CN103864496B - 一种用钾长石制备钾肥的工艺 - Google Patents

一种用钾长石制备钾肥的工艺 Download PDF

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Abstract

一种用钾长石制备钾肥的工艺，包括以下步骤：（1）将钾长石矿磨细至-100－-400目；（2）将钾长石矿与质量浓度为20－60wt%的强碱溶液混合均匀，然后在高压反应釜容器内进行水热反应；（3）加入相当于原钾长石矿粉质量1－10倍的水进行溶浸，搅拌0.5－24h；（4）往液相中加入能提供高氯酸根离子的化合物，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出；（5）往高氯酸钾沉淀中加入无机酸，搅拌反应；（6）将高氯酸，返回步骤（4）循环利用。本发明能耗低；工艺流程短，设备简单，投资低，生产成本低；高氯酸的循环使用，降低了成本，减少了环境污染；钾离子收率高达93%；能有效去除杂质，同时排除大量的硅、钠等离子的干扰。

Description

一种用钾长石制备钾肥的工艺
技术领域
本发明涉及一种制备钾肥的工艺，尤其是涉及一种用水热碱法分解钾长石制备钾肥的工艺。
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，限制了钾长石的开发利用。
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的方法。
但水热碱法分解钾长石得到的母液成分复杂，含有大量硅与碱性物质，少量铝、铁等杂质，从该分解母液中制得合格的钾肥的关键技术一直未能得到有效突破。
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，提供一种能有效去除杂质，成本低的用钾长石分解后的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，一种用钾长石制备钾肥的工艺，包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-100－-400目；
（2）将经步骤（1）磨细后的钾长石矿，与质量浓度为20－60wt%（优选30－45wt%）的强碱溶液，按质量比为1.0:0.5－2.5（优选1:0.7－1.0）的比例混合均匀，然后在高压反应釜容器内进行水热反应，反应温度为100℃－300℃（优选200℃－250℃），压力为2MPa－6MPa，反应时间为1h－24h（优选4－8h）；
所述强碱溶液优选氢氧化钠溶液；
（3）往步骤（2）反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉质量1－10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，然后固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入能提供高氯酸根离子的化合物溶液，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出，直至溶液中停止析出高氯酸钾沉淀时，停止加入提供高氯酸根离子的化合物溶液，过滤，得高氯酸钾；
所述能提供高氯酸根离子的化合物溶液优选高氯酸或高氯酸盐溶液；
所述高氯酸或高氯酸盐溶液的质量浓度优选5wt%－80wt%；
所述高氯酸盐优选高氯酸钠、高氯酸铵、高氯酸镁等的一种或几种；
（5）往步骤（4）得到的高氯酸钾沉淀中加入无机酸，搅拌反应，生成相应的钾肥与高氯酸，直至溶液中钾肥转化完成时，停止加入无机酸，过滤，得相应的钾肥及滤液即高氯酸溶液；
所述无机酸优选盐酸或硫酸；
（6）将步骤（5）得到的高氯酸溶液，返回步骤（4）循环利用。
本发明通过加入高氯酸根离子，将水热碱法分解钾长石得到的母液中的钾离子以高氯酸钾沉淀方式分离出来，然后往高氯酸钾沉淀中分别加入不同的无机酸，即可制备得到不同品种的钾肥；由于得到的高氯酸溶液中含有少量钾离子，当该高氯酸溶液返回步骤（4）时，不仅可循环利用高氯酸，还可回收其中的钾离子，增大钾离子收率。
本发明的有益效果是：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）高氯酸的循环使用，降低了成本，减少了环境污染；4）本发明钾离子（以K2O计）收率可高达93%；5）能有效去除杂质，同时排除大量的硅、钠等离子的干扰。
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：
（1）将钾长石矿磨细至-100目；
（2）将经步骤（1）磨细后的钾长石矿，与质量浓度为40wt%的氢氧化钠溶液，按质量比为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200℃，压力为2MPa，反应时间为4h；
（3）往步骤（2）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；
（4）往步骤（3）所得液相中加入重量相当于原料钾长石0.2倍的高氯酸溶液，高氯酸溶液的质量浓度为30%，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出，过滤，得高氯酸钾；
（5）往步骤（4）得到的高氯酸钾沉淀中加入相当于高氯酸钾沉淀质量0.8倍的质量浓度为35wt%的盐酸，搅拌反应，生成氯化钾与高氯酸，过滤分离，得高氯酸与氯化钾；
（6）将步骤（5）得到的高氯酸，返回步骤（4）循环利用。
本实施例所得氯化钾肥料，产品质量符合国标GB6549-2011合格品要求，钙镁合量为1.0%，氯化钠含量为3.7%；K2O收率为86wt%。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-200目；
（2）将经步骤（1）磨细后的钾长石矿，与质量浓度为60wt%的氢氧化钠溶液按质量比为1:0.7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质量3倍的水进行溶浸，搅拌1h，得到物料进行固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入重量相当于钾长石用量0.6倍的高氯酸钠溶液，所述高氯酸钠溶液的质量浓度为30%，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出，过滤，得高氯酸钾；
（5）往步骤（4）得到的高氯酸钾沉淀中加入相当于高氯酸钾沉淀质量1倍的98wt%硫酸，搅拌反应，生成硫酸钾与高氯酸，过滤分离，得高氯酸溶液与硫酸钾；
（6）将步骤（5）得到的高氯酸，返回步骤（4）循环利用。
钾肥经过滤，干燥制得合格硫酸钾。
本实施例K2O收率为90%。产品质量符合国标GB20406-2006合格品要求，钙镁合量1.1%，氯离子含量1.8%。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-400目，
（2）将经步骤（1）磨细后的钾长石矿，与质量浓度为20wt%的氢氧化钠溶液按质量比为1:2.0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6MPa，反应时间为1h；
（3）往步骤（2）反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉质量1.2倍的水进行溶浸，充分搅拌，搅拌6h，得到物料进行固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入重量相当于钾长石0.8倍的高氯酸铵溶液，所述高氯酸铵溶液质量浓度为20%，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出，过滤，得高氯酸钾；
（5）往步骤（4）得到的高氯酸钾沉淀中加入相当于高氯酸钾沉淀质量1.2倍的98wt%硫酸，搅拌反应，生成硫酸钾与高氯酸，过滤分离，得高氯酸与硫酸钾；
（6）将步骤（5）得到的高氯酸，返回步骤（4）循环利用。
本实施例钾肥经过滤，干燥制得合格硫酸钾。
K2O收率为93%。产品质量符合国标GB20406-2006合格品要求，钙镁合量为1.1%，氯离子含量为1.8%。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-100目；
（2）将经步骤（1）磨细后的钾长石矿，与质量浓度为40wt%的碳酸钠溶液，按质量比为1:0.7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4MPa，反应时间为6h；
（3）往步骤（2）反应得到的物料中加入相当于原钾长石矿粉质量5倍的水进行溶浸，充分搅拌，搅拌12h，得到物料进行固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入重量相当于钾长石用量0.8倍的高氯酸溶液，所述高氯酸溶液质量浓度为20%，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出，过滤，得高氯酸钾；
（5）往步骤（4）得到的高氯酸钾沉淀中加入相当于高氯酸钾沉淀质量1.2倍的质量浓度为45wt%的硝酸，搅拌反应，生成硝酸钾与高氯酸，过滤分离，得高氯酸与硝酸钾；
（6）将步骤（5）得到的高氯酸，返回步骤（4）循环利用。
本实施例钾肥干燥制得合格硝酸钾。产品质量符合国标GB1918-2011合格品要求，钙镁合量为1.0%。
K2O收率为89%。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-300目；
（2）将经步骤（1）磨细后的钾长石矿，与质量浓度为40wt%的氢氧化钠溶液按质量比为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100℃，压力为4MPa，反应时间为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质量10倍的水进行溶浸，搅拌24h，得到物料进行固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入相当于钾长石重量0.8倍的高氯酸溶液，所述高氯酸溶液质量浓度为20%，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出，过滤，得高氯酸钾；
（5）往步骤（4）得到的高氯酸钾沉淀中加入相当于高氯酸钾沉淀质量1.2倍的质量浓度为45wt%硝酸，搅拌反应，生成硝酸钾与高氯酸，过滤分离，得高氯酸与相应的钾肥；
（6）将步骤（5）得到的高氯酸，返回步骤（4）循环利用。
本实施例钾肥经过滤，干燥制得合格硝酸钾。产品质量符合国标GB1918-2011合格品要求，钙镁合量为1.1%。
本实施例K2O收率为91%。

Claims (8)

1.一种用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将钾长石矿磨细至-100目；
（2）将经步骤（1）磨细后的钾长石矿，与质量浓度为20－60wt%的强碱溶液，按质量比为1.0:0.5－2.5的比例混合均匀，然后在高压反应釜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质量1－10倍的水进行溶浸，搅拌0.5－24h，将可溶性钾盐溶解至液相，然后固液分离；
（4）往步骤（3）所得液相中加入能提供高氯酸根离子的化合物溶液，搅拌反应，使钾离子以高氯酸钾的形式沉淀析出，直至溶液中停止析出高氯酸钾沉淀时，停止加入提供高氯酸根离子的化合物溶液，过滤，得高氯酸钾；
（5）往步骤（4）得到的高氯酸钾沉淀中加入无机酸，搅拌反应，生成相应的钾肥与高氯酸，至溶液中钾肥转化完成时，停止加入无机酸，过滤，得高氯酸与相应的钾肥；
（6）将步骤（5）得到的高氯酸，返回步骤（4）循环利用；
步骤（4）中，所述能提供高氯酸根离子的化合物溶液为高氯酸或高氯酸盐溶液；所述高氯酸或高氯酸盐溶液的质量浓度为5wt%－80wt%。
2.根据权利要求1所述的用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述强碱溶液质量浓度为30－45wt%。
3.根据权利要求1或2所述的用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（2）中，钾长石矿与强碱溶液质量比为1:0.7－1.0。
4.根据权利要求1或2所述的用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（2）中，反应温度为200℃－250℃。
5.根据权利要求1或2所述的用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（2）中，反应时间为4－8h。
6.根据权利要求1或2所述的用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（2）中，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求1或2所述的用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，所述高氯酸盐为高氯酸钠、高氯酸铵、高氯酸镁中的一种或几种。
8.根据权利要求1或2所述的用钾长石制备钾肥的工艺，其特征在于，步骤（5）中，所述无机酸为盐酸或硫酸。
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