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鉀長石與熔鹽氯化鈉離子交換反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué),在1123-1273K反應(yīng)溫度下,反應(yīng)的△GT~0皆為負(fù),反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)的△H_T~0皆為負(fù),反應(yīng)為放熱反應(yīng);在開始階段內(nèi)擴(kuò)散為控制步驟,表觀活化能為38.06J/mol,反應(yīng)中、后期化學(xué)交換反應(yīng)成為控制步驟,表觀活化能為 129.69kJ/mol;利用二級動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型建立了交換反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。

正交實(shí)驗(yàn)得出,對于鉀溶出率,較理想的實(shí)驗(yàn)條件為:原料配比0.8:1,反應(yīng)溫度150℃,磷酸用量3mL/(g磷礦粉),反應(yīng)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(yàn)條件為:反應(yīng)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(yīng)溫度120℃。利用X射線衍射儀(XRD)、傅立葉紅外光譜儀(FTIR)和拉曼光譜儀(Raman)對反應(yīng)水不溶物進(jìn)行物相分析和結(jié)構(gòu)表征,表明鉀長石、磷礦與磷酸反應(yīng)機(jī)理同時(shí)存在兩種機(jī)制:一方面是離子交換提鉀,另一方面是氫氟酸分解鉀長石提鉀;磷礦中的氟離子反應(yīng)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(yàn)結(jié)果表明陽離子表面活性劑與鉀長石的相容性最好,并以離子對形式吸附于鉀長石表面,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(dāng)用量為500g/t,且陰、陽離子表面活性劑質(zhì)量配比為3:1,鉀溶出率提高8.62個(gè)百分點(diǎn)。