CN103320627A - 一种含钾云母原矿中钾元素的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了含钾云母原矿中钾元素的提取方法：首先测得含钾云母原矿中钾元素含量，按照摩尔比云母原矿中钾元素含量∶有机柱撑剂为1∶1.5-2.5的比例称取原料，加水溶解有机柱撑剂后与云母原矿混合并开始反应；反应完毕将产物搅拌、过滤，得到前期滤清液和固体不溶物；转用饱和氯化钠溶液与固体不溶物进行离子交换3～5次，搅拌、过滤得到后期滤清液；收集并混合前期滤清液及后期滤清液即得。本发明工艺简单、提取率高且成本减少，经检测，含钾云母原矿中钾元素的综合提取率可以达到85%，不仅避免了酸碱试剂回收处理带来的安全威胁，降低环境污染，还能保持云层状结构不变。

Description

一种含钾云母原矿中钾元素的提取方法
技术领域
本发明提供了一种钾离子提取的新方法，特别是涉及一种含钾云母原矿中钾元素的提取方法。
背景技术
目前国内外从难溶性富钾岩石中提取钾的方法主要有：直接法、湿化学法、焙烧法、生物法和高压水热法，然而，①直接法对富钾岩石的需求量过大，同时没有充分利用其他的有用成分并且造成严重的浪费；②湿化学法对原料的要求较高，产生的尾渣多，并且需要大量的酸碱等化学试剂，产生的废液量大，对环境有很大污染；③焙烧法在煅烧过程中需要较高的温度，对设备要求加大，增加了成本；④生物法是利用钾细菌生物分解作用，把钾元素转化成能被植物吸收的有效钾，但是钾细菌的来源是一个不可忽视的难题，并且钾的转化率相对较低；⑤高压水热法在反应过程中要求高压装置，对设备要求很高，无形的增加了成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种含钾云母原矿中钾元素的提取方法，经检测，含钾云母原矿中钾元素的综合提取率可以达到85%。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种含钾云母原矿中钾元素的提取方法，包括有以下步骤：首先测得含钾云母原矿中钾元素含量，按照摩尔比云母原矿中钾元素含量：有机柱撑剂为1：1.5-2.5的比例称取原料，加水溶解有机柱撑剂后与云母原矿混合并开始反应；反应温度在60℃～80℃之间，搅拌时间在0.5～1h之间，反应完毕将产物搅拌、过滤，得到前期滤清液和固体不溶物；转用饱和氯化钠溶液与固体不溶物进行离子交换3～5次，搅拌、过滤得到后期滤清液；收集并混合前期滤清液及后期滤清液即得到目标产物钾离子溶液。
按上述方案，所述的有机柱撑剂为十八烷基三甲基溴化铵。
本发明采用“有机柱撑/离子交换法”，首先在含钾云母原矿中加入有机柱撑剂，改变含钾云母晶体结构的层间微环境和层间距，使得一价阳离子能够更易进出云母矿层，继而用一价阳离子与处理过后的云母矿石进行阳离子交换，得到钾离子溶液。
本发明可以直接利用我国丰富的天然含钾云母矿为原料，无需进行高温、加热以及大量的酸碱试剂，工艺简单、提取率高且成本减少，经检测，含钾云母原矿中钾元素的综合提取率可以达到85%，不仅避免了酸碱试剂回收处理带来的安全威胁，降低环境污染，还能保持云层状结构不变。
附图说明
图1为柱撑前的云母层间结构及（001）d值示意图；
图2为柱撑后的云母层间结构及（001）d值示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
1），以难溶性含钾云母原矿为原料，通过元素化学分析测出原矿中的含钾量w1，柱撑前云母层间结构及（001）d值示意图如图1所示；
2），按照难溶性含钾云母原矿含钾量：十八烷基三甲基溴化铵=1:1.5称取原料；加适量水使十八烷基三甲基溴化铵完全溶解，并与含钾云母原矿混合均匀；
3）置于60℃的恒温水浴，搅拌1h；
4），搅拌后过滤，滤清液为所提取的前期钾离子溶液；柱撑后云母层间结构及（001）d值示意图如图2所示，
5），过滤所得的固体不溶物，用饱和氯化钠溶液进行离子交换5次；
6），搅拌过滤，滤清液为所提取的后期钾离子溶液；
7），混合第4）步和第6）步所得滤清液，即得到目标产物钾离子溶液。
8），通过元素化学分析测得最后固体不容物中的含钾量w2，经过计算w1/w2得到脱钾率可以达到85%。
实施例2
1），以难溶性含钾云母原矿为原料，通过元素化学分析测出原矿中的含钾量w1；
2），按照难溶性含钾云母原矿含钾量：十八烷基三甲基溴化铵=1:2称取原料；加适量水使十八烷基三甲基溴化铵完全溶解，并与含钾云母原矿混合均匀；
3）置于60℃的恒温水浴，搅拌1h；
4），搅拌后过滤，滤清液为所提取的前期钾离子溶液；
5），过滤所得的固体不溶物，用饱和氯化钠溶液进行离子交换5次；
6），搅拌过滤，滤清液为所提取的后期钾离子溶液；
7），混合第四步和第六步所得滤清液，即得到目标产物钾离子溶液。
8），通过元素化学分析测得最后固体不容物中的含钾量w2，经过计算w1/w2得到脱钾率可以达到85%。
实施例3
1），以难溶性含钾云母原矿为原料，通过元素化学分析测出原矿中的含钾量w1；
2），按照难溶性含钾云母原矿含钾量：十八烷基三甲基溴化铵=1:2.5称取原料；加适量水使十八烷基三甲基溴化铵完全溶解，并与含钾云母原矿混合均匀；
3）置于60℃的恒温水浴，搅拌1h；
4），搅拌后过滤，滤清液为所提取的前期钾离子溶液；
5），过滤所得的固体不溶物，用饱和氯化钠溶液进行离子交换5次；
6），搅拌过滤，滤清液为所提取的后期钾离子溶液；
7），混合第四步和第六步所得滤清液，即得到目标产物钾离子溶液。
8），通过元素化学分析测得最后固体不容物中的含钾量w2，经过计算w1/w2得到脱钾率可以达到85%。

Claims (2)

1.一种含钾云母原矿中钾元素的提取方法，其特征在于：首先用有机柱撑剂处理含钾云母原矿，改变其晶体结构的层间微环境和层间距，然后用离子交换法得到钾离子溶液，具体步骤如下：
首先测得含钾云母原矿中钾元素含量，按照摩尔比云母原矿中钾元素含量：有机柱撑剂为1：1.5-2.5的比例称取原料，加水溶解有机柱撑剂后与云母原矿混合并开始反应；反应温度在60℃～80℃之间，搅拌时间在0.5～1h之间，反应完毕将产物搅拌、过滤，得到前期滤清液和固体不溶物；转用饱和氯化钠溶液与固体不溶物进行离子交换3～5次，搅拌、过滤得到后期滤清液；收集并混合前期及后期滤清液记得到目标产物钾离子溶液。
2.如权利要求1所述的一种含钾云母原矿中钾元素的提取方法，其特征在于所述的有机柱撑剂为十八烷基三甲基溴化铵。
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