉碎,成球后在立窑煅烧,使其中的氧化钾转化成水溶性,该种方法生产成本低,但生产过程中能耗大,且钾长石中的钾转化率较低(60%—90%),使其推广受到阻碍。
高温熔融法
该法在生产钙镁磷肥的基础上,配入25%一30%的钾长石,高温熔融(1200—1300℃)制得钙镁磷钾复合肥,其产品含有效磷(P2O5)10%—14%,可溶性钾(K2O)4%—5%,该方法生产成本低。
水热法
用KOH溶液加压处理钾长石,使钾长石成分为K2O·Al2O3 ·SiO2 ·xH2O的沸石类固相。其中K2O为可溶性的,能被植物吸收,且不易流失,是一种缓释肥料,同时,部分SiO2也变成可溶性的,成为农作物的肥料。
高炉冶炼祛
生产水泥时,按石灰石81.4%—82%、钾长石14.2%—15.6%、铁矿石2.6%—3.2%,萤石1.1%和焦炭3%的比例,破碎后配料混匀入炉,当炉缸温度高达1 500℃使K2O挥发,随高温气流带出,同时K2O与炉内CO2作用,生成K2CO3产品,高炉排出的炉渣经加工后制成
白色水泥。该方法仅限于水泥厂或磷肥厂,作为副产品生产钾肥。
低温分解法
钾长石原料经过
颚式破碎机粉碎到6mm以下,雷蒙磨将矿物粉碎到100网目以下,由胶带运输机将矿物运到池中与CaO水浸泡20min,然后经泵打入加温加压炉中,炉中温度控制在100 - 200℃,经过一定时间后,从炉中流出进入池中与Na2SO4混合浸泡,通过结晶、固液分离等工艺,得到K2SO4, NaOH工业原料。
钾长石提纯
国内钾长石资源丰富,但含铁量超标,因此,钾长石除铁是提纯的关键。铁是磁性物体,而钾长石是非磁性物质,在磁场中两者很容易分开。
钾长石原料—手选—破碎—磨矿—分级—脱水—成品,该流程适用于含铁量低、质量好的原料。采用预式破碎机进行粗碎和细碎,为了防止加工过程中铁对钾长石的污染,所以,在选择磨矿设备时易采用轮机、砾磨机或瓷球磨机,
超细层压自磨机等作为磨矿设备,采用
螺旋分级机保证产品的粒度。流程简单,投资少,该流程的缺点是产品中铁的含量指标难以满足优质陶瓷产品要求。为了克服该流程的缺点,增加磁选工艺,实践证明选择湿式
高梯度磁选机除铁效果好,除铁效率达到70%-90%。
使用钾长石制造硅酸钙板,其原理是将原料制好浆,按比例(钾长石粉:石灰:纤维=229:91:80)混合均匀,制备好的料浆,采用流浆制板工艺制成板坯,板坯堆垛后送入蒸压釜中,高温高压蒸汽养护,使材料中硅铝与石灰中的氧化钙在高温水热反应作用下生成水化
硅酸钙,
水化硅酸钙结晶矿物,与纤维胶结起来形成一个整体。
利用钾长石制取钾肥的同时制取白炭黑
钾长石中含钾量为13.6%,针对提钾后余下的矿物石的特性,进行综合利用的研究:制取白炭黑的原理是基于提钾后钾长石结构已经遭到破坏,然后,在一定温度下与NaOH反应制取水玻璃,用水稀释的同时加入适量电解质,用酸中和并定温老化,再经过滤、洗涤制得白炭黑。
需求现状
钾
长石在陶瓷工业中做陶瓷坯体配料、陶瓷釉料的用量占30%,其余用于化工、玻璃熔剂、搪瓷原料、磨料磨具、玻璃纤维、电焊条等其他行业。随着经济的发展,玻璃产品、建筑陶瓷等用量越来越大,钾长石需求量日益增加,市场前景广阔。
随着陶瓷行业的大力发展,钾长石资源的大量消耗使得钾长石矿储量不断减少,开采的成本越来越大,所以钾长石价格上涨成为必然。国内优质钾长石供不应求,陶瓷工业用优质钾长石资源从朝鲜、印度等国家大量进口。
从我国钾长石企业的性质来看,钾长石的开采经营者以民企为主,我国钾长石矿分布分散,开采条件差,起点低,相对风险较小。钾长石行业集中度低,企业数量多,规模小,资源浪费严重。
其他信息
(1) 陶瓷坯体配料:在烧成前长石能起瘠性原料的作用,减少
坯体的干燥收缩和变形,改善干燥性能,缩短干燥时间。在烧成时可作为熔剂降低烧成温度,促使石英和高岭土熔融,并在液相中互相扩散渗透而加速莫来石的形成。熔融中生成的长石玻璃体充填于坯体的莫来石晶粒之间,使坯体致密而减少空隙,从而提高其机械强度和介电性能。此外长石玻璃的生成还能提高坯体的透光性。长石在陶瓷坯体中的掺入量随原料不同、产品的要求不同而异。
(2) 玻璃熔剂:长石是玻璃混合料的主要成份之一。长石含Al2O3高,铁质含量低,且比氧化铝易熔,不但熔融温度低而且熔融范围宽,主要用来提高玻璃配料中的氧化铝含量,降低玻璃生产中的熔融温度和增加碱含量,以减少碱的用量。此外,长石熔融后变成玻璃的过程比较缓慢,结晶能力小,可以防止在玻璃形成过程中析出晶体而破坏制品。长石还可以用来调节玻璃的粘性。一般各种玻璃混合料用钾长石或钠长石。
(3) 陶瓷釉料:陶瓷釉料主要由长石、石英和粘土原料配成,其中长石含量可达10—35%。在陶瓷工业中(坯料和釉料)主要是用钾长石。
(4) 搪瓷原料:主要用长石和其它矿物原料掺配成法琅。长石的掺入量通常为20—30%。
(5) 其他:钾长石可作为提取钾肥的原料。