CN103864472B - 一种吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺，包括以下步骤：（1）将钾长石矿磨细至-100~-400目；（2）将钾长石矿物磨细后，与强碱溶液混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应；（3）加入水进行溶浸，搅拌0.5~24h，固液分离；（4）加入相当于原料钾长石质量0.2~1倍的沸石，搅拌0.5~4h使沸石吸附钾离子析出；（5）将步骤（4）所得吸附了钾离子的沸石，加入无机酸或钠盐溶液，搅拌1h~24h，然后固液分离；（6）将固相，清水洗涤2次，100~300℃烘干0.5~4h，循环利用；（7）将步骤（5）所得液相，蒸发结晶，制得合格钾肥。本发明实现了较低温度下钾长石分解，降低了能耗；工艺流程短，设备简单，投资低，生产成本低。

Description

一种吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺
技术领域
本发明涉及一种钾长石分解母液制备钾肥的工艺，尤其是涉及一种吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺。
背景技术
我国钾盐矿资源贫乏，但钾长石资源丰富，分布广泛，储量大，且含钾量较高，一般大于10%（以氧化钾计），是进行综合利用生产钾盐的较理想原料。钾长石矿是Si~AL~O架状结构、其分子式为K[AlSi3O8]，它的组成是网状结构，极其稳定，常温常压下几乎不被酸、碱所分解，因此，钾长石的开发利用受到限制。
目前已有大量的文献资料对钾长石的开发利用进行介绍，比较经典的分解钾长石方法为高温煅烧、离子交换、氢氟酸分解法等，但由于这些方法均存在工艺能耗高，污染严重，经济成本高，工艺复杂等缺陷，都无法得到工业上的应用。水热碱法是目前公认的比较有工业应用前途的分解钾长石方法。水热碱法得到的分解母液含有大量硅、钾与碱性物质，少量铝、铁等杂质，本发明针对水热碱法得到的分解母液，提出一种采用吸附法制备钾肥的工艺路线。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种工艺流程短，设备简单，投资低，生产成本低的吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺，包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-100~-400目；
（2）将钾长石矿物磨细后，与质量浓度为20wt%~60wt%的强碱（优选氢氧化钠）溶液按质量比为，钾长石:强碱溶液=1.0:0.5~2.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为100℃~300℃，压力为2MPa~6MPa，反应时间为1h~24h（优选4~8h）；
（3）往步骤（2）反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉的质量0.5~10倍（优选1~3倍）的水进行溶浸，搅拌0.5~24h，将可溶性钾盐溶解至液相，固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入相当于原料钾长石质量0.2~1倍的沸石，搅拌0.5~4h使沸石吸附钾离子析出；固液分离，分离出吸附有钾离子的沸石；
（5）往步骤（4）所得吸附有钾离子的沸石中加入相当于沸石质量0.8~1.2倍的质量浓度为5wt%~49wt%的无机酸或钠盐溶液，搅拌1h~24h（优选1.5h~4h），将沸石吸附的钾离子转移到液相中，然后固液分离；
（6）将步骤（5）所得固相用清水洗涤，然后于100~300℃烘干0.5~4h，再返回步骤（4）循环利用；
（7）将步骤（5）所得液相，蒸发结晶，制得合格钾肥。
进一步，步骤（3）中，所述溶浸所用的水，也可用低钾或低硅母液代替。
进一步，步骤（5）中，所述沸石为斜发沸石、丝光沸石、方沸石、菱沸石中的一种或几种。
进一步，步骤（5）中，所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。
进一步，步骤（5）中，所述钠盐溶液为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中的一种或几种。
本发明以水热碱法分解钾长石后的母液为原料，通过加入不同无机酸或钠盐溶液，可在步骤（5）中制备不同品种的钾肥；在步骤（6）得到沸石，通过活化后可循环利用。
研究表明，沸石可以选择性的吸附钾离子，而排除大量硅与碱性物质，少量铝、铁等杂质的吸附。
本发明的优点在于：1）实现了较低温度下钾长石分解，降低了能耗；2）工艺流程短，设备简单，投资低，生产成本低；3）沸石循环使用，降低了成本；4）本发明工艺钾离子（以K2O计）收率高达85%。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
将钾长石矿磨细至-100目；将钾长石矿物磨细后，与质量浓度为20wt%的氢氧化钠溶液按钾长石:强碱溶液质量比为1:0.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为100℃，压力为2MPa，反应时间为4h；往反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉质量0.5倍的水进行溶浸，搅拌0.5h；得到物料进行固液分离，往所得液相中加入相当于原料钾长石质量0.2倍的沸石，搅拌4h，使沸石充分吸附钾离子析出；固液分离，将得到的吸附了钾离子的沸石，加入相当于沸石质量0.8倍的质量浓度为35wt%的盐酸，搅拌1h，过滤分离，滤液蒸发结晶，干燥制得氯化钾；沸石通过清水洗涤两次，在100℃下烘4h，循环使用。
本实施例K2O收率为76wt%。氯化钾产品质量符合国标GB6549~2011合格品要求，K2O含量为57%,钙镁合量为3%。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
将钾长石矿磨细至-100目，将钾长石矿物磨细后，与质量浓度为40wt%的氢氧化钠溶液按钾长石:强碱溶液质量比为1:1.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为200℃，压力为4MPa，反应时间为1h；反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉质量3倍的水进行溶浸，搅拌5h；得到物料进行固液分离，往液相中加入相当于原料钾长石质量0.6倍的沸石，搅拌2h，使沸石吸附钾离子析出；固液分离，将得到的吸附后沸石与相当于沸石质量1倍的质量浓度为49wt%的硫酸溶液混合，搅拌12h过滤分离，滤液蒸发结晶，干燥制得硫酸钾；沸石通过清水洗涤两次，在120℃下烘干3h，循环使用。
本实施例K2O收率为82wt%。硫酸钾产品质量符合国标GB20406~2006合格品要求，K2O含量为57%,钙镁合量为3%。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
将钾长石矿磨细至-200目，将钾长石矿物磨细后，与质量浓度为60wt%的氢氧化钠溶液按钾长石:强碱溶液质量比为1:2.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为300℃，压力为6MPa，反应时间为24h；往反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉的质量10倍的水进行溶浸，搅拌0.5h；得到物料进行固液分离，往所得液相中加入相当于原料钾长石质量0.8倍的沸石，搅拌0.5h，使沸石充分吸附钾离子析出；固液分离，将得到的吸附了钾离子的沸石与相当于沸石质量的1.2倍的质量浓度25wt%硫酸溶液混合，搅拌12h过滤分离，滤液蒸发结晶，干燥制得硫酸钾；沸石通过清水洗涤两次，在150℃下烘2h，循环使用。
本实施例K2O收率为85wt%。硫酸钾产品质量符合国标GB20406~2006合格品要求，K2O含量为50%,钙镁合量为3%。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
将钾长石矿磨细至-400目，将钾长石矿物磨细后，与质量浓度为40wt%的氢氧化钾溶液按钾长石:强碱溶液质量比为1:1.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为200℃，压力为4MPa，反应时间为4h；反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉质量1倍的水进行溶浸，搅拌0.5h，得到物料进行固液分离；往所得液相中加入相当于原料钾长石质量1倍的沸石，搅拌2h，使沸石充分吸附钾离子析出；固液分离，将得到的吸附了钾离子的沸石与相当于沸石质量的1.2倍量质量浓度为45wt%的硝酸溶液混合，搅拌24h，过滤分离，滤液蒸发结晶，干燥制得硝酸钾；沸石通过清水洗涤两次，在300℃下烘干0.5h，循环使用。
本实施例K2O收率为81wt%。产品质量符合国标GB1918~2011合格品要求，硝酸钾含量为99%。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
将钾长石矿磨细至-400目，将钾长石矿物磨细后，与质量浓度为40wt%的氢氧化钾溶液按钾长石:强碱溶液质量比为1:1.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为200℃，压力为4MPa，反应时间为4h；反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉质量1倍的水进行溶浸，搅拌0.5h，得到物料进行固液分离；往所得液相中加入相当于原料钾长石质量1倍的沸石，搅拌2h，使沸石充分吸附钾离子析出；固液分离，将得到的吸附了钾离子的沸石与相当于沸石质量的1.2倍量质量浓度为45wt%的硝酸钠溶液混合，搅拌24h，过滤分离，滤液蒸发结晶，干燥制得硝酸钾；沸石通过清水洗涤两次，在300℃下烘干0.5h，循环使用。
本实施例K2O收率为80wt%。产品质量符合国标GB1918~2011合格品要求，硝酸钾含量为99%。

Claims (6)

1.一种吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-100目；
（2）将钾长石矿物磨细后，与质量浓度为20wt%~60wt%的强碱溶液按质量比为，钾长石:强碱溶液=1.0:0.5~2.5的比例混合均匀，然后在高压容器内进行水热反应，反应温度为100℃~300℃，压力为2MPa~6MPa，反应时间为1h~24h；
（3）往步骤（2）反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉的质量0.5~10倍的水进行溶浸，搅拌0.5~24h，将可溶性钾盐溶解至液相，固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入相当于原料钾长石质量0.2~1倍的沸石，搅拌0.5~4h使沸石吸附钾离子析出；固液分离，分离出吸附有钾离子的沸石；
（5）往步骤（4）所得吸附有钾离子的沸石中加入相当于沸石质量0.8~1.2倍的质量浓度为5wt%~49wt%的无机酸或钠盐溶液，搅拌1h~24h，将沸石吸附的钾离子转移到液相中，然后固液分离；
（6）将步骤（5）所得固相用清水洗涤，然后于100~300℃烘干0.5~4h，再返回步骤（4）循环利用；
（7）将步骤（5）所得液相，蒸发结晶，制得合格钾肥；
步骤（2）中，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
2.根据权利要求1所述的吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（2）中，反应时间为4~8h。
3.根据权利要求1或2所述的吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（5）中，所述沸石为斜发沸石、丝光沸石、方沸石、菱沸石的一种或几种组合。
4.根据权利要求1或2所述的吸附法由钾长石分解母液制备钾肥工艺，其特征在于，步骤（3）溶浸所用的水，用低钾或低硅母液代替。
5.根据权利要求1或2所述的吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（5）中，所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的吸附法由钾长石分解母液制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（5）中，所述钠盐溶液为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中的一种或几种。
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