鉀長(cháng)石與熔鹽氯化鈉離子交換反應的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué),在1123-1273K反應溫度下,反應的△GT~0皆為負,反應可以自發(fā)進(jìn)行,反應的△H_T~0皆為負,反應為放熱反應;在開(kāi)始階段內擴散為控制步驟,表觀(guān)活化能為38.06J/mol,反應中、后期化學(xué)交換反應成為控制步驟,表觀(guān)活化能為 129.69kJ/mol;利用二級動(dòng)力學(xué)反應模型建立了交換反應的動(dòng)力學(xué)方程。

正交實(shí)驗得出,對于鉀溶出率,較理想的實(shí)驗條件為:原料配比0.8:1,反應溫度150℃,磷酸用量3mL/(g磷礦粉),反應時(shí)間2.5h,磷酸濃度49%P_2O_5;對于磷溶出率,較理想的實(shí)驗條件為:反應時(shí)間2.5h,磷酸用量4.5mL/(g磷礦粉),原料配比0.8:1,磷酸濃度44%P_2O_5,反應溫度120℃。利用X射線(xiàn)衍射儀(XRD)、傅立葉紅外光譜儀(FTIR)和拉曼光譜儀(Raman)對反應水不溶物進(jìn)行物相分析和結構表征,表明鉀長(cháng)石、磷礦與磷酸反應機理同時(shí)存在兩種機制:一方面是離子交換提鉀,另一方面是氫氟酸分解鉀長(cháng)石提鉀;磷礦中的氟離子反應后主要以不溶性的氟硅酸鹽形式存在于固相中。

考察了不同表面活性劑對提鉀效果的影響,實(shí)驗結果表明陽(yáng)離子表面活性劑與鉀長(cháng)石的相容性最好,并以離子對形式吸附于鉀長(cháng)石表面,用量為500g/t時(shí),鉀溶出率提高8.26個(gè)百分點(diǎn);陰離子表面活性劑與鉀長(cháng)石的相容性較好,用量為500g/t時(shí),鉀溶出率提高7.00個(gè)百分點(diǎn);非離子和兩性表面活性劑與鉀長(cháng)石的相容性較差,

并未有效提高鉀溶出率:混合表面活性劑比單一表面活性劑更有利于提高鉀溶出率,當用量為500g/t,且陰、陽(yáng)離子表面活性劑質(zhì)量配比為3:1,鉀溶出率提高8.62個(gè)百分點(diǎn)。