Análisis sobre el estado actual de la investigación y el desarrollo de recursos de rocas que contienen potasio insoluble
Centro Nacional de Investigación de Tecnología de Ingeniería para la Utilización Integral de Recursos Minerales No Metálicos, Zhengzhou 450006, Instituto Zhengzhou de Utilización Integral de Recursos Minerales, Academia China de Ciencias Geológicas, Zhengzhou 450006, Henan)
Introducción Se analizan las características básicas de las rocas que contienen potasio insoluble y la situación de desarrollo integral en el país y en el extranjero, y se recomienda desarrollarlas y utilizarlas a través de un modelo de utilización integral. Las rocas que contienen potasio insoluble están ampliamente distribuidas en China. Debido a la escasez de recursos disponibles que contienen potasio, la gente presta cada vez más atención a la extracción de valor y al desarrollo de grandes cantidades de rocas que contienen potasio insoluble. Con base en muchos años de práctica de investigación en rocas que contienen potasio insoluble, se analizaron y compararon las características, el valor potencial y el desarrollo y utilización de las rocas que contienen potasio insoluble como referencia para el desarrollo y la utilización [1 ~ 6].
Rocas que contienen potasio insoluble; características básicas; valor potencial;
Acerca del primer autor: Zhao Hengqin, investigador, dedicado a la utilización y desarrollo integral de recursos minerales y a la investigación de nuevos materiales químicos.
1. Tipos y características de distribución de las rocas que contienen potasio insoluble en China
Las rocas que contienen potasio insoluble se encuentran ampliamente en China y se distribuyen en casi todas las provincias. Según los principales minerales, existen principalmente los siguientes tipos: nefelina, frijol mungo, feldespato potásico y esquisto arenoso que contiene potasio.
1) Nefelina: Es un mineral de silicato de aluminio que contiene potasio con la fórmula química (Na, K) 2O Al2O3 (2+N) SiO 2, n = 0 ~ 0,2. que contiene Mineral que contiene relativamente poco silicio en las rocas de potasio. Hay grandes depósitos minerales típicos en Gejiu, Yunnan, Pingli, Baicheng, Xinjiang y otros lugares de Shaanxi, entre los cuales el depósito de Gejiu en Yunnan tiene una reserva de más de 30×108t.
2) La toba potásica es una toba volcánica rica en potasio con una composición química de K2O Al2O3 10SiO2. Es un tipo de mineral con un alto contenido en potasio entre las rocas que contienen potasio insoluble. Distribuido principalmente en Sichuan y Shaanxi. La roca de frijol mungo de Sichuan se produce generalmente en la parte inferior de la Formación Leikoupo del Triásico Medio y a menudo se utiliza como piso de capas de sal de dolomita o yeso. Se divide en dos tipos: uno es la toba rica en potasio, distribuida principalmente en el noreste de Sichuan. Según el análisis de la composición de las rocas en Kaixian, el contenido de K2O es relativamente alto, generalmente del 9,8% al 12,05%, con un promedio del 10,9%, el otro es toba hidromica, distribuida principalmente en el sur y suroeste de Sichuan; La mayoría de ellos están formados por fuertes hidromicas de rocas volcánicas, principalmente hidromica. Este tipo de roca también contiene arcilla arcillosa hidromica potásica, que generalmente es de menor ley. El análisis químico en el condado de Weiyuan muestra que el K2O es del 5,60% al 7,46%, con cambios estables en grado y espesor.
3) Feldespato potásico: También es un mineral típico de aluminosilicato de fórmula química (Na,K)2O·al2o 3·6sio 2. Es un mineral que contiene potasio con alto contenido en silicio. Fuerte estabilidad química y es insoluble en ácidos y álcalis. Según los estudios existentes, el contenido de K2O de las rocas que contienen potasio, representadas por el feldespato potásico, está entre el 8% y el 15%, con un promedio del 10%. Se encuentran en casi todo el país y sus reservas geológicas se estiman en cientos. de miles de millones de toneladas.
4) Esquisto arenoso potásico: Es una roca mixta insoluble que contiene potasio, con un contenido de K2O generalmente entre el 4% y el 15%. La composición mineral de la mayoría de los cinturones de mineralización se caracteriza generalmente por glauconita asociada con feldespato potásico. Se han descubierto grandes depósitos con enormes reservas en Henan, Shaanxi, Mongolia Interior y otros lugares.
2. El valor del recurso de las rocas que contienen potasio insoluble en mi país y la importancia de su desarrollo y utilización.
(1) Las rocas que contienen potasio insoluble son recursos importantes que contienen potasio. en mi país.
China es un país con una grave escasez de fertilizante potásico y cada año importa una gran cantidad de fertilizante potásico del extranjero. En 2005, el volumen de importación de fertilizantes potásicos del país fue de 883×104t, lo que representó el 19,9% del volumen del comercio mundial, lo que lo convierte en el segundo país importador más grande del mundo. Como país agrícola importante del mundo, debido a la escasez de fertilizantes potásicos, la proporción de fertilizantes nitrogenados, fosforados y potásicos en los fertilizantes basales ha estado desequilibrada durante mucho tiempo. por debajo de 1:0,2, que es inferior al promedio mundial de 1:0,30. La incapacidad a largo plazo de China para ser autosuficiente en fertilizantes potásicos se ha convertido en un obstáculo importante para el desarrollo agrícola. La dependencia de países extranjeros para los fertilizantes potásicos ha alcanzado el 90% y el fertilizante potásico disponible se ha convertido en uno de los minerales no metálicos escasos de mi país. La razón principal de esta situación es que hay muy pocos recursos de sal de potasio disponibles en mi país, es decir, recursos de sal de potasio solubles en agua, y están distribuidos de manera muy desigual, con más del 95% distribuidos en la región occidental. Por lo tanto, además de fortalecer la búsqueda de recursos de potasa soluble en agua en el trabajo geológico en el futuro, el desarrollo y utilización de una gran cantidad de rocas que contienen potasio insoluble se ha convertido en un acontecimiento importante en el desarrollo económico de mi país.
(2) Las rocas que contienen potasio insoluble también son importantes recursos alternativos de aluminio en mi país.
Según estadísticas del Ministerio de Tierras y Recursos y de China Aluminium Corporation, el mayor productor de alúmina de China, el período de garantía de recursos de la bauxita de mi país es de unos 10 años, lo que dista mucho de los 50 años que suele exigir la la industria de metales no ferrosos. Los requisitos de garantía de recursos anteriores. Los recursos de aluminio distintos de la bauxita están ampliamente distribuidos en mi país. El contenido medio de alúmina en la corteza terrestre es de aproximadamente el 17%, lo que demuestra que sus reservas son extraordinarias. La pregunta clave es cómo encontrar una tecnología económicamente viable para explotar estas abundantes alternativas sin bauxita a los recursos de aluminio. Las rocas que contienen potasio, como mineral de aluminosilicato, son minerales candidatos distintos de la bauxita para reemplazar los recursos de aluminio en el futuro. Si se puede resolver el problema técnico de reemplazar los recursos de aluminio con recursos distintos de la bauxita, será un ejemplo para mi país desarrollar y utilizar recursos distintos de la bauxita para reemplazar recursos de aluminio como la arcilla, la albita y la alunita, y proporcionar una sólida garantía de recursos. para el sano desarrollo de la industria del aluminio.
(3) Las rocas que contienen potasio insoluble también son importantes recursos de fertilizantes de silicio en mi país.
La investigación sobre la utilización integral de rocas que contienen potasio insoluble ayudará a abrir nuevas fuentes de recursos para la producción de fertilizantes de silicio y brindará apoyo técnico para aumentar el valor de los grandes recursos de aluminosilicatos de mi país.
Las rocas que contienen potasio contienen más de un 60% de sílice. Sin embargo, debido a su escasa solubilidad y bajo contenido de silicio efectivo, tiene poca eficiencia cuando se utiliza directamente como fertilizante de silicio. Como fertilizante químico desarrollado recientemente a finales del siglo XX, la comunidad internacional del suelo considera que el fertilizante de silicio es el cuarto elemento nutritivo de las plantas después del nitrógeno, el fósforo y el potasio. El fertilizante de silicio es un fertilizante mineral soluble compuesto principalmente de ácido cálcico. No es tóxico, es inodoro, no es corrosivo y no es fácil de escurrir. Se utiliza ampliamente en arroz, trigo, maíz, algodón, maní, colza, caña de azúcar, frutas y verduras. La mayor parte del silicio que necesitan los cultivos lo proporciona el suelo, pero las plantas pueden absorber muy poco silicio del suelo. Las encuestas realizadas por los departamentos pertinentes muestran que el 70% del suelo en la cuenca del río Yangtze en mi país tiene deficiencia de silicio, y aproximadamente la mitad del suelo en las áreas del río Amarillo, Huaihai y la península de Jiaodong tiene deficiencia de silicio. Las áreas se están expandiendo gradualmente. El silicio es un nutriente importante para el crecimiento de los cultivos. Una vez que los cultivos absorben el silicio, puede promover el crecimiento y desarrollo de las raíces, mejorar la resistencia al acame, la resistencia a las plagas, la resistencia a la sequía, la resistencia al frío y las capacidades de absorción de nutrientes, mejorar la calidad de los cultivos y cumplir con los requisitos para el desarrollo de "alimentos verdes" modernos. Por lo tanto, en la utilización integral de la tecnología de extracción de potasio, si el silicio que contiene puede considerarse como una fuente a largo plazo de materias primas para fertilizantes de silicio, ayudará a abrir nuevas fuentes de recursos para la producción de fertilizantes de silicio de mi país. Actualmente, el Instituto Zhengzhou de Utilización Integral de Minerales de la Academia China de Ciencias Geológicas está llevando a cabo una investigación sobre la utilización integral de esquisto que contiene potasio en Linzhou, con miras a obtener sal de potasio, hidróxido de aluminio y fertilizante de silicio para lograr su utilización integral.
En tercer lugar, investigación y desarrollo de recursos de rocas que contienen potasio insoluble
(1) Estado actual de la investigación y desarrollo de recursos de rocas que contienen potasio insoluble en el extranjero
En el caso de las rocas que contienen potasio insoluble, la investigación y el desarrollo relacionados en el extranjero sólo se llevan a cabo en unos pocos países, especialmente en la antigua Unión Soviética.
Debido a la relativa escasez de recursos de bauxita en la antigua Unión Soviética, algunas plantas de alúmina utilizaron esquisto que contiene potasio como materia prima para producir alúmina, y utilizaron y recuperaron potasio de manera integral, y ya existían plantas de producción industrial. . Una empresa típica es la planta de aluminio de Pikalev, que utiliza nefelina de roca que contiene potasio como materia prima para producir alúmina, con subproductos de carbonato de potasio y carbonato de sodio; la planta de aluminio de Kirovabad utiliza alunita como materia prima para producir alúmina, con subproductos; productos como ácido sulfúrico, sulfato de potasio y pentóxido de vanadio. El primero utiliza un método alcalino y el segundo utiliza un método ácido. Sus tecnologías de investigación e industrialización se centran principalmente en la extracción de alúmina, teniendo en cuenta la recuperación de sales de potasio, y el residuo se utiliza como material auxiliar de construcción o directamente como material de construcción y materia prima.
Para la utilización integral del feldespato potásico, que es el más difícil de procesar, los minerales extraños tienen un bajo contenido de hierro, una pureza relativamente alta de feldespato potásico y se pueden utilizar relaciones simples de incrustación de minerales para eliminarlos. Posteriormente, el hierro se utiliza principalmente como materia prima de feldespato potásico de alta calidad para cerámica y vidrio. No existe una tecnología madura para el manejo integral de sustancias químicas.
(2) Estado actual de la investigación y el desarrollo de recursos de rocas que contienen potasio insoluble en China
La investigación de mi país sobre rocas que contienen potasio comenzó en la década de 1960, y la investigación en Yunnan La nefelina es relativamente típica. Las tecnologías utilizadas incluyen métodos hidroquímicos y de sinterización. Actualmente, los inversores tienen previsto invertir en prácticas industriales en Yunnan.
Para la tecnología de investigación y desarrollo de rocas que contienen potasio insoluble (en lo sucesivo denominadas rocas que contienen potasio), la investigación nacional se puede resumir de la siguiente manera.
1) Los minerales de roca que contienen potasio, principalmente feldespato potásico, se utilizan como materia prima para cerámica y vidrio mediante el procesamiento de minerales y han madurado en la práctica industrial nacional. Generalmente, se requiere que el mineral en bruto tenga una relación de intercalación simple, que el mineral de feldespato potásico tenga buena pureza y que sea fácil de beneficiar y eliminar impurezas. Para minerales con relaciones de distribución integradas complejas, generalmente no es adecuado debido al procesamiento deficiente del mineral y a los efectos de eliminación de impurezas. El Instituto Zhengzhou de Utilización Integral de Minerales de la Academia China de Ciencias Geológicas llevó a cabo un estudio de prueba de beneficio en algunos minerales de roca insolubles que contienen potasio en mi país, centrándose principalmente en minerales de feldespato potásico, con el propósito de reducir las impurezas que contienen hierro en los minerales. para satisfacer las necesidades de materia prima para la producción de vidrio y cerámica.
2) El potasio se recupera de la volatilización del polvo de horno. La esencia de este método es utilizar rocas que contienen potasio como materia prima de cemento, volatilizar parte del óxido de potasio y enriquecerlo en el polvo del horno a altas temperaturas, y luego recuperar el potasio del polvo del horno. La recuperación de potasio es baja debido a limitaciones en la tasa de volatilización.
3) Método de tostado con sal sódica. La esencia de este proceso es utilizar la buena permeabilidad de los iones de sodio y la actividad química de los iones de cloruro para destruir la estructura química estable de las rocas que contienen potasio a altas temperaturas, convirtiendo así el potasio en cloruro de potasio soluble. Las desventajas de este método son la baja tasa de recuperación, la corrosión grave de los equipos, la gran contaminación ambiental y actualmente es difícil de industrializar.
4) Tratamiento ácido de rocas que contienen potasio. La esencia de este proceso es destruir la estructura de las rocas que contienen potasio mediante calentamiento e hidrólisis ácida. Los procesos derivados de este método incluyen el método HCl, el método H2SO4, el método del ácido nítrico, el método de tostado con sulfato de amonio, el método de alumbre en agua, el método del sulfato básico de aluminio, etc., y se han publicado varias patentes. Sin embargo, debido a su estructura simple, el bajo valor del producto final, la dificultad en la regeneración de ácido, la severa corrosión del equipo y los altos costos de gestión ambiental, es difícil lograr la industrialización.
5) Método de disolución bacteriana del potasio. Este proceso utiliza bacterias para disolver los minerales de silicio, destruyendo así la estructura del feldespato potásico y obteniendo potasio soluble. Las especies bacterianas más utilizadas actualmente son principalmente bacterias de silicato. Las bacterias de silicato tienen efectos solubilizadores de potasio significativamente diferentes en minerales con diferentes estructuras cristalinas. Por el contrario, el efecto de las bacterias de silicato sobre la disolución de potasio de la illita (el potasio está presente en el dominio de las capas intermedias) es significativamente más fuerte que el del feldespato potásico (el potasio está presente en los espacios estructurales). En el caso de más minerales, las bacterias mostrarán diferencias obvias en intensidad o velocidad debido a las diferentes estructuras cristalinas de los minerales, causando así distintos grados de daño a diferentes tipos de minerales.
Este efecto destructivo de las bacterias de silicato sobre los minerales varía según la fuente del mineral, el grado de cristalización del mineral y el estado de los minerales asociados. Con el desarrollo de la biotecnología, este proceso debería ser un método mejor, pero actualmente se limita al cultivo de bacterias y tiene altos costos y pocas perspectivas de industrialización. La realización de investigaciones sobre la utilización integral del esquisto ayudará a aprovechar el valor económico de los recursos de potasa poco soluble, aliviará la escasez de recursos de potasio soluble en agua en mi país, abrirá nuevos recursos y nuevas tecnologías para la producción de potasa y fertilizantes potásicos en mi país. país, y contribuir a asegurar y mejorar la provincia de Henan. Las reservas de recursos minerales de potasio disponibles para uso agrícola en todo el país son de gran importancia científica y tecnológica.
Figura 1 Proceso integral de aprovechamiento de mineral de potasio insoluble mediante método de sinterización
6) Tratamiento alcalino de rocas que contienen potasio. Los métodos alcalinos incluyen métodos hidroquímicos a alta temperatura, métodos de sinterización con cal, métodos de sinterización con cal sodada y otros métodos alcalinos derivados de los mismos. La esencia de este proceso es convertir el aluminio en aluminato de sodio, aluminato de potasio y aluminato de calcio solubles en un sistema de agua con alto contenido de álcali a alta temperatura o en presencia de cal a alta temperatura, y convertir el silicio en silicato de calcio, recuperando así aluminio y Potasio. El residuo se puede utilizar como material de construcción o para producir fertilizantes de silicio. La característica más importante de este método es que puede lograr una buena utilización, tiene un equipo simple, una fácil circulación en circuito cerrado y tiene poca contaminación ambiental. Otra característica de este método es que utiliza un método alcalino. El potasio recuperado existe en forma de carbonato e hidróxido de potasio de valor relativamente alto, y el aluminio existe en forma de alúmina química de alto valor, como diáspora, alúmina activada. La alúmina soluble, la alúmina ultrafina ultrablanca y el silicio existen en forma de fertilizantes de silicio o materiales de construcción, que han sentado una buena base económica de mercado para la industrialización del desarrollo y la utilización de rocas que contienen potasio. El Instituto Zhengzhou de Utilización Integral de Recursos Minerales de la Academia China de Ciencias Geológicas llevó a cabo investigaciones sobre la mina Zijinshan en Shanxi y la mina de feldespato potásico en Shandong. El rendimiento total de potasio es superior al 70% y el rendimiento total de alúmina es del 65%. Todos los residuos se utilizan como materia prima de cemento. El proyecto ganó el Premio al Progreso Científico y Tecnológico del Ministerio de Tierras y Recursos. Sobre la base de este método, un estudio realizado en 2003 por instituciones de investigación científica nacionales sobre la pizarra rica en potasio en Baotou demostró que el método alcalino sigue siendo el mejor proceso para tratar rocas que contienen potasio. Las Figuras 1 y 2 muestran los diagramas de flujo de proceso típicos de estos dos métodos alcalinos para tratar rocas que contienen potasio.
Figura 2 Flujo del proceso de hidratación a alta presión
IV. Sugerencias de desarrollo y utilización
1) De acuerdo con el estado actual de la investigación de rocas que contienen potasio en el país y en el extranjero, mi país debería centrarse en las rutas técnicas y el diseño del producto final en el desarrollo y utilización de rocas que contienen potasio. en el futuro. En el camino técnico, debemos avanzar en la dirección de un proceso simple, de fácil operación, económico y razonable. En el diseño del producto final, se debe seguir el principio de maximizar la extracción de componentes útiles de potasio y aluminio y encontrar el uso de silicio residual. Al mismo tiempo, se debe seguir el principio de maximizar el valor de los productos de potasio y aluminio. La selección de productos de silicio debe basarse en el principio de maximizar el valor de los productos de potasio y aluminio. El principio de uso intensivo. Sólo así se podrá aprovechar plenamente y aplicar verdaderamente el valor del esquisto que contiene potasa.
2) El país o las provincias relevantes deben concentrar los esfuerzos de I+D, dar prioridad al desarrollo de áreas mineras con buenas condiciones de transporte, energía hidroeléctrica y minería, tener en cuenta el estado industrial de las áreas circundantes y seleccionar áreas. con recursos existentes, cerca de grandes mercados de cemento o fertilizantes agrícolas. El desarrollo de rocas que contienen potasio en áreas de mercado ha llevado a un círculo virtuoso desde el principio.
Referencia
[1] Zhao Hengqin, et al. Lixiviación hidroquímica a alta presión de feldespato potásico. Industria del manganeso de China, 2002, (1): 27-29, 43.
Niu, etc. Estudio de la actividad potasio-lítica de bacterias silicatadas. Boletín de suelos, 2005, (6): 950-953
Zhao Hengqin, et al. Investigación sobre la utilización integral del feldespato potásico mediante el método de sinterización de cal sodada. Nonmetallic Minerals, 2003, (1): 24-29
Investigación sobre la conversión de mineral de potasio insoluble en fertilizante de silicato de calcio y potasio. Journal of Chengdu University (Natural Science Edition), 1999, (2): 45-49
Investigación de laboratorio sobre la mejora de la tasa de conversión de feldespato potásico. Minerales químicos y procesamiento, 1999, (12): 6-9.
Xue, et al. Un nuevo método para el desarrollo y utilización integral del feldespato potásico. Nonmetallic Minerals, 2005, (4): 48-50
Análisis sobre el estado actual de la investigación y el desarrollo de recursos minerales que contienen potasio poco solubles
Zhao Hengqin, Ma Hualong, Hu , Zhang Keren
Centro Nacional de Ingeniería de China para la Utilización Integral de Recursos Minerales No Metálicos; Instituto Zhengzhou de Utilización Integral de Recursos Minerales, CAGS, Zhengzhou 450006, Henan)
Resumen: Este El artículo presenta algunas características de los minerales que contienen potasio poco solubles. Y combinado con la práctica de investigación correspondiente, se revisan la tecnología y los métodos de desarrollo integral. Se presentaron sugerencias para el desarrollo integral y la utilización de los recursos.
Palabras clave: Minerales que contienen potasio, análisis.