專利名稱：肥料用含鉀礦石及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種肥料用含鉀礦石及其制備方法與應用，具體是指一種肥料用含鉀礦石的制備方法、按照該方法制備得到的肥料用含鉀礦石、以及含有該肥料用含鉀礦石的肥料。
背景技術：
鉀(K)是植物生長的三大必需元素之一。傳統的含鉀肥料中，作為鉀的供應源通常是采用燃燒植物的草木灰或含有鉀的天然礦物，或者是用化學的方式制造的氯化鉀或硫酸鉀等，除此之外，還有含鉀的天然膨潤土、含鉀的沸石硅藻土。上述物質中，草木灰肥效較差，而用化學方式制造的化肥在長期使用后會造成土壤的酸性化。天然沸石可用于農業土壤的改善劑，所用的沸石主要是由陽離子置換容量大 的多孔質黏土礦物組成，具有保肥力增大、吸附有害成分以及供應特殊成分的效果，能提高養分溶脫防止效果，增強產量。這種天然沸石的種類已經發現的有40多種，常見的沸石種類有絲光沸石(MODERNITE, Na8〔(AIO2)8 (SiO2)4(|〕· 24H20)、斜發沸石(ClinoptilolitejNa6((AIO2)6(SiO2)30) ·24Η20)等。但是，絲光沸石或斜發沸石等沸石都含有大量的鈉(Na)，所以長期施肥時可能會由于鈉(Na)量過多而給植物造成副作用。在天然沸石狀態下含鉀⑷離子時，會留有一部分鈉(Na)離子，留有的鈉(Na)離子和鉀(K)離子由于共同離子的效果，如果這樣的沸石施肥在土壤達到一定量以上時，會造成土壤的過分堿化。要提高這種天然沸石中所含鉀(K)離子濃度時，其中所含鈉(Na)離子會成為妨礙要素。雖然可以ss用氫氧化鉀處理，但是價格比較昂貴。

發明內容
本發明的主要目的在于解決上述現有天然沸石含鈉量過多而對植物造成副作用及使土壤堿化的問題，提供一種肥料用含鉀礦石的制備方法，把天然礦石內所含的鈉置換成鉀，提高土壤中的溶解純度，抑制含鉀礦石例如絲光沸石或斜發沸石等積累鈉，以避免含鉀肥料中鈉含量過多而對植物造成副作用及造成土壤過分堿化。本發明的另一目的還在于提供按照所述方法制備得到的肥料用含鉀礦石。本發明的另一目的還在于提供一種含有本發明所述的含鉀礦石的肥料，其中含有豐富的鉀，且鈉含量較少，能夠長期使用而不會對植物造成副作用及造成土壤過分堿化。為達上述目的，一方面，本發明提供了一種肥料用含鉀礦石的制備方法，該方法主要包括步驟(a)利用銨鹽處理天然含鉀礦石；(b)加熱上述步驟(a)處理后的礦石；(c)利用溶解氯化鉀的水溶液處理上述步驟(b)處理后的礦石；(d)加熱上述步驟(C)處理后的礦石，得到肥料用含鉀礦石。
本發明的機理為了去除天然含鉀礦石中所含的鈉離子，利用含有比鈉離子的離子化傾向更大的銨離子的銨鹽處理，將鈉離子置換成銨離子后，加熱上述的結果物，形成含有氫離子的礦石后，利用溶解氯化鉀的水溶液處理，置換氫離子為鉀離子，再對上述的結果物進行烘干揮發掉可揮發的物質后，形成高純度的鉀肥用礦石。即，根據本發明的具體實施方案，本發明的肥料用含鉀礦石的制備方法中所述步驟(a)中，利用銨鹽處理天然含鉀礦石以將礦石中的鈉離子置換成銨離子，得到含有銨離子的礦石；所述步驟(b)中，加熱步驟(a)處理后得到的含有銨離子的礦石，以形成含有氫離子的礦石；所述步驟(C)中，利用溶解氯化鉀的水溶液處理步驟(b)處理后得到的含有氫離 子的礦石，以置換其中的氫離子為鉀離子，得到含有鉀離子的礦石；所述步驟(d)中，加熱步驟(C)處理后得到的含有鉀離子的礦石，以提高純度。根據本發明的具體實施方案，本發明的肥料用含鉀礦石的制備方法中，所述天然含鉀礦石選自含鉀的氯化物類礦石、含鉀的硫酸鹽類礦石、含鉀的硅酸鹽類礦石中的一種或多種。更具體地，所述天然含鉀礦石為硅鉀礦石，例如可以是選自鉀長石、沸石例如絲光沸石和/或斜發沸石、黑云母中的一種或多種。根據本發明的優選具體實施方案，所述天然含鉀礦石最好為陽離子交換容量CEC ^ 20meq/100g的礦石。優選地，當選用沸石時，選用陽離子交換容量CEC彡50meq/100g的沸石。根據本發明的具體實施方案，本發明的肥料用含鉀礦石的制備方法中，所述步驟
(a)中，是將天然含鉀礦石粉碎成4目 125目，然后浸入銨鹽溶液中進行處理。更具體地，該步驟中，本領域的技術人員可以根據所要達到的目的(將礦石中的鈉離子置換成銨離子)而適當選擇確定具體的處理方式，包括銨鹽種類、用量、處理溫度、處理時間等。例如，所述銨鹽可以選自氯化銨、硫酸銨、硝酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨等中的一種或多種，通常是將銨鹽溶于水溶液浸潰處理含鉀礦石，銨鹽用量可根據所需處理的礦石中的鈉離子含量及礦石種類而適當調整，處理溫度可以是常溫或適當加熱，處理時間可根據銨鹽用量及處理溫度適當調整，通常為I 2小時。根據本發明的具體實施方案，本發明的肥料用含鉀礦石的制備方法中，所述步驟
(b)中，加熱溫度為550°C 750°C(空氣中加熱即可)，加熱時間為I 2小時。根據本發明的具體實施方案，本發明的肥料用含鉀礦石的制備方法中，所述步驟(C)中，是將步驟(b)處理后的礦石浸入氯化鉀水溶液中進行處理，氯化鉀水溶液的濃度為5wt% 15wt%，含鉀礦石與氯化鉀水溶液的質量比為I : O. 5 I. 5，處理溫度15 35°C，浸潰時間大于等于I小時。根據本發明的具體實施方案，本發明的肥料用含鉀礦石的制備方法中，所述步驟(d)中，優選控制加熱溫度350°C 900°C，加熱時間通常在I 2小時。另一方面，本發明還提供了按照上述方法處理得到的肥料用含鉀礦石。該肥料用含鉀礦石，相比于未處理前的天然含鉀礦石，鈉含量減少，鉀含量有所提高(根據原料礦石中的鈉、鉀含量的不同，鉀含量提高程度有所不同)，通常，處理后的肥料用含鉀礦石中的鉀含量在6% 25%左右(以鉀的氧化物計)。另一方面，本發明還提供了所述的含鉀礦石在制備含鉀肥料中的應用。換而言之，本發明還提供了一種含鉀礦石肥料，其中含有本發明的肥料用含鉀礦石。具體應用時，可根據本發明礦石的含鉀量以及植物生長需要，直接將本發明的含鉀礦石施肥，也按照現有技術配制成復合肥進行施肥。對此，本發明不再贅述。本發明的含鉀礦石肥料，按照本發明方法，耕地土壤中溶解的鉀(K)離子不足時，將本發明方法制備的礦石施肥在土壤，就可以預防傳統鉀肥料的問題，植物的三大必要物質-鉀(K)可以高純度溶解在土壤水中，還可以緩沖土壤的PH值，預防土壤的酸性化。本發明的有益效果按照本發明方法，耕地土壤中溶解的鉀(K)離子不足時，將本發明方法制作的礦石施肥在土壤，就可以預防傳統鉀肥料的問題，植物的三大必要物質-鉀(K)可以高純度溶解在土壤水中，提高土壤中的溶解純度，抑制礦石例如絲光沸石或斜發沸石等積累鈉，還可以緩沖土壤的PH值，預防土壤的酸性化。并且，不僅通過礦石的效果提高土壤的肥沃度，還可以持續向土壤提供鉀(K)離子。


圖I為本發明的肥料用含鉀礦石的制備方法的工藝流程示意圖。
具體實施例方式為了更清楚地理解本發明，現參照下列實施例及附圖進一步描述本發明。實施例僅用于解釋而不以任何方式限制本發明。實施例I請參見圖I所示，本實施例的肥料用含鉀沸石的制備方法主要包括步驟(a)利用銨鹽處理天然含鉀礦石；(b)加熱上述步驟(a)處理后的礦石；(c)利用溶解氯化鉀的水溶液處理上述步驟(b)處理后的礦石；(d)加熱上述步驟(C)處理后的礦石，得到肥料用含鉀礦石。更具體地，在上述方法中，首先為了去除天然礦石(本實施例中，選擇天然沸石-絲光沸石；此外，也可用斜發沸石，能達到同樣的技術效果)中含有的鈉離子，利用銨鹽處理，以便用含有的傾向更大的銨離子置換鈉離子。該工序中，是將陽離子置換容量(CEC)50meq/100g以上的斜發沸石(或絲光沸石)粉碎成4目 125目左右，為了有效去除天然沸石中所含的鈉，利用NH4鹽處理，從天然沸石中去除鈉。然后，將含有NH4離子的沸石在大氣中加熱至約750°C維持約I小時左右，即可形成含有氫離子的沸石。將這樣制作的沸石200g保管在封閉的容器中，再將KCl 20g溶于水中制作成200ml。將這樣制作的水溶液中保管的含有氫離子的沸石200g進行沉積，置換氫離子為鉀離子。此時，將含有氫離子的沸石在KCl水溶液中沉積的狀態，在常溫(15°C 35°C)中攪拌一個小時以上，即可充分置換氫離子為鉀離子。之后，在約900°C溫度下加熱去除水分，形成鉀離子純度高的沸石，完成本發明的肥料用含鉀沸石，可直接用作含鉀沸石肥料。經對本實施例中處理前后的沸石中鉀、鈉含量進行檢測，具體如下
權利要求
1.一種肥料用含鉀礦石的制備方法，其特征在于，該方法包括步驟 (a)利用銨鹽處理天然含鉀礦石； (b)加熱上述步驟(a)處理后的礦石； (C)利用溶解氯化鉀的水溶液處理上述步驟(b)處理后的礦石； (d)加熱上述步驟(c)處理后的礦石，得到肥料用含鉀礦石。
2.根據權利要求I所述的肥料用含鉀礦石的制備方法，其特征在于 所述步驟(a)中，利用銨鹽處理天然含鉀礦石以將礦石中的鈉離子置換成銨離子，得到含有銨離子的礦石； 所述步驟(b)中，加熱步驟(a)處理后得到的含有銨離子的礦石，以形成含有氫離子的礦石； 所述步驟(c)中，利用溶解氯化鉀的水溶液處理步驟(b)處理后得到的含有氫離子的礦石，以置換其中的氫離子為鉀離子，得到含有鉀離子的礦石； 所述步驟(d)中，加熱步驟(C)處理后得到的含有鉀離子的礦石，以提高純度。
3.根據權利要求I或2所述的肥料用含鉀礦石的制備方法，其特征在于，所述天然含鉀礦石選自含鉀的氯化物類礦石、含鉀的硫酸鹽類礦石、含鉀的硅酸鹽類礦石中的一種或多種； 優選地，所述天然含鉀礦石選自鉀長石、沸石例如絲光沸石和/或斜發沸石、黑云母中的一種或多種。
4.根據權利要求3所述的肥料用含鉀礦石的制備方法，其特征在于，所述天然含鉀礦石為陽離子交換容量CEC ≥20meq/100g的礦石，優選為陽離子交換容量CEC ≥ 50meq/100g的沸石。
5.根據權利要求I所述的肥料用含鉀礦石的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中，是將天然含鉀礦石粉碎成4目 125目，然后浸入銨鹽溶液中進行處理； 所述步驟(b)中，加熱溫度為550°C 750°C，加熱時間為I 2小時。
6.根據權利要求I所述的肥料用含鉀礦石的制備方法，其特征在于，所述步驟(c)中，是將步驟(b)處理后的礦石浸入氯化鉀水溶液中進行處理，氯化鉀水溶液的濃度為.5wt% 15wt%，含鉀礦石與氯化鉀水溶液的質量比為I : O. 5 I. 5，處理溫度15 35°C，浸潰時間大于等于I小時。
7.根據權利要求I所述的肥料用含鉀礦石的制備方法，其特征在于，所述步驟(d)中，加熱溫度350°C 900°C，加熱時間I 2小時。
8.—種肥料用含鉀礦石，其是按照權利要求I 7任意一項方法處理得到的礦石。
9.權利要求8所述的含鉀礦石在制備含鉀肥料中的應用。
10.一種含鉀沸石肥料，其中含有權利要求9所述的肥料用含鉀礦石。
全文摘要
本發明提供了一種肥料用含鉀礦石及其制備方法與應用，所述肥料用含鉀礦石的制備方法包括步驟(a)利用銨鹽處理天然含鉀礦石；(b)加熱上述步驟(a)處理后的礦石；(c)利用溶解氯化鉀的水溶液處理上述步驟(b)處理后的礦石；(d)加熱上述步驟(c)處理后的礦石，得到肥料用含鉀礦石。按照本發明的方法處理得到的含鉀礦石，具有較高的鉀含量以及較低的鈉含量，用于配制肥料，可提高土壤中的溶解純度，抑制礦石積累鈉，還可以緩沖土壤的pH值，預防土壤的酸性化。
文檔編號C05D1/04GK102887731SQ20121036198
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者金允洙, 金江旭, 李義京, 李成哲 申請人:李成哲