CN101973564A

CN101973564A - 烟花爆竹用硝酸钾及其制备方法

Info

Publication number: CN101973564A
Application number: CN 201010532259
Authority: CN
Inventors: 赵家春; 赵晨
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明公开了一种烟花爆竹用硝酸钾及其制备方法，以氯化钾和硝酸铵为原料采用复分解法生产工艺，控制溶液反应温度≥100℃，反应溶液中Cl^-和NH₄ ⁺质量浓度分别为14-18％和6.5-11％；降温至30℃以下，得KNO₃半成品结晶体，经半成品KNO₃结晶漂洗、制KNO₃过饱和溶液、过滤除渣、成品过滤漂洗，至KNO₃结晶中Cl^-和NH₄ ⁺质量分数分别为Cl^-≤0.01％，NH₄ ⁺≤0.06％，含水量≤0.02％的KNO₃产成品。通过控制KNO₃产品中的吸湿率，Cl^-和NH₄ ⁺的含量及降低其影响烟花爆竹的杂质离子，适用于生产高质量烟花爆竹的硝酸钾产品，具有较好市场和较高的经济效益。

Description

烟花爆竹用硝酸钾及其制备方法

技术领域：本发明涉及一种硝酸钾及其制备方法，特别是烟花爆竹用硝酸钾及其制备方法。

背景技术：硝酸钾是一种重要的无机化工原料，其广泛应用于工、农业生产各个方面，工业用硝酸钾产品主要应用于光学玻璃，黑色火药，烟花爆竹等行业，特别是应用于烟花爆竹等行业的硝酸钾产品，质量要求较高。根据GB/T1918-1988标准要求，硝酸钾的主含量一般要求在99.4％以上，而要达到优等品质量要求则要求硝酸钾主含量在99.7％以上。

我国的湖南、江西等地区的烟花爆竹生产具有上千年的传统历史；因此生产硝酸钾产品具有较好的市场前景，在烟花爆竹生产地生产硝酸钾产品对其贮存运输安全性具有较高的安全保障性；生产高含量99.5％以上的硝酸钾产品具有较好市场和较高的经济效益。

发明内容：本发明的目的就是要提供一种烟花爆竹用硝酸钾及其制备方法，采用复分解循环法生产工艺，通过控制硝酸钾产品中的吸湿率，Cl^-和NH₄ ⁺的含量及降低其影响烟花爆竹的杂质离子，适用于生产高质量烟花爆竹的硝酸钾产品。

本发明一种烟花爆竹用硝酸钾制备方法，以氯化钾和硝酸铵为原料配制成反应溶液，采用复分解循环法生产，按如下工艺步骤进行：

1)以氯化钾和硝酸铵为原料配制成反应溶液，控制溶液反应温度≥100℃，反应溶液中Cl^-和NH₄ ⁺质量浓度分别为14-18％和6.5-11％；进入半成品结晶器中；

2)半成品KNO₃结晶，将半成品结晶器中反应溶液降温至30℃以下，形成固液混合物，过滤得KNO₃半成品结晶体，滤液回收为母液；

3)半成品KNO₃结晶漂洗：将半成品KNO₃结晶用KNO₃不饱和溶液和/或KNO₃饱和溶液漂洗40-120分钟，分离排出NH₄Cl，控制半成品KNO₃结晶中Cl^-和NH₄ ⁺质量分数分别为Cl^-：0.8～0.9％，NH₄ ⁺：1.5～1.8％；

4)制KNO₃过饱和溶液：将3)步KNO₃半成品结晶和水加热溶解制成KNO₃过饱和溶液，控制过饱和溶液浓度为48～55Be；并控制溶液中Cl^-和NH₄ ⁺质量浓度分别为Cl^-：1.3～1.5％和NH₄ ⁺：1.5～2.5％；

5)过滤除渣：将4)步KNO₃过饱和溶液过滤除渣，把生产用原料中带入的杂质排除分离，滤液为成品溶液；

6)成品过滤漂洗：将5)步成品溶液进行过滤得KNO₃成品结晶，滤液回收；将KNO₃成品结晶用清水或去离子水漂洗至KNO₃结晶中Cl^-和NH₄ ⁺质量分数分别为Cl^-≤0.01％，NH₄ ⁺≤0.06％，得纯KNO₃结晶，经脱水、干燥至含水量≤0.05％即得KNO₃产成品。

本发明所述循环法生产还包括排盐处理工序，是在2)、3)、5)、6)步中任意一步或几步的过滤液或漂洗液亦或2)、3)、5)、6)步中过滤液和漂洗液全部回收后进行排盐处理；所述排盐处理是将所述的过滤液和/或漂洗液蒸发浓缩至46-47Be，再冷却至70-80℃，分离排除Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄ ^2-等离子形成的盐。

本发明所述步骤3)半成品KNO₃结晶漂洗先用KNO₃不饱和溶液漂洗水漂洗30～60分钟，过滤后再用KNO₃饱和溶液漂洗30-60分钟。

本发明4)步制KNO₃过饱和溶液过程中，通过加碱控制溶液中Cl^-和NH₄ ⁺的质量浓度。

本发明所述加碱为加纯碱控制溶液中Cl^-和NH₄ ⁺的质量浓度。

本发明所述烟花爆竹用硝酸钾产品，依据权利要求1所述的制备方法获得。

本发明采用复分解循环法以氯化铵和硝酸钾为原料生产硝酸钾含量达99.7％以上，通过工艺控制生成硝酸钾产成品中Cl^-、NH₄ ⁺含量及硝酸钾产品中影响烟花爆竹生产的杂质离子。

在冷却结晶过程中，将各不同浓度的工艺排放液循环注入硝酸钾半成品溶液中使从半成品硝酸钾溶液中分离出的氯化铵漂浮于溶液表面排放流出，以达到降低NH₄ ⁺浓度的目的。

本发明还包括过滤排盐除杂工艺将生产原料中杂质离子Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄ ^2-等离子生成氯化物和硫酸盐的形式排除，从而降低了产品硝酸钾中杂质离子的含量和吸湿性，提高了硝酸钾产品的防潮性。

在硝酸钾半成品热熔解时加入纯碱使得溶液中的NH₄ ⁺浓度大幅降低。

采用本发明生产方法生产的硝酸钾产品各项技术指标均符合优等品产品质量要求，完全适用于烟花爆竹用要求，产品经国家无机盐产品质量监督检验中心检验，结果如表1

检验依据 GB/T1918-1998

抽样基数 250g×2瓶/30吨

检验类别生产许可证申证检验

产品名称工业硝酸钾(烟花爆竹用)

表1

检验项目	指标(优等品)	检验结果	单项判定
				KNO₃含量％	≥99.7	99.9	合格
水分％	≤0.1	0.05	合格
				氯化物(以Cl计)含量％	≤0.01	＜0.01	合格
水不溶物含量％	≤0.01	＜0.01	合格
				硫酸盐(以SO₄)含量％	≤0.005	＜0.005	合格
吸湿率	≤0.25	0.17	合格
				铁(Fe)含量％	≤0.003	＜0.001	合格

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明：本发明KCl和NH₄NO₃原材料均为市售工业产品。

本发明文件中涉及Cl^-和NH₄ ⁺的数值在溶液中表示“质量浓度”，在固体结晶中表示“质量分数”。

实施例1

(1)第1次配料时于反应容器中加入水、氯化钾和硝酸铵充分溶解混合形成溶液后，逐步加热升温至反应溶液温度大于或等于100℃，一般控制在100-110℃之间，控制反应溶液中Cl^-和NH₄ ⁺质量浓度分别为14-18％和6.5-11％，然后进入半成品结晶器中；(2)将进入半成品结晶器中的硝酸钾溶液降温至30℃以下，形成固、液混合溶液，过滤固体为KNO₃半成品结品，过滤液回收为母液可用于下次投料生产时的用液或作漂洗用液；(3)半成品硝酸钾结晶漂洗：是将KNO₃半成品结晶用各工序排放出的溶液循环注入半成品KNO₃结晶体中，进行漂洗，先用本工序上轮漂洗KNO₃半成品排放出的KNO₃不饱和溶液形成的漂洗水漂洗20-40分钟，排放出的漂洗液回收，然后用浓度较低的漂洗水，即含KNO₃浓度较低的漂洗水，或用清水对KNO₃半成品漂洗20-40分钟，经上述漂洗后的KNO₃半成品，再用KNO₃饱和溶液进行漂洗30-40分钟，控制KNO₃半成品中Cl^-和NH₄ ⁺质量分数分别≤0.9％和1.6％；漂洗液则排至贮液槽中回收；(4)热溶解制KNO₃过饱和溶液：将(3)步制得的KNO₃半成品加水后加热使之充分溶解制成KNO₃的过饱和溶液，控制溶液的浓度为48-55Be，同时加入适量的纯碱控制溶液中Cl^-和NH₄ ⁺浓度分别≤1.5％和1.8％；(5)过滤除渣：将(4)步KNO₃过饱和溶液过滤除渣，将生产原料和生产工艺过程中带入的杂质排除，以提高产品的纯洁度。滤液进入成品过滤漂洗器中；(6)成品过滤漂洗：将(5)步进入成品过滤漂洗器中成品溶液进行过滤得KNO₃成品结晶，滤液回收；再将KNO₃成品结晶用清水或去离子水漂洗至KNO₃结晶中Cl^-和NH₄ ⁺质量分数分别为Cl^-≤0.01％，NH₄ ⁺≤0.06％，过滤的漂洗液回收至不饱和溶液贮存器中即KNO₃的不饱和溶液，得纯KNO₃结晶，经脱水、干燥至含水量≤0.05％即得KNO₃产成品。

实施例2

实施2的工艺参数与实施例1相同，不同之处是循环生产过程中还包括排盐处理工序；

以氯化钾、硝酸铵和实施例1生产过程中2)、3)、5)、6)步中过滤液和漂洗液全部回收后进行排盐处理后的溶液置于反应装置中形成混合溶液进行生产硝酸钾产品。所述的排盐处理方法是将实施例1生产过程中2)、3)、5)、6)步过滤液和漂洗液全部回收后蒸发浓缩至46-47Be，再冷却至70-80℃，分离排除原料中带入的Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄ ^2-等以盐的形式从副产品氯化铵中排除。

实施例3

实施例3工艺参数与实施例1相同，不同之处是循环生产过程中还包括排盐处理工序。以氯化钾、硝酸铵和生产硝酸钾过程中回收的溶液母液形成混合溶液进行生产硝酸钾产品；该生产硝酸钾过程中回收的溶液母液可以是实施例1和/或实施例2回收的过滤液和漂洗液，排盐处理工序是对生产工艺过程中2)步半成品KNO₃结晶或3)步成品KNO₃结晶漂洗后的过滤液或漂洗液进行排盐处理，排盐处理方法和实施2相同。

Claims

1.一种烟花爆竹用硝酸钾制备方法，以氯化钾和硝酸铵为原料配制成反应溶液，采用复分解循环法生产，其特征是按如下工艺步骤进行：

1)控制反应溶液中反应温度≥100℃，反应溶液中Cl^-和NH₄ ⁺质量浓度分别为14-18％和6.5-11％；进入半成品结晶器中；

2)半成品KNO₃结晶，将半成品结晶器中反应溶液降温至30℃以下，形成固液混合物，过滤得KNO₃半成品结晶体，滤液回收；

3)半成品KNO₃结晶漂洗：将半成品KNO₃结晶用KNO₃不饱和溶液和/或KNO₃饱和溶液漂洗40-120分钟，过滤分离排出NH₄Cl，控制半成品KNO₃结晶中Cl^-和NH₄ ⁺质量分数分别为Cl^-：0.8～0.9％，NH₄ ⁺：1.5～1.8％；

6)成品过滤漂洗，将5)步成品溶液进行过滤得KNO₃成品结晶，滤液回收；将KNO₃成品结晶用清水或去离子水漂洗至KNO₃结晶中Cl^-和NH₄ ⁺质量分数分别为Cl^-≤0.01％，NH₄ ⁺≤0.06％，得纯KNO₃结晶，经脱水、干燥至含水量≤0.05％即得KNO₃产成品。

2.依据权利要求1所述烟花爆竹用硝酸钾制备方法，其特征是所述循环法生产还包括排盐处理工序，是在2)、3)、5)、6)步中任意一步或几步的过滤液或漂洗液亦或2)、3)、5)、6)步中过滤液和漂洗液全部回收后进行排盐处理；所述排盐处理是将所述的过滤液和/或漂洗液蒸发浓缩至46-47Be，再冷却至70-80℃，分离排除Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄ ^2-等离子形成的盐。

3.依据权利要求1所述烟花爆竹用硝酸钾制备方法，其特征是所述3)步半成品KNO₃结晶漂洗先用KNO₃不饱和溶液漂洗水漂洗30～60分钟，过滤后再用KNO₃饱和溶液漂洗30-60分钟。

4.依据权利要求1所述的烟花爆竹用硝酸钾制备方法，其特征是4)步制KNO₃过饱和溶液过程中，加碱控制溶液中Cl^-和NH₄ ⁺的质量浓度。

5.依据权利要求4所述的烟花爆竹用硝酸钾制备方法，其特征是所述加碱为加纯碱。

6.一种烟花爆竹用硝酸钾产品，依据权利要求1所述的制备方法获得。