CN109319792A - 一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法 - Google Patents

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Abstract

一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法，该方法包括以下步骤：(1)将钾长石矿破碎、磨细后与氢氧化钠混合焙烧；(2)焙烧熟料浸出、过滤得到硅酸钠溶液和钾霞石；(3)硅酸钠溶液采用除杂、深度净化、碳酸化分解，得到高纯二氧化硅；(4)再通过高温晶化得到高纯石英砂；(5)钾霞石经硫酸酸化、水浸、沉铝，得到氢氧化铝粉体；(6)氢氧化铝煅烧制备氧化铝；(7)结晶沉铝后的溶液，得到硫酸钾铵复合肥。本发明方法工艺流程简单，设备要求不高，生产成本较低，实现了钾长石矿中硅、铝、钾高附加值的综合利用，整个工艺过程不会对环境造成二次污染，符合绿色化工业生产的要求。

Description

一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法
技术领域
本发明属于矿产资源高效利用领域，具体涉及一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法。从钾长石矿中提取硅、铝、钾，制备高纯石英砂、氧化铝、硫酸钾铵产品，实现钾长石矿资源综合开发利用。
背景技术
随着我国农业生产条件的不断改善，氮、磷肥施用量的日益增加，农作物产量在不断提高，土壤中的钾素迅速减少。据中国农业科学院对我国土地情况的调查，缺钾已成为许多地区农作物增产的主要制约因素。我国是可溶性钾严重缺乏的国家，仅占世界总储量的0.63％。但以钾长石为主的非可溶性钾资源却十分丰富，因此利用钾长石开展提钾工艺的研究是有必要的。
目前处理钾长石矿制取钾肥的工艺，综合起来可分为：高温挥发法、熔盐离子交换法、焙烧法、水热分解法、高压水化法和低温分解法等。
高温挥发法能耗高，回收以蒸气形式的钾较为困难，且经济效益低。熔盐离子交换法最大的缺点是滤渣排放量大，且没有工业利用价值。高压水化法工艺流程复杂，对设备要求高。水热分解法所需液体量较大，对后续制备含钾产品时蒸发能耗高。低温分解法产生大量氟化氢和氨气，造成设备腐蚀和环境污染。
因此，探索一条绿色化高附加值综合利用钾长石的工艺，并满足节约资源和环境友好具有重要的实际意义和应用价值。
发明内容
针对钾长石矿未能合理利用的现状，本发明提供一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：
一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法，包括如下步骤：
(1)研磨：将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，得到钾长石矿粉体；
(2)混料：按物质的量比，钾长石矿粉体:氢氧化钠＝1:(0.8～1.5)，将钾长石矿粉体与氢氧化钠均匀混合，得到混合物料；
(3)焙烧：将混合物料在400～600℃焙烧，保温0.5～3h，得到焙烧熟料；
(4)浸出：将焙烧熟料加入2～5倍质量的水或氢氧化钠溶液浸出，在50～95℃下搅拌10～80min；
(5)过滤：将步骤(4)得到的浸出物料过滤分离，滤液为含硅酸钠的溶液，滤渣为钾霞石，钾霞石进行洗涤、干燥；
(6)除杂：将步骤(5)过滤得到的硅酸钠溶液中加入除杂剂，并采用水热处理对溶液中微量的铝、铁、钛、镁、锰、锌进行除杂，控制水热温度120～140℃，反应时间10～16h；
(7)深度净化：向步骤(6)除杂后的溶液中加入EDTA掩蔽剂，除去溶液中多余的钙、铵阳离子；
(8)碳酸化分解：将步骤(7)得到的深度净化的硅酸钠溶液进行碳酸化分解，溶液中加入表面活性剂溶液，温度保持30～80℃，通入CO2气体保持流速2～10mL/min，当溶液pH值达到8.5～9.0，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂；
(9)酸化：按物质的量比，钾霞石:硫酸＝1:(0.8～1.5)，将步骤(5)得到的钾霞石与质量分数70％～98％的硫酸均匀混合，反应10～60min；
(10)水浸：将步骤(9)得到的物料加入2～5倍质量的水浸出，在50～95℃下搅拌10～60min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品；
(11)沉铝：将步骤(10)得到的滤液温度保持在50～90℃，用碳酸氢铵或碳酸铵调节溶液pH在4.0～6.0，搅拌1～2h，溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤得到氢氧化铝粉体和含硫酸钾、硫酸铵的溶液；
(12)煅烧：将步骤(11)得到的氢氧化铝粉体洗涤、干燥后，煅烧制备氧化铝；
(13)结晶：将步骤(11)得到的硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的浸出母液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
所述步骤(2)中，钾长石矿粉体与氢氧化钠的物质的量比，以钾长石矿粉体中的二氧化硅与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，钾长石矿粉体:氢氧化钠＝1:(0.8～1.5)。
所述步骤(4)中，氢氧化钠溶液的浓度≤0.5mol/L。
所述步骤(6)中，除杂剂为氯化钙、氧化钙或硅酸钙中的一种，浓度为0.1～1g/L。
所述步骤(8)中，表面活性剂溶液为CTAB或DTAC中的一种，浓度为0.1～1g/L。
所述步骤(9)中，钾霞石与硫酸的物质的量比，以钾霞石中的氧化铝、氧化钾与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸＝1:(0.8～1.5)。
步骤(2)涉及的化学反应为：
KAlSi3O8+4NaOH＝KAlSiO4+2Na2SiO3+2H2O
SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2O
步骤(8)涉及的化学反应为：
Na2SiO3+CO2+nH2O＝Na2CO3+SiO2·nH2O↓
步骤(9)涉及的化学反应为：
KAlSiO4+4H+＝K++Al3++H4SiO4↓
步骤(11)涉及的化学反应为：
Al2(SO4)3+3(NH4)2CO3+3H2O＝3(NH4)2SO4+2Al(OH)3↓+3CO2↑
Al2(SO4)3+6NH4HCO3＝3(NH4)2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑
本发明的有益效果：
(1)本发明的方法简单易行，提出了高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾制备高纯石英砂、氧化铝及钾铵复合肥的新型工艺路线，有效解决钾长石中主要元素硅、铝、钾的高附加值应用，为钾长石矿高附加值综合利用开辟了一条新途径；
(2)本发明的核心是高纯石英砂的制备，通过中温焙烧提取硅酸钠形式的二氧化硅，在经除杂、深度净化、碳酸化分解，高温晶化等步骤得到目的产品；矿石中的铝、钾在钾霞石中富集；一方面有利于氧化铝和铵钾复合肥后续制备，另一方面能解决矿石中大量二氧化硅的工业化应用，减少资源的浪费及渣的排放。
附图说明
图1一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法的工艺流程图。
具体实施方式
结合实施例介绍一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法，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。
结合图1的工艺流程图。
所用钾长石矿组成为：SiO2 69.45％、Al2O3 15.72％、K2O 7.99％、Na2O 3.28％，其它96.44％余量。
实施例1
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:1.5，将混好的物料在400℃焙烧，保温3h。
将反应后得到的焙烧熟料加入3倍质量的0.5mol/L的氢氧化钠溶液溶出，在50℃下搅拌40min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂氧化钙，控制其浓度为0.1g/L后放置反应釜中，在温度120℃条件下水热16h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂CTAB控制其浓度为0.5g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持40℃，通入CO2气体保持流速4mL/min，当溶液pH值达到8.5，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数98％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:1.2，反应10min。
将酸化反应后得到的熟料加入3倍质量的水溶出，在60℃下搅拌30min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在60℃，用碳酸氢铵调节溶液pH在6.0，搅拌反应1h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
实施例2
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:1.2，将混好的物料在500℃焙烧，保温1.5h。
将反应后得到的焙烧熟料加入4倍质量的0.3mol/L的氢氧化钠溶液溶出，在60℃下搅拌80min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂氯化钙，控制其浓度为0.1g/L后放置反应釜中，在温度160℃条件下水热10h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂DTAC控制其浓度为0.8g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持80℃，通入CO2气体保持流速6mL/min，当溶液pH值达到9.0，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数70％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:1.5，反应20min。
将酸化反应后得到的熟料加入4倍质量的水溶液溶出，在70℃下搅拌60min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在70℃，用碳酸氢铵调节溶液pH在5.0，搅拌反应2h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
实施例3
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:1，将混好的物料在600℃焙烧，保温0.5h。
将反应后得到的焙烧熟料加入5倍质量的0.2mol/L的氢氧化钠溶液溶出，在95℃下搅拌60min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂硅酸钙，控制其浓度为0.1g/L后放置反应釜中，在温度140℃条件下水热12h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂DTAC控制其浓度为1g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持30℃，通入CO2气体保持流速10mL/min，当溶液pH值达到8.5，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数80％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:0.8，反应40min。
将酸化反应后得到的熟料加入5倍质量的水溶液溶出，在50℃下搅拌40min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在90℃，用碳酸铵调节溶液pH在4.5，搅拌反应1.5h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
实施例4
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:0.8，将混好的物料在450℃焙烧，保温2h。
将反应后得到的焙烧熟料加入2倍质量的0.4mol/L的氢氧化钠溶液溶出，在80℃下搅拌10min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂氧化钙，控制其浓度为1g/L后放置反应釜中，在温度130℃条件下水热15h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂CTAB控制其浓度为0.1g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持50℃，通入CO2气体保持流速2mL/min，当溶液pH值达到9.0，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数90％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:1.1，反应60min。
将酸化反应后得到的熟料加入5倍质量的水溶液溶出，在95℃下搅拌10min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在80℃，用碳酸铵调节溶液pH在5.0，搅拌反应1.5h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
实施例5
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:1.1，将混好的物料在550℃焙烧，保温1h。
将反应后得到的焙烧熟料加入5倍质量的水溶出，在70℃下搅拌50min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂硅酸钙，控制其浓度为1g/L后放置反应釜中，在温度150℃条件下水热13h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂DTAC控制其浓度为0.1g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持60℃，通入CO2气体保持流速5mL/min，当溶液pH值达到8.5，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数75％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:1.3，反应30min。
将酸化反应后得到的熟料加入3倍质量的水溶出，在80℃下搅拌50min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在50℃，用碳酸铵调节溶液pH在6.0，搅拌反应2h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
实施例6
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:1.3，将混好的物料在550℃焙烧，保温2.5h。
将反应后得到的焙烧熟料加入2倍质量的水溶出，在85℃下搅拌30min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂氯化钙，控制其浓度为1g/L后放置反应釜中，在温度160℃条件下水热11h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂CTAB控制其浓度为1g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持70℃，通入CO2气体保持流速8mL/min，当溶液pH值达到9.0，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数85％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:0.9，反应50min。
将酸化反应后得到的熟料加入5倍质量的水溶液溶出，在75℃下搅拌20min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在90℃，用碳酸氢铵调节溶液pH在4.5，搅拌反应1h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
实施例7
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:0.9，将混好的物料在600℃焙烧，保温2.5h。
将反应后得到的焙烧熟料加入5倍质量的0.1mol/L的氢氧化钠溶液溶出，在75℃下搅拌70min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂氧化钙，控制其浓度为0.5g/L后放置反应釜中，在温度140℃条件下水热14h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂CTAB控制其浓度为0.2g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持60℃，通入CO2气体保持流速10mL/min，当溶液pH值达到9.0，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数95％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:1，反应40min。
将酸化反应后得到的熟料加入4倍质量的水溶出，在65℃下搅拌40min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在85℃，用碳酸铵调节溶液pH在5.0，搅拌反应2h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
实施例8
将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，与氢氧化钠均匀混合。钾长石矿与氢氧化钠物质的量比为：将钾长石矿中的二氧化硅按与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，与钾长石矿:氢氧化钠为1:1.4，将混好的物料在550℃焙烧，保温2h。
将反应后得到的焙烧熟料加入4倍质量的0.2mol/L的氢氧化钠溶液溶出，在65℃下搅拌20min，过滤，滤液为含硅酸钠的碱溶液，滤渣为钾霞石，洗涤干燥后待后续处理。
将熟料浸出液加入除杂剂氯化钙，控制其浓度为0.5g/L后放置反应釜中，在温度150℃条件下水热15h。取出反应溶液，过滤。再将所得滤液加入掩蔽剂EDTA。
向净化后的熟料浸出液中加入表面活性剂DTAC控制其浓度为0.8g/L，并采用碳酸化分解：溶出液温度保持50℃，通入CO2气体保持流速6mL/min，当溶液pH值达到9.0，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂。
将钾霞石与质量分数90％的硫酸均匀混合，钾霞石与硫酸的物质的量为：将钾霞石中的氧化铝、氧化钾按与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸为1:1.4，反应60min。
将酸化反应后得到的熟料加入5倍质量的水溶液溶出，在75℃下搅拌40min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品。
酸化熟料的溶出液采用沉淀法沉铝：将得到的滤液温度保持在80℃，用碳酸铵调节溶液pH在6.0，搅拌反应2h后溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤，滤渣为氢氧化铝，洗涤，干燥后煅烧制备氧化铝。滤液主要含硫酸钾、硫酸铵。
含硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的溶出液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。

Claims (6)

1.一种高附加值综合利用钾长石矿中硅、铝、钾的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)研磨：将钾长石矿破碎、磨细至80μm以下，得到钾长石矿粉体；
(2)混料：按物质的量比，钾长石矿粉体:氢氧化钠＝1:(0.8～1.5)，将钾长石矿粉体与氢氧化钠均匀混合，得到混合物料；
(3)焙烧：将混合物料在400～600℃焙烧，保温0.5～3h，得到焙烧熟料；
(4)浸出：将焙烧熟料加入2～5倍质量的水或氢氧化钠溶液浸出，在50～95℃下搅拌10～80min；
(5)过滤：将步骤(4)得到的浸出物料过滤分离，滤液为含硅酸钠的溶液，滤渣为钾霞石，钾霞石进行洗涤、干燥；
(6)除杂：将步骤(5)过滤得到的硅酸钠溶液中加入除杂剂，并采用水热处理对溶液中微量的铝、铁、钛、镁、锰、锌进行除杂，控制水热温度120～140℃，反应时间10～16h；
(7)深度净化：向步骤(6)除杂后的溶液中加入EDTA掩蔽剂，除去溶液中多余的钙、铵阳离子；
(8)碳酸化分解：将步骤(7)得到的深度净化的硅酸钠溶液进行碳酸化分解，溶液中加入表面活性剂溶液，温度保持30～80℃，通入CO2气体保持流速2～10mL/min，当溶液pH值达到8.5～9.0，搅拌反应30min，过滤得到水合二氧化硅，洗涤干燥后得到高纯二氧化硅产品，并通过高温晶化得到高纯石英砂；
(9)酸化：按物质的量比，钾霞石:硫酸＝1:(0.8～1.5)，将步骤(5)得到的钾霞石与质量分数70％～98％的硫酸均匀混合，反应10～60min；
(10)水浸：将步骤(9)得到的物料加入2～5倍质量的水浸出，在50～95℃下搅拌10～60min，过滤，滤液为含硫酸铝和硫酸钾的溶液，滤渣主要成分为二氧化硅，洗涤干燥后直接为微硅粉产品；
(11)沉铝：将步骤(10)得到的滤液温度保持在50～90℃，用碳酸氢铵或碳酸铵调节溶液pH在4.0～6.0，搅拌1～2h，溶液中的铝浓度小于0.01g/L，过滤得到氢氧化铝粉体和含硫酸钾、硫酸铵的溶液；
(12)煅烧：将步骤(11)得到的氢氧化铝粉体洗涤、干燥后，煅烧制备氧化铝；
(13)结晶：将步骤(11)得到的硫酸钾和硫酸铵溶液作为酸化后的浸出母液循环使用，当硫酸钾和硫酸铵的浓度接近饱和时，结晶得到硫酸钾铵晶体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，钾长石矿粉体与氢氧化钠的物质的量比，以钾长石矿粉体中的二氧化硅与氢氧化钠完全反应生成硅酸钠所消耗的氢氧化钠物质的量计为1，钾长石矿粉体:氢氧化钠＝1:(0.8～1.5)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，氢氧化钠溶液的浓度≤0.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，除杂剂为氯化钙、氧化钙或硅酸钙中的一种，浓度为0.1～1g/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(8)中，表面活性剂溶液为CTAB或DTAC中的一种，浓度为0.1～1g/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(9)中，钾霞石与硫酸的物质的量比，以钾霞石中的氧化铝、氧化钾与硫酸完全反应生成盐所消耗的硫酸物质的量计为1，钾霞石:硫酸＝1:(0.8～1.5)。
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