CN103663505A

CN103663505A - 一种利用亚熔盐法处理钾长石矿以制备碳酸钾的方法

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Publication number: CN103663505A
Application number: CN201310603110.2A
Authority: CN
Inventors: 童跃进; 王颖; 彭茂钦; 黄金凤; 彭功权; 郭菊花; 关怀民
Original assignee: FUJIAN XINSHENG MINING INDUSTRY Co Ltd; Fujian Normal University
Current assignee: FUJIAN XINSHENG MINING INDUSTRY Co Ltd; Fujian Normal University
Priority date: 2013-11-23
Filing date: 2013-11-23
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-11-23
Also published as: CN103663505B

Abstract

本发明公开一种利用亚熔盐法处理钾长石矿以制备碳酸钾的方法，该方法包括钾长石矿在亚熔盐NaOH液相介质中进行反应，NaOH溶液与钾长石矿粉质量比为4:1~6:1；反应后酸化即得到含钾母液；含钾母液经酸化、过滤、蒸发结晶后获得纯化的碳酸钠和碳酸钾产品。本方法的反应温度为145~210℃，钾溶出率在98%以上。本发明从钾长石中提取可溶性钾的方法克服了以往工艺中存在的缺陷，综合利用钾长石中的钾、铝、硅元素，具有能耗低，工艺简单，无环境污染等特点，为中低品位钾长石矿的分解及深加工提出了一条新途径。

Description

一种利用亚熔盐法处理钾长石矿以制备碳酸钾的方法

技术领域

本发明属于矿产资源加工和无机金属化合物制备工艺技术领域，具体涉及一种亚熔盐法常压下处理钾长石矿制备碳酸钾的方法。

背景技术

钾长石是一种含钾的铝硅酸盐矿物（KAlSi₃O₈），是三个同质多象变体透长石、正长石和微斜长石的总称，理论上含K₂O 16.9%，SiO₂64.7%，Al₂O₃ 18.4%。我国钾长石资源主要分布在安徽、内蒙古、黑龙江、新疆、四川、山西等23个省区，目前已报道的钾长石矿源达60多个，其储量约达79.14 亿吨，按平均含量折算成氧化钾储量约为9.20亿吨。

钾长石矿是分布最广、储量最大的非水溶性钾资源。水溶性钾盐是钾肥的主要来源，是我国最紧缺的非金属矿产之一，我国目前已经探明的水溶性钾盐储量仅占世界总储量约1%。我国钾肥进口依存度达46.7%，钾肥的供给严重受制于国际市场，制约现代农业的可持续发展。另一方面，水溶性钾盐（以碳酸钾为例）是重要的无机化工基础原料。自20世纪70年代初我国开发成功并投入工业化生产以来，我国碳酸钾的需求量迅速逐年增长，应用日趋广泛：化学工业中大量用作化肥脱碳剂，工业气体中硫化氢、二氧化碳的清除剂；橡胶的防老剂；玻璃工业中被大量用于制造计算机显示器、电视机显像管玻壳、电子管、精密玻璃器皿及各种装饰用特殊玻璃；此外碳酸钾还被广泛应用于电焊条、油墨、照相药品、聚酯、炸药、制革、电镀、陶瓷、建材、水晶、钾肥皂以及医药生产等领域。

针对钾长石中所含的钾资源，通过钾长石深加工可以制取水溶性钾盐。以钾长石矿资源为基础，开发利用非水溶性钾资源，弥补我国钾资源严重短缺现状，具有十分重要的经济意义和战略意义。

针对钾长石中所含钾的深加工综合起来可分为：石灰石焙烧法、中温分解法、高温碱熔法、烧结法、低温分解法、微生物法等。其中烧结法和低温分解法是两种较为常用的方法。烧结法主要利用复合添加剂与钾长石锻烧，可在一定程度上降低反应温度，但反应仍需在600~850℃的反应炉中进行，能耗较大。低温分解法则主要是在低温（90~150℃）下使用硫酸及含氟助剂与钾长石反应，该法的特点是可综合利用钾长石，但钾溶出率较低、残渣对环境污染严重，不利于生产工业化。其他方法在技术和经济上都存在能量消耗大、成本高、工艺复杂、尾矿残渣多等缺点。

近年来，亚熔盐法作为高效清洁反应新系统和化工新过程被提出并得到应用。亚熔盐法的特点在于可专门针对难溶性矿物质实现高效分解，解决了我国矿产资源丰富但利用率低的现状。亚熔盐法用于矿物质的高效分解已有许多专利和文献报道。张懿等（Y Zhang. Green chemistry of chromate cleaner production[J].Chinese Journal of Chemistry.1999.17(3):258~266）建立了亚熔盐液相氧化-反应分离耦合-介质内循环的铬盐清洁生产工业新模式，将铬铁矿分解后分离出了铬酸钾晶体；李兰杰等（李兰杰等. 含钒尾渣NaOH亚熔盐浸出提钒[J].过程工程学报.2011,11(5)：747~754）研究了含钒尾渣NaOH亚熔盐法分解过程中主要反应因素对钒浸出率的影响规律，获得了最佳工艺参数，并对反应机理进行了探讨；钟莉等（钟莉，张亦飞.亚熔盐法回收赤泥[J] .中国有色金属学报.2008，18(1):70~73）采用亚熔盐法对赤泥中的Al₂O₃和Na₂O的回收进行研究，成功地在较低温的条件下综合回收赤泥中的Al₂O₃和Na₂O。中国专利200610007297X公开了一种由钛铁矿或高钛渣亚熔盐法清洁生产二氧化钛和六钛酸钾晶须的方法，该法是基于钛铁矿或高钛渣为原料在亚熔盐KOH液相介质中与空气发生气-液-固多相反应。但是，将亚熔盐用于分解钾长石矿的文献还未见报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种在保证高溶出率的前提下降低能耗、简化工艺且对环境更为友好的利用亚熔盐法处理钾长石矿以制备碳酸钾的新方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

1）将钾长石矿粉与氢氧化钠亚熔盐溶液以一定的配比混合，置于配有机械搅拌和冷凝回流的反应装置中，在一定温度和一定搅拌速率下进行反应；将反应产物进行抽滤并反复洗涤，向所得滤液中通入CO₂进行酸化中和，至溶液的pH为8~9为止，再次经过抽滤，所得液体即为含钾母液；

2）对含钾母液经多次加热蒸发、冷却、酸化、结晶，分离所得的滤液即为碳酸氢钾溶液；将所得碳酸氢钾溶液进行纯化后形成碳酸氢钾晶体，煅烧后即制得工业级碳酸钾成品。

本发明从含钾母液到制成工业级碳酸钾的过程是采用普通的方法和通用设备进行的。

在本发明方法中，钾长石矿经破碎、除杂，得到的钾长石精矿粉中K₂O重量百分比含量为7.53%~16.90%，优选K₂O重量百分比含量为7.53%~10.33%的中低品位钾长石矿粉，精粉粒度大于150目。

在本发明的方法中，所述的亚熔盐介质为NaOH水溶液，优选质量分数是50%~80%的NaOH水溶液。

在本发明的方法中，钾长石矿粉与NaOH亚熔盐溶液重量比为1:4.0~6.0，其中特别优选钾长石矿粉与质量分数是50%~80%的NaOH亚熔盐溶液重量比为1:4.0~6.0。

在本发明的方法中，固液混料的反应温度优选为145~210℃，反应时间优选为120~180min，搅拌速率高于300r/min，优选为400r/min以上。

本发明中的含钾母液酸化过程中生成的水合二氧化硅沉淀，可经过焙烧后得到白炭黑。

本发明中含钾母液在酸化后，分离出水合二氧化硅沉淀。过滤所得母液，在80~90℃条件下进行蒸发浓缩，当母液的pH=9~10时，有晶体析出，待溶液冷却后进行二次酸化，至pH=8~8.5时，进行过滤，分离出NaHCO₃晶体。分离出的NaHCO₃晶体经煅烧后的产品96~98%为优等纯碳酸钠，可作为工业级碳酸钠使用。以上蒸发、冷却、酸化、过滤的操作可以重复多次，至少两次，一般为4~6次，当然次数越多分离纯度越高，至NaHCO₃完全被分离出来后，最终过滤得到的液体即为高浓度的碳酸氢钾溶液。

本发明中的在纯化过程中，将碳酸氢钾溶液蒸发至pH可以是在10的左右值，优选为10，使部分不纯晶体析出，固液分离后的清液再次进行酸化，当至pH为8.5左右值，优选8.5时，再将滤液进行结晶、分离、烘干后即得到纯的KHCO₃晶体。

本发明中CO₂可回收利用，即在蒸发浓缩过程中产生的CO₂和纯化过程中产生的CO₂，经除尘净化后可循环使用。

该法克服了目前钾长石矿综合开发利用率低、耗能高、效益低等缺点，其工艺简单、无废气、废水、废渣排放，为中低品位钾长石矿的分解及深加工提出了一条新途径。

本发明上述所用的钾长石是一种含钾的铝硅酸盐矿物，具有稳定的硅铝、硅氧四面体结构。本发明选用K₂O重量百分比含量为7.53%~16.90%的钾长石粉，当然本发明的方法也可使用其它K₂O含量的钾长石粉。钾长石矿通常要在1150℃以上开始熔融，接近1400℃时完全熔融。因此，为了降低能耗，一般采用添加助剂的方法来分解钾长石，如常用的碱熔法、烧结法等。以钾长石-碳酸钠体系为例，钾长石的分解温度可降至750-850℃。一方面因碳酸钠的加入形成共熔体可降低体系的熔融温度，另一方面碳酸钠参加反应，即钾长石与碳酸钠发生固相分解反应导致稳定的硅（铝）氧结构发生破坏。其他低温分解法如钾长石－磷矿－磷酸体系，磷酸分解磷矿生成可溶于水的Ca(H₂PO4)₂和HF，HF可分解钾长石，Ca(H₂PO₄)₂也可与钾长石发生离子交换，使钾长石中钾转化为水溶性钾。又如在钾长石－氧化钙的水热体系中，在OH^-作用下，首先形成表面富硅贫铝的前驱聚合体；继而这些前驱聚合体发生分解，与溶液中的Ca²⁺作用，最终转变成为雪硅钙石。这些方法都可在较低的温度下进行，但需保证一定的压力，能耗较大；且引入其他组分导致后续分离的困难；其反应的废渣废液会对环境造成污染。本发明采用氢氧化钠亚熔盐体系分解钾长石，可在低温（低于200℃）常压下进行。碱溶液在亚熔盐区域产生高活性氧负离子和氢氧根离子，与钾长石晶格在界面发生O^2-交互取代作用，导致晶格畸变。同时，亚熔盐作为水溶液与熔盐中间态的非常规介质为整个反应提供了良好的流动环境，对反应物及产物均有一定的溶解能力，对反应体系起到良好的分散、传递作用，提高了反应速率。在良好的流动环境下钾长石晶格结构中的K⁺快速地向晶格外部扩散，从而分解钾长石矿实现提钾目的。

本发明研究表明，随着反应温度、碱溶液浓度、碱矿比、反应时间的增加，钾的溶出率迅速增大，但当超过一定值时钾溶出率变化不明显，这是因为温度增大亚熔盐介质粘度降低，所以亚溶盐介质流动性能好，反应介质与钾长石充分接触，分解过程效率提高，亚溶盐介质的活度增大，所以钾溶出率逐渐增加，当到条件最佳时，亚熔盐介质的活度最大，活性氧负离子最多，使钾的溶出率达到最大；但超过最佳温度点后，温度对亚溶盐介质的影响程度降低，所以钾溶出变化不明显。研究还发现，随搅拌速度增大钾溶出率增大，但影响较小．这是由于在最佳反应条件下，反应介质的流动性较好，液相可很好地与钾长石进行接触并高效反应，搅拌速度高于300r/min，优选为大于等于400r/min足以使钾长石和亚熔盐很好地反应。另外还发现，随着钾长石粒度减小，钾溶出率增大，当粒度小于0.1mm后，钾溶出率变化不大。这是因为随粒度减小，钾长石与亚熔盐介质接触面积增大，化学反应活性增高，导致分解过程强化，钾溶出率增大，所以，本发明选取粒度大于150目的钾长石进行研究。研究发现，本发明的亚熔盐溶液选用氢氧化钠亚熔盐溶液，其浓度为本领域常规浓度，在本发明中优选质量分数是 50%~80%的氢氧化钠溶液，当然其它浓度也可适用，只是效率非最佳。研究还发现，钾长石矿粉与NaOH亚熔盐溶液重量比为1:4.0~6.0，此时的NaOH浓度为本领域常规浓度，而当钾长石矿粉与质量分数是50%~80%的NaOH亚熔盐溶液重量比为1:4.0~6.0时，效果较佳。研究发现，本发明的在加温和搅拌下进行反应其温度和搅拌速度为本领域常规数值，当然较好的加温反应温度为145~210℃，反应时间为120~180min，而反应时间超过180min也可，但分解率影响不大，若少于2小时，也可使钾长石矿分解，但分解率会小于98%。

本发明提供的利用亚熔盐法常压分解钾长石的方法，其优点在于：

1、本发明使用NaOH亚熔盐法分解钾长石矿，其方法流程见图1，与传统分解方法相比，该法能在常压下进行，且具有很好的液相流动性，极大地强化了反应和传递，从而大幅度地降低了反应温度，缩短了反应时间，降低能耗的同时提高了生产效率；

2、本发明对钾长石矿的分解率可达98%以上，见图2为分解钾长石矿前后的XRD谱图。对其母液酸化、结晶、分离后，可制成工业级碳酸钠和碳酸钾，同时酸化后所产生的沉淀可用于制备白炭黑。所有酸化过程产生的CO₂尾气可回收利用，极大地提高了钾长石资源的利用率；

3、本发明工艺流程简单，生产过程无废水、废气、废渣排放，对环境更加友好，符合高效清洁生产的要求，工业实施可操作性强。

附图说明

图1为本发明一种亚熔盐法常压分解钾长石矿的方法的流程图。

图2为本发明分解钾长石矿前后的XRD谱比较图，图中a为分解前，b为分解后。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

本发明使用NaOH亚熔盐法分解钾长石矿，其方法的流程见图1，与传统分解方法相比，该法可在常压下进行，且具有很好的液相流动性，极大地强化了反应和传递，从而大幅度地降低了反应温度，缩短了反应时间，降低能耗的同时提高了生产效率；下述实施例证明本发明对钾长石矿的分解率可达98%以上，其分解钾长石矿前后的XRD谱比较图见图2，图中a为分解前，b为分解后。

实施例1

1）将K₂O重量百分比含量为7.53%的经过处理粉碎到200目的钾长石矿粉（即钾长石精粉）与质量分数为60%的NaOH溶液按重量比为1:5的比例混合，待搅拌均匀后，在搅拌速率为400r/min，反应温度为160℃的常压条件下反应130min；在室温下冷却后，将所得混合物过滤并反复洗涤，得到含钾滤液，其钾的溶出率为98.58%；将所得滤液转移至三口烧瓶中，向所得滤液通入CO₂进行酸化中和，酸化过程有白色沉淀产生，待溶液的pH降至8后停止反应，滤去沉淀（水合二氧化硅沉淀）；2）将过滤所得的澄清含钾母液在80℃下进行蒸发、结晶，并回收蒸发出的CO₂气体，经除杂净化后，可循环使用；在上述步骤2）的结晶步骤中待有少量晶体析出，母液的pH=9.5时，停止加热，在常温下对该母液进行CO₂的第二次酸化，至pH=8，将第二次酸化后的母液过滤，得到NaHCO₃结晶；就此按步骤2）的蒸发、结晶、酸化、过滤的操作重复5次，将其中的晶体NaHCO₃完全分离，该晶体烘干后经300℃煅烧制得工业级碳酸钠，成品纯度为96%；3）将步骤2）中过滤掉晶体NaHCO₃的滤液（即为高浓度的碳酸氢钾溶液）蒸发至pH=10，使部分不纯物析出，过滤后用CO₂对滤液再次进行酸化，至pH=8.5，再将酸化后的滤液在80℃下蒸发、结晶、分离、烘干，即可得到碳酸氢钾晶体；再对碳酸氢钾晶体在300℃煅烧，即可制得碳酸钾成品，其纯度为97%。

实施例2

1）将K₂O重量百分比含量为16%经过处理粉碎到200目的钾长石精粉与质量分数为80%的NaOH溶液按重量比为1:4的比例混合，待搅拌均匀后，置于带有搅拌器的冷凝回流装置中，在搅拌速率为400r/min，反应温度为210℃的常压条件下反应120min；在室温下冷却后，将所得混合物过滤并反复洗涤，得到含钾滤液，其钾的溶出率为98.25%；将所得滤液转移至三口烧瓶中，向所得滤液通入CO₂进行酸化中和，酸化过程有白色沉淀产生，待溶液的pH降至8后停止反应，滤去沉淀（水合二氧化硅沉淀）；；2）将过滤所得的澄清含钾母液在80℃下进行蒸发、结晶，并回收蒸发出的CO₂气体，经除杂净化后，可循环使用；在上述步骤2）的结晶步骤中待有少量晶体析出，母液的pH=9时，停止加热，在常温下对该母液进行CO₂的第二次酸化，至pH=8.5，将第二次酸化后的母液过滤，得到一次NaHCO₃结晶；就此按步骤2）的蒸发、结晶、酸化、过滤的操作重复8次，将其中的晶体NaHCO₃完全分离，烘干该晶体后经300℃煅烧制得工业级碳酸钠，产品纯度为96.5%；3）将步骤2）中过滤掉晶体NaHCO₃的滤液蒸发至pH=10，使部分不纯物析出，过滤后对滤液再次进行酸化，至pH=8.5，再将滤液在80℃下蒸发、结晶、分离、烘干，即可得到碳酸氢钾晶体；再对碳酸氢钾晶体进行煅烧，即可制得碳酸钾成品，纯度为96%。

实施例3

1）将K₂O重量百分比含量为7.53%经过处理粉碎到150目的钾长石精粉与质量分数为60%的NaOH溶液按重量比为1:4.5的比例混合，待搅拌均匀后，置于带有搅拌器的冷凝回流装置中，在搅拌速率为500r/min，反应温度为150℃的常压条件下反应135min；在室温下冷却后，将所得混合物过滤并反复洗涤，得到含钾滤液，其钾的溶出率为98.67%；将所得滤液转移至三口烧瓶中，向所得滤液通入CO₂进行酸化中和，酸化过程有白色沉淀产生，待溶液的pH降至8后停止反应，滤去沉淀（水合二氧化硅沉淀）；2）将过滤所得的澄清含钾母液在85℃下进行蒸发、结晶，并回收蒸发出的CO₂气体，经除杂净化后，可循环使用；在上述步骤2）的结晶步骤中待有少量晶体析出，母液的pH=9.5时，停止加热，在常温下对该母液进行CO₂的第二次酸化，至pH=8，将第二次酸化后的母液过滤，得到一次NaHCO₃结晶；就此按步骤2）的蒸发、结晶、酸化、过滤的操作重复6次，将其中的晶体NaHCO₃完全分离，该晶体烘干后经300℃煅烧制得工业级碳酸钠，产品纯度为95.5%；3）将步骤2）中所过滤掉晶体NaHCO₃的最后一次滤液蒸发至pH=10，使部分不纯物析出，过滤后对滤液再次进行酸化，至pH=8.5，再将滤液在80℃下蒸发、结晶、分离、烘干，即可得到碳酸氢钾晶体；再对碳酸氢钾晶体进行煅烧，即可制得碳酸钾成品，纯度为96%。

实施例4

1）将K₂O重量百分比含量为16.09%经过处理粉碎到200目的钾长石精粉与质量分数为50%的NaOH溶液按重量比为1:6的比例混合，待搅拌均匀后，置于带有搅拌器的冷凝回流装置中，在搅拌速率为400r/min，反应温度为145℃的常压条件下反应180min；在室温下冷却后，将所得混合物过滤并反复洗涤，得到含钾滤液，其钾的溶出率为98.06%；将所得滤液转移至三口烧瓶中，向所得滤液通入CO₂进行酸化中和，酸化过程有白色沉淀产生，待溶液的pH降至8后停止反应，滤去沉淀（水合二氧化硅沉淀）；2）将过滤所得的澄清含钾母液在80℃下进行蒸发、结晶，并回收蒸发出的CO₂气体，经除杂净化后，可循环使用；在上述步骤2）的结晶步骤中待有少量晶体析出，母液的pH=10时，停止加热，在常温下对该母液进行CO₂的第二次酸化，至pH=8.5，将第二次酸化后的母液过滤，得到一次NaHCO₃结晶；就此按步骤2）的蒸发、结晶、酸化、过滤的操作重复4次，将其中的晶体NaHCO₃完全分离，该晶体烘干后经300℃煅烧制得工业级碳酸钠，产品纯度为97.1%；3）将步骤2）中所过滤掉晶体NaHCO₃的滤液（即高浓度KHCO₃溶液）蒸发至pH=10，使部分不纯物析出，过滤后对滤液再次进行酸化，至pH=8.5，再将滤液在80℃下蒸发、结晶、分离、烘干，即可得到碳酸氢钾晶体；再对碳酸氢钾晶体进行煅烧，即可制得碳酸钾成品，纯度为96.4%。

实施例5

1）将K₂O重量百分比含量为10.53%经过处理粉碎到200目的钾长石精粉与质量分数为70%的NaOH溶液按重量比为1:5的比例混合，待搅拌均匀后，置于带有搅拌器的冷凝回流装置中，在搅拌速率为300r/min，反应温度为180℃的常压条件下反应140min；在室温下冷却后，将所得混合物过滤并反复洗涤，得到含钾滤液，其钾的溶出率为99.01%；将所得滤液转移至三口烧瓶中，向所得滤液通入CO₂进行酸化中和，酸化过程有白色沉淀产生，待溶液的pH降至8后停止反应，滤去沉淀（水合二氧化硅沉淀）；2）将过滤所得的澄清含钾母液在80℃下进行蒸发、结晶，并回收蒸发出的CO₂气体，经除杂净化后，可循环使用；在上述步骤2）的结晶步骤中待有少量晶体析出，母液的pH=9.5时，停止加热，在常温下对该母液进行CO₂的第二次酸化，至pH=8.3，将第二次酸化后的母液过滤，得到一次NaHCO₃结晶；就此按步骤2）的蒸发、结晶、酸化、过滤的操作重复5次，将其中的NaHCO₃晶体完全分离，该晶体烘干后经300℃煅烧制得工业级碳酸钠，产品纯度为97%；3）将步骤2）中所过滤掉晶体NaHCO₃的最后一次滤液蒸发至pH=10，使部分不纯物析出，过滤后对滤液再次进行酸化，至pH=8，再将滤液在80℃下蒸发、结晶、分离、烘干，即可得到碳酸氢钾晶体；再对碳酸氢钾晶体进行煅烧，即可制得碳酸钾成品，纯度为97.3%。

实施例6

1）将K₂O重量百分比含量为10.53%的经过处理粉碎到200目的钾长石精粉与质量分数为55%的NaOH溶液按重量比为1:5的比例混合，待搅拌均匀后，在搅拌速率为400r/min，反应温度为150℃的常压条件下反应135min；在室温下冷却后，将所得混合物过滤并反复洗涤，得到滤液，其钾的溶出率为98.79%；将所得滤液转移至三口烧瓶中，向所得滤液通入CO₂进行酸化中和，酸化过程有白色沉淀产生，待溶液的pH降至8后停止反应，滤去沉淀（水合二氧化硅沉淀）；2）将过滤所得的澄清含钾母液在80℃下进行蒸发、结晶，并回收蒸发出的CO₂气体，经除杂净化后，可循环使用；在上述步骤2）的结晶步骤中待有少量晶体析出，母液的pH=9.5时，停止加热，在常温下对该母液进行CO₂的第二次酸化，至pH=8，将第二次酸化后的母液过滤，得到一次NaHCO₃结晶；就此按步骤2）的蒸发、结晶、酸化、过滤的操作重复6次，将其中的NaHCO₃完全分离，该晶体烘干后经300℃煅烧制得工业级碳酸钠，成品纯度为95.89%；3）将步骤2）中所过滤掉晶体NaHCO₃的最后一次滤液蒸发至pH=10，使部分不纯物析出，过滤后对滤液再次进行酸化，至pH=8.5，再将滤液在80℃下蒸发、结晶、分离、烘干，即可得到碳酸氢钾晶体；再对碳酸氢钾晶体在300℃煅烧，即可制得碳酸钾成品，其纯度为96.04%。

实施例7

1）将K₂O重量百分比含量为13.67%的经过处理粉碎到180目的钾长石精粉与质量分数为65%的NaOH溶液按重量比为1:5的比例混合，待搅拌均匀后，在搅拌速率为400r/min，反应温度为170℃的常压条件下反应125min；在室温下冷却后，将所得混合物过滤并反复洗涤，得到滤液，其钾的溶出率为98.87%；所得滤液转移至三口烧瓶中，向所得滤液通入CO₂进行酸化中和，酸化过程有白色沉淀产生，待溶液的pH降至8后停止反应，滤去沉淀（水合二氧化硅沉淀）；2）将过滤所得的澄清含钾母液在80℃下进行蒸发、结晶，并回收蒸发出的CO₂气体，经除杂净化后，可循环使用；在上述步骤2）的结晶步骤中待有少量晶体析出，母液的pH=9时，停止加热，在常温下对该母液进行CO₂的第二次酸化，至pH=8，将第二次酸化后的母液过滤，得到一次NaHCO₃结晶；就此按步骤2）的蒸发、结晶、酸化、过滤的操作重复6次，将其中的NaHCO₃完全分离，该晶体烘干后经300℃煅烧制得工业级碳酸钠，成品纯度为96.39%；3）将步骤2）中所过滤掉晶体NaHCO₃的最后一次滤液蒸发至pH=10，使部分不纯物析出，过滤后对滤液再次进行酸化，至pH=8.5，再将滤液在80℃下蒸发、结晶、分离、烘干，即可得到碳酸氢钾晶体；再对碳酸氢钾晶体在300℃煅烧，即可制得碳酸钾成品，其纯度为96.24%。

实施例8

实施例1中分解钾长石滤液经CO₂酸化后所得白色沉淀为水合二氧化硅，将其打浆后在105℃下烘干，400℃焙烧30min，即可得到无定形二氧化硅，即白炭黑产品。

Claims

1.一种亚熔盐法常压分解钾长石矿以制备碳酸钾的方法，其特征在于，步骤如下：

1）将钾长石矿粉与氢氧化钠亚熔盐溶液按配比混合，置于配有机械搅拌和冷凝回流的反应器中，在加温和搅拌下进行反应；将反应后的浆料进行抽滤并反复洗涤，向所得滤液中通入CO₂进行酸化中和，至中和后溶液的pH为8~9，然后采用循环式真空水泵进行过滤，过滤后的液体即为含钾母液；

2）对含钾母液经加热蒸发、冷却、酸化、结晶，分离所得的滤液即为碳酸氢钾溶液；将所得碳酸氢钾溶液进行纯化后形成碳酸氢钾晶体，煅烧后即制得工业级碳酸钾成品。

2.根据权利要求1所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述步骤1）中的钾长石矿粉为K₂O重量百分比含量为7.53%~16.09%的低中品位钾长石粉，粒径大于150目。

3.根据权利要求1所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述的氢氧化钠亚熔盐溶液的质量分数是 50%~80%。

4.根据权利要求1所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述的钾长石矿粉与质量分数是50%~80%的氢氧化钠亚熔盐溶液的重量比为1:4.0~6.0。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述的反应温度为145~210℃，反应时间为120~180min。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述步骤1）的CO₂酸化中和获得的沉淀，经过焙烧后得到白炭黑。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述步骤2）的含钾母液在80~90℃条件下进行蒸发浓缩，当所述母液的pH=9~10时，有晶体析出，过滤析出晶体后剩下的滤液待溶液冷却后进行二次酸化，至pH=8~8.5时，进行过滤，分离出NaHCO₃晶体。

8.根据权利要求7所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述的蒸发、冷却、酸化、过滤的操作需步骤重复至少2次，使NaHCO₃完全被分离出来，最终过滤得到的液体即为高浓度的碳酸氢钾溶液。

9.根据权利1或7要求所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述的碳酸氢钾溶液的纯化过程是：将碳酸氢钾溶液蒸发至pH=10左右，使部分不纯晶体析出，固液分离后的清液再次进行酸化，至pH=8.5左右，再将滤液进行结晶、分离、烘干后即得到纯的KHCO₃晶体。

10.根据权利要求7或8所述的亚熔盐法常压分解钾长石矿制备碳酸钾的方法，其特征在于：所述的蒸发浓缩产生的CO₂和纯化过程中产生的CO₂，经除尘净化后循环使用于酸化或者纯化步骤。