CN115417431A - 一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，属于拜耳法氧化铝生产技术领域。本发明以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂加入到拜耳法生产氧化铝过程中含钾离子的溶液中，在温度100℃以下搅拌反应60～200min，钾离子以KB(C6H5)4的形式析出，固液分离，固体洗涤得到KB(C6H5)4，KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。本发明通过添加四苯硼钠引入[B(C6H5)4]‑，[B(C6H5)4]‑与溶液中的K+反应得到KB(C6H5)4沉淀，利用价值较低的NaB(C6H5)4提取出拜耳法生产过程中的钾用以制备钾肥，B2O3制备NaB(C6H5)4循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，属于拜耳法氧化铝生产技术领域。
背景技术
随着铝工业的发展，高品位铝土矿日益减少，铝土矿的铝硅比逐渐减小，矿石成分越来越复杂；部分地区使用的铝土矿中含钾的矿石比重增大，其中的钾随着矿石浸出带入拜耳法氧化铝体系，随着循环次数的增加，拜耳法循环母液中的钾通过氧化钾的形式富集，致使部分企业循环母液中钾含量已经超过75g/L。氧化钾的增多会使生产的氧化铝中的钾含量增加，使氧化铝质量下降，从而导致下游电解铝过程中电解质体系变得复杂、电解质体系初晶温度降低、电导率降低，使电解能耗增高、电解槽寿命降低，严重影响到电解铝企业的正常生产，控制拜耳法氧化铝中的钾含量已经变得刻不容缓。
目前，从循环母液中提取氧化钾的方法主要是加入碳酸盐、硫酸盐和硝酸盐再经过多次蒸发和降温结晶利用溶解度差异获得对应的钾盐。比如，从拜耳法生产氧化铝的循环母液中提取硝酸钾的方法中，应用了硝酸钠在强碱性铝酸钠溶液体系置换硝酸钾的反应，其机理是硝酸钾硝酸钠在低温下的溶解度差异显著，同时强的碱性又大幅度降低盐类的溶解度，为高效提取钾离子奠定基础，通过冷冻制备粗盐顺利实现了以低价物(硝酸钠)换取高价物(硝酸钾)的价值提升功能，钾的一次性结晶率大于75％，硝酸根残留小于10g/l，对拜耳法溶液影响极小，同时硝酸钾钠不存在复盐，后续钾盐的提纯比较容易。而这些方法均存在流程长、操作复杂、主要在高钾含量下提取等缺点。
发明内容
本发明针对现有技术中拜耳法生产氧化铝过程中钾回收困难的问题，提出了一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，通过添加四苯硼钠引入[B(C6H5)4]-，[B(C6H5)4]-与溶液中的K+反应得到KB(C6H5)4沉淀，利用价值较低的NaB(C6H5)4提取出拜耳法生产过程中的钾用以制备钾肥，B2O3制备NaB(C6H5)4循环利用。本发明具有操作简单、对拜耳法影响小、钾含量较低的情况下也能提取的特点。
一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，具体步骤如下：
以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂加入到拜耳法生产氧化铝过程中含钾离子的溶液中，在温度100℃以下搅拌反应60～200min，钾离子以KB(C6H5)4的形式析出，固液分离，固体洗涤得到KB(C6H5)4，KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。
所述溶液为预脱硅浆液、稀释液、种分母液、循环母液、氢氧化铝洗液、赤泥洗液的一种或多种混合液。
所述溶液中苛碱浓度小于220g/L。
所述NaB(C6H5)4溶液中[B(C6H5)4]-与溶液中K+的摩尔比为0.9～1.2:1。
拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的原理：
NaB(C6H5)4溶液与K+反应生成沉淀的过程属于有机反应，温度在100℃以下分离K+效率较高，而反应温度过高容易使NaB(C6H5)4分解；苛碱浓度升高会使铝酸钠溶液黏度升高，不利于沉淀分离，所以在苛碱浓度220g/L以下有利于分离提取铝酸钠溶液中的K+；
K++[B(C6H5)4]-→K[B(C6H5)4]↓
即[B(C6H5)4]-与溶液中的K+反应得到KB(C6H5)4沉淀，KB(C6H5)4沉淀从含钾的溶液中析出，实现钾离子的提取。
本发明的有益效果是：
(1)本发明使用的沉淀剂NaB(C6H5)4价格低廉，利用NaB(C6H5)4提取拜耳法生产氧化铝过程中含钾离子的溶液中钾离子的成本低；
(2)本发明NaB(C6H5)4与K+反应明显，结合生成的KB(C6H5)4在碱性溶液中的溶解度低，提钾效果显著；且当混合液中的钾含量较低时也能进行提钾；
(3)本发明提钾后得到的KB(C6H5)4成经过煅烧得到K2O和B2O3，其中K2O可以用于制备钾肥，B2O3可以用以重新制备NaB(C6H5)4，达到循环使用的目的；
(4)本发明方法简单、对拜耳法生产氧化铝影响较小而且在钾含量较低也可实现的在拜耳法生产氧化铝过程中回收其中钾离子。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1：一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，具体步骤如下：
以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂，将50mL浓度为9g/L的NaB(C6H5)4溶液与50mL含3g/LK2O且苛碱浓度为160g/L的铝酸钠溶液混合均匀，置于水浴锅中，在温度40℃条件下搅拌反应60min，取出静置10min，经离心分离，得到分离滤液和KB(C6H5)4，测定分离滤液中的钾含量为0.184g/L，得到钾的提取率为93.87％；KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。
实施例2：一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，具体步骤如下：
以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂，将50mL浓度为9g/L的NaB(C6H5)4溶液与50mL含3g/LK2O且苛碱浓度为30g/L的铝酸钠溶液混合均匀，置于水浴锅中，在温度40℃条件下搅拌反应80min，取出静置15min，经离心分离，得到分离滤液和KB(C6H5)4，测定分离滤液中的钾含量为28mg/L，得到钾的提取率为99.07％；KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。
实施例3：一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，具体步骤如下：
以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂，将50mL浓度为9g/L的NaB(C6H5)4溶液与50mL含3g/LK2O且苛碱浓度为220g/L的铝酸钠溶液混合均匀，置于水浴锅中，在温度40℃条件下搅拌反应100min，取出静置20min，经离心分离，得到分离滤液和KB(C6H5)4，测定分离滤液中的钾含量为0.768g/L，得到钾的提取率为74.4％；KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。
实施例4：一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，具体步骤如下：
以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂，将50mL浓度为9g/L的NaB(C6H5)4溶液与50mL含3g/LK2O且苛碱浓度为160g/L的铝酸钠溶液混合均匀，置于水浴锅中，在温度80℃条件下搅拌反应70min，取出静置15min，经离心分离，得到分离滤液和KB(C6H5)4，测定分离滤液中的钾含量为0.362g/L，得到钾的提取率为87.93％；KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。
实施例5：一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，具体步骤如下：
以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂，将50mL浓度为9g/L的NaB(C6H5)4溶液与50mL含3g/LK2O且苛碱浓度为160g/L的铝酸钠溶液混合均匀，置于水浴锅中，在温度100℃条件下搅拌反应60min，取出静置10min，经离心分离，得到分离滤液和KB(C6H5)4，测定分离滤液中的钾含量为0.997g/L，得到钾的提取率为66.77％；KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，其特征在于：
以NaB(C6H5)4溶液为沉淀剂加入到拜耳法生产氧化铝过程中含钾离子的溶液中，在温度100℃以下搅拌反应60～200min，钾离子以KB(C6H5)4的形式析出，固液分离，固体洗涤得到KB(C6H5)4，KB(C6H5)4煅烧得到K2O和B2O3，B2O3制备NaB(C6H5)4；液体蒸发浓缩后返回拜耳法系统。
2.根据权利要求1所述拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，其特征在于：溶液为预脱硅浆液、稀释液、种分母液、循环母液、氢氧化铝洗液、赤泥洗液的一种或多种混合液。
3.根据权利要求1所述拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，其特征在于：溶液中苛碱浓度小于220g/L。
4.根据权利要求1所述拜耳法生产氧化铝过程中提取钾的方法，其特征在于：NaB(C6H5)4溶液中[B(C6H5)4]-与溶液中K+的摩尔比为0.9～1.2:1。
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| GR01 | Patent grant | ||
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