CN103112875A - 一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以富钾岩石为原料制取农用硝酸钾的工艺。该工艺是将富钾岩石经常规选矿预处理，制得钾长石含量大于90质量%的粉体，经碱液脱硅后，所得脱硅滤饼经硝酸酸浸，过滤等工序处理得酸浸液经蒸发结晶等工序制取农用硝酸钾。脱硅碱液经苛化后循环利用，苛化滤饼用于制备水化硅酸钙超细粉产品。酸浸过滤滤饼为硅铝质化合物，可用于制备氧化铝、白炭黑或煅烧高岭土、或合成硅铝质分子筛等产品。本发明工艺简单，反应条件温和，生产成本低廉，便于实施推广。

Description

一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺

技术领域

本发明涉及一种以富钾岩石为原料制取农用硝酸钾的工艺。

背景技术

硝酸钾是一种重要的无机化工产品和无氯氮、钾二元高品质复合肥料，主要用于烟草、水果、蔬菜、咖啡、茶叶等高附加值农作物。目前，国内硝酸钾的生产主要以氯化钾、硝酸钠或硝酸铵为原料，方法主要有复分解法、离子交换法、吸收法和萃取法等，主要存在问题是天然的硝酸钾资源极少，我国的硝酸钾基本上采用硝酸铵与氯化钾为原料的转化法生产。由于硝酸铵列入危爆物品加以限制，氯化钾的价格昂贵，这些对硝酸钾市场有很大的制约。本发明以富钾岩石为原料制备硝酸钾，因其资源丰富，原料来源广泛，生产成本低廉，便于实施推广，开辟了农用硝酸钾新的生产工艺。

发明内容

本发明提供了一种利用富钾岩石为原料制取农用硝酸钾的工艺，该工艺突破了以硝酸铵与氯化钾为原料的局限，所利用的富钾岩石资源丰富，原料成本低廉，生产方法简单，开辟了农用硝酸钾新的生产工艺。该工艺通过以下步骤实现：

富钾岩石经常规选矿预处理，制得钾长石含量大于90质量%的粉体；所得粉体经碱液脱硅，硝酸酸浸，过滤等工序处理后，酸浸液经蒸发结晶等工序制取农用硝酸钾。脱硅碱液经苛化后循环利用，苛化滤饼用于制备水化硅酸钙超细粉产品。酸浸过滤滤饼为硅铝质化合物，可用于制备氧化铝、白炭黑或煅烧高岭土、或合成硅铝质分子筛等产品。本发明工艺简单，反应条件温和，生产成本低廉，便于实施推广。

钾长石粉体与钾钠混合碱液或KOH的纯溶液的质量比为1:1-5，所述的苛化碱液为KOH与NaOH配成的混合碱液，也可以是KOH的纯溶液，其K₂O或（K₂O+Na₂O）（即K₂O和Na₂O）含量为质量10-30%。。

碱浸脱硅温度在200-350℃之间，反应时间为1-3个小时。

酸溶反应中硝酸的质量浓度为50～70%，所述的脱硅滤饼、普通工业用水和硝酸的质量比为1：5-10：0.4-0.6。

酸溶反应的条件为：酸溶温度为40～80℃，反应时间为0.5～4h，反应过程中的搅拌速率为200～300r/min。

酸溶反应过程中，脱硅滤饼的氧化钾溶出率达到94质量%以上，氧化铝的溶出率小于0.1质量%。

所述的硝酸钾滤液蒸发结晶的温度为105～120℃。

本发明以富钾岩石为原料，其资源丰富，原料来源广泛，生产成本低廉。富钾岩石粉体中低温碱浸脱硅制备脱硅滤饼的具体技术方案是：将富钾矿石破碎和粉磨后，制得粉体的粒度为<74μm的颗粒含量>95%；将KOH与NaOH配成的混合碱液或采用KOH的纯溶液与所得粉体混合后反应制得脱硅滤饼；脱硅滤饼中K₂O含量不小于25%。

本发明的优点是：

本发明的工艺简单，反应条件温和，所利用的富钾岩石资源丰富，原料易得，且生产成本低廉，便于实施推广。该工艺突破了以硝酸铵与氯化钾为原料生产农用硝酸钾技术的局限。本发明的酸溶反应结束后过滤分离，滤液为硝酸钾溶液，经直接蒸发结晶即制成农用硝酸钾产品；滤饼为硅铝质化合物，可用于制备氧化铝、白炭黑或煅烧高岭土、或合成硅铝质分子筛等产品。

具体实施方式

实施例1

陕西某地富钾岩石经选矿粉磨等预处理后制得钾长石含量大于90质量%的粉体，所得矿物粉体的化学成分分析结果见表1。

表1  富钾岩石原矿粉体的化学成分分析结果（w_B%）

称取处理后粉体1000g，蒸馏水3L，纯度为82质量%的氢氧化钾固体1050g，混合均匀，共同置于衬镍反应釜中，关闭釜盖拧紧反应釜，开启搅拌转速为200r/min，加热到280℃并恒温反应1h。反应完成后关闭反应釜的加热装置，通冷凝水待冷却到80～90℃打开反应釜过滤分离，脱硅滤饼分别用1.17L～90℃热水洗涤3次。经测定，富钾岩石原料中SiO₂的溶出率66.1%。

脱硅滤饼的化学成分分析结果见表2。

表2  脱硅滤饼的化学成分分析结果（w_B%）

称取脱硅滤饼1000g，蒸馏水8000g，浓度为65质量%的硝酸569g，混合均匀，共同置于酸溶反应器中，调节反应器的反应温度为60℃，搅拌转速为250r/min，反应4h后过滤分离。经测定，脱硅滤饼中氧化钾的溶出率为94.25%，氧化铝的溶出率<0.01%。将过滤所得浓度为23g/L的硝酸钾滤液置于结晶器中，在105℃的条件下蒸发结晶，制得农用硝酸钾产品。3次重复性实验样品与农用硝酸钾国家标准（GB/T20784-2006）中的指标进行了比较，结果见表3。

表3农用硝酸钾试验制品与国标标准对比

由表3可见，采用本工艺制备的硝酸钾制品，符合国标GB/T20784-2006中农用硝酸钾一等品的质量标准要求。

实施例2

河南某地富钾岩石原矿经选矿粉磨等预处理后制得钾长石含量大于90质量%的粉体，所得矿物粉体的化学成分分析结果见表4。

表4  富钾岩石原矿粉体的化学成分分析结果（w_B%）

称取处理后粉体1000g，蒸馏水3L，纯度为82质量%的氢氧化钾固体1000g，混合均匀，共同置于衬镍反应釜中，关闭釜盖拧紧反应釜，开启搅拌转速为200r/min，加热到280℃并恒温反应2h。反应完成后关闭反应釜的加热装置，通冷凝水待冷却到80～90℃打开反应釜过滤分离，脱硅滤饼分别用1.11L～90℃热水洗涤3次。经测定，富钾岩石原料中SiO₂的溶出率63.5%。

脱硅滤饼的化学成分分析结果见表5。

表5  脱硅滤饼的化学成分分析结果（w_B%）

称取脱硅滤饼1000g，蒸馏水10000g，浓度为65质量%的硝酸550g，混合均匀，共同置于酸溶反应器中，调节反应器的反应温度为60℃，搅拌转速为300r/min，反应40min后过滤分离。经测定，脱硅滤饼中氧化钾的溶出率为96.08%，氧化铝的溶出率为0.02%。将过滤所得浓度为18.3g/L的硝酸钾滤液置于结晶器中，在105℃的条件下蒸发结晶，制得农用硝酸钾产品。3次重复性实验样品与农用硝酸钾国家标准（GB/T20784-2006）中的指标进行了比较，结果见表6。

表6  农用硝酸钾试验制品与国标标准对比

由表6可见，采用本工艺制备的硝酸钾制品，符合国标GB/T20784-2006中农用硝酸钾一等品的质量标准要求。

Claims (7)

1.一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺，其特征在于：富钾岩石经常规选矿预处理，制得钾长石含量大于90质量%的粉体；所得粉体与钾碱液或钾钠混合碱液以质量比1:1-5混合，在200-350℃下碱浸脱硅1-3个小时，得碱浸液和脱硅滤饼，其中，钾碱液或钾钠混合碱液的浓度为K₂O或（K₂O+Na₂O）含量为质量10-30%；所得滤饼与普通工业用水和硝酸以质量比为1：5-10：0.4-0.6混合均匀，其中，硝酸的浓度为50～70质量%；混合后进行酸溶反应，反应结束过滤分离，将所得滤液蒸发结晶，制备农用硝酸钾产品。

2.根据权利要求1所述的一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺，其特征在于：富钾岩石为富钾正长岩、富钾火山岩、富钾页岩、富钾板岩类非水溶性钾矿资源，其K₂O含量应为9.0质量%以上。

3.根据权利要求1所述的一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺，其特征在于：混合碱液脱硅后，所得脱硅滤饼的K₂O含量不小于25质量%。

4.根据权利要求1所述的一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺，其特征在于：脱硅滤饼的酸溶反应条件为，酸溶反应温度为40～80℃，反应时间为0.5～4h，搅拌速率为200～300r/min。

5.根据权利要求1所述的一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺，其特征在于：脱硅滤饼在酸溶反应过程中，其中氧化钾的溶出率达到94质量%以上，氧化铝的溶出率小于0.1质量%。

6.根据权利要求1所述的一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺，其特征在于：酸浸滤液的蒸发结晶温度为105～120℃。

7.根据权利要求1所述的一种利用富钾岩石制取农用硝酸钾的工艺，酸浸过程所得铝硅滤饼用于制取氧化铝、白炭黑或煅烧高岭土，或合成硅铝质分子筛产品。