一種用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，包括以下步驟：（1）將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-100－-400目；（2）將鉀長(zhǎng)石礦與質(zhì)量濃度為20－60wt%的強(qiáng)堿溶液混合均勻，然后在高壓反應(yīng)釜容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)；（3）加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量1－10倍的水進(jìn)行溶浸，攪拌0.5－24h；（4）往液相中加入能提供高氯酸根離子的化合物，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出；（5）往高氯酸鉀沉淀中加入無(wú)機(jī)酸，攪拌反應(yīng)；（6）將高氯酸，返回步驟（4）循環(huán)利用。本發(fā)明能耗低；工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資低，生產(chǎn)成本低；高氯酸的循環(huán)使用，降低了成本，減少了環(huán)境污染；鉀離子收率高達(dá)93%；能有效去除雜質(zhì)，同時(shí)排除大量的硅、鈉等離子的干擾。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備鉀肥的工藝，尤其是涉及一種用水熱堿法分解鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)鉀鹽礦資源貧乏，但鉀長(zhǎng)石資源豐富，分布廣泛，儲(chǔ)量大，且含鉀量較高，一般大于10% (以氧化鉀計(jì))，是進(jìn)行綜合利用生產(chǎn)鉀鹽的原料。鉀長(zhǎng)石礦是S1-Al-O架狀結(jié)構(gòu)，其分子式為K[AlSi308]，它的組成是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極其穩(wěn)定，常溫常壓下幾乎不被酸、堿所分解，限制了鉀長(zhǎng)石的開(kāi)發(fā)利用。
[0003]目前已有大量的文獻(xiàn)資料對(duì)鉀長(zhǎng)石的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行介紹，比較經(jīng)典的分解鉀長(zhǎng)石方法為高溫煅燒、離子交換、氫氟酸分解法等，但由于這些方法均存在工藝能耗高、污染嚴(yán)重、經(jīng)濟(jì)成本高、工藝復(fù)雜等缺陷，都無(wú)法得到工業(yè)上的應(yīng)用。水熱堿法是目前公認(rèn)的比較有工業(yè)應(yīng)用前途的分解鉀長(zhǎng)石的方法。
[0004]但水熱堿法分解鉀長(zhǎng)石得到的母液成分復(fù)雜，含有大量硅與堿性物質(zhì)，少量鋁、鐵等雜質(zhì)，從該分解母液中制得合格的鉀肥的關(guān)鍵技術(shù)一直未能得到有效突破。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效去除雜質(zhì)，成本低的用鉀長(zhǎng)石分解后的母液制備鉀肥的工藝。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，包括以下步驟:`
(1)將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-100- -400目；
(2)將經(jīng)步驟(1)磨細(xì)后的鉀長(zhǎng)石礦，與質(zhì)量濃度為20- 60wt% (優(yōu)選30 - 45wt%)的強(qiáng)堿溶液，按質(zhì)量比為1.0:0.5 — 2.5 (優(yōu)選1:0.7 — 1.0)的比例混合均勻，然后在高壓反應(yīng)釜容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100°C — 300°C (優(yōu)選200°C — 250°C)，壓力為2MPa - 6MPa,反應(yīng)時(shí)間為 Ih — 24h (優(yōu)選 4 — 8h);
所述強(qiáng)堿溶液優(yōu)選氫氧化鈉溶液；
(3)往步驟(2)反應(yīng)得到的物料中加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量I一 10倍(優(yōu)選I 一3倍)的水進(jìn)行溶浸，攪拌0.5 - 24h，將可溶性鉀鹽溶解至液相，然后固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入能提供高氯酸根離子的化合物溶液，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，直至溶液中停止析出高氯酸鉀沉淀時(shí)，停止加入提供高氯酸根離子的化合物溶液，過(guò)濾，得高氯酸鉀；
所述能提供高氯酸根離子的化合物溶液優(yōu)選高氯酸或高氯酸鹽溶液；
所述高氯酸或高氯酸鹽溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選5wt% — 80wt% ；
所述高氯酸鹽優(yōu)選高氯酸鈉、高氯酸銨、高氯酸鎂等的一種或幾種；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入無(wú)機(jī)酸，攪拌反應(yīng)，生成相應(yīng)的鉀肥與高氯酸，直至溶液中鉀肥轉(zhuǎn)化完成時(shí)，停止加入無(wú)機(jī)酸，過(guò)濾，得相應(yīng)的鉀肥及濾液即高氯酸溶液；
所述無(wú)機(jī)酸優(yōu)選鹽酸或硫酸；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸溶液，返回步驟(4)循環(huán)利用。
[0007]本發(fā)明通過(guò)加入高氯酸根離子，將水熱堿法分解鉀長(zhǎng)石得到的母液中的鉀離子以高氯酸鉀沉淀方式分離出來(lái)，然后往高氯酸鉀沉淀中分別加入不同的無(wú)機(jī)酸，即可制備得到不同品種的鉀肥；由于得到的高氯酸溶液中含有少量鉀離子，當(dāng)該高氯酸溶液返回步驟
(4)時(shí)，不僅可循環(huán)利用高氯酸，還可回收其中的鉀離子，增大鉀離子收率。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:1)實(shí)現(xiàn)了較低溫度下鉀長(zhǎng)石分解，降低了能耗；2)工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資低，生產(chǎn)成本低；3)高氯酸的循環(huán)使用，降低了成本，減少了環(huán)境污染；4)本發(fā)明鉀離子(以K2O計(jì))收率可高達(dá)93% ；5)能有效去除雜質(zhì)，同時(shí)排除大量的硅、鈉等離子的干擾。
【具體實(shí)施方式】
[0009]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]實(shí)施例1
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-100目；
(2)將經(jīng)步驟(1)磨細(xì)后的鉀長(zhǎng)石礦，與質(zhì)量濃度為40被％的氫氧化鈉溶液，按質(zhì)量比為1:0.5的比例混合均勻， 然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200°C，壓力為2MPa，反應(yīng)時(shí)間為4h ；
(3)往步驟(2)反應(yīng)得到的物料中加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量I倍的水進(jìn)行溶浸，攪拌0.5h，得到物料進(jìn)行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當(dāng)于原料鉀長(zhǎng)石0.2倍的高氯酸溶液，高氯酸溶液的質(zhì)量濃度為30%，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過(guò)濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當(dāng)于高氯酸鉀沉淀質(zhì)量0.8倍的質(zhì)量濃度為35wt%的鹽酸，攪拌反應(yīng)，生成氯化鉀與高氯酸，過(guò)濾分離，得高氯酸與氯化鉀；
(6 )將步驟(5 )得到的高氯酸，返回步驟(4 )循環(huán)利用。
[0011]本實(shí)施例所得氯化鉀肥料，產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)GB 6549-2011合格品要求，鈣鎂合量為1.0%，氯化鈉含量為3.7% ；K20收率為86wt%。
[0012]實(shí)施例2
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-200目；
(2)將經(jīng)步驟(1)磨細(xì)后的鉀長(zhǎng)石礦，與質(zhì)量濃度為60wt%的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為1:0.7的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200°C，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為24h ；
(3)往步驟(2)反應(yīng)得到的物料中加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量3倍的水進(jìn)行溶浸，攪拌lh，得到物料進(jìn)行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當(dāng)于鉀長(zhǎng)石用量0.6倍的高氯酸鈉溶液，所述高氯酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為30%，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過(guò)濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當(dāng)于高氯酸鉀沉淀質(zhì)量I倍的98wt%硫酸，攪拌反應(yīng)，生成硫酸鉀與高氯酸，過(guò)濾分離，得高氯酸溶液與硫酸鉀；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環(huán)利用。
[0013]鉀肥經(jīng)過(guò)濾，干燥制得合格硫酸鉀。
[0014]本實(shí)施例K2O收率為90%。產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)GB 20406-2006合格品要求，鈣鎂合量1.1%，氯尚子含量1.8%ο
[0015]實(shí)施例3
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-400目，
(2)將經(jīng)步驟(1)磨細(xì)后的鉀長(zhǎng)石礦，與質(zhì)量濃度為20wt%的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為1:2.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為200°C，壓力為6MPa，反應(yīng)時(shí)間為Ih ；
(3)往步驟(2)反應(yīng)得到的物料中加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量1.2倍的水進(jìn)行溶浸，充分?jǐn)嚢?，攪?h，得到物料進(jìn)行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當(dāng)于鉀長(zhǎng)石0.8倍的高氯酸銨溶液，所述高氯酸銨溶液質(zhì)量濃度為20%，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過(guò)濾，得高氯酸鉀；`
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當(dāng)于高氯酸鉀沉淀質(zhì)量1.2倍的98wt%硫酸，攪拌反應(yīng)，生成硫酸鉀與高氯酸，過(guò)濾分離，得高氯酸與硫酸鉀；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環(huán)利用。
[0016]本實(shí)施例鉀肥經(jīng)過(guò)濾，干燥制得合格硫酸鉀。
[0017]K2O收率為93%。產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)GB 20406-2006合格品要求，鈣鎂合量為1.1%，氯尚子含量為1.8%。
[0018]實(shí)施例4
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-100目；
(2)將經(jīng)步驟(1)磨細(xì)后的鉀長(zhǎng)石礦，與質(zhì)量濃度為40wt%的碳酸鈉溶液，按質(zhì)量比為1:0.7的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為300°C，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為6h ；
(3)往步驟(2)反應(yīng)得到的物料中加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量5倍的水進(jìn)行溶浸，充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢?2h，得到物料進(jìn)行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當(dāng)于鉀長(zhǎng)石用量0.8倍的高氯酸溶液，所述高氯酸溶液質(zhì)量濃度為20%，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過(guò)濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當(dāng)于高氯酸鉀沉淀質(zhì)量1.2倍的質(zhì)量濃度為45wt%的硝酸，攪拌反應(yīng)，生成硝酸鉀與高氯酸，過(guò)濾分離，得高氯酸與硝酸鉀；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環(huán)利用。[0019]本實(shí)施例鉀肥干燥制得合格硝酸鉀。產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)GB 1918-2011合格品要求，鈣鎂合量為1.0%。
[0020]K2O 收率為 89%。
[0021]實(shí)施例5
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-300目；
(2)將經(jīng)步驟(1)磨細(xì)后的鉀長(zhǎng)石礦，與質(zhì)量濃度為40wt%的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為1:2.5的比例混合均勻，然后在高壓容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100°C，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為8h ；
(3)往步驟(2)反應(yīng)得到的物料中加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量10倍的水進(jìn)行溶浸，攪拌24h，得到物料進(jìn)行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入相當(dāng)于鉀長(zhǎng)石重量0.8倍的高氯酸溶液，所述高氯酸溶液質(zhì)量濃度為20%，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過(guò)濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當(dāng)于高氯酸鉀沉淀質(zhì)量1.2倍的質(zhì)量濃度為45wt%硝酸，攪拌反應(yīng)，生成硝酸鉀與高氯酸，過(guò)濾分離，得高氯酸與相應(yīng)的鉀肥；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環(huán)利用。
[0022]本實(shí)施例鉀肥經(jīng)過(guò)濾，干燥制得合格硝酸鉀。產(chǎn)品質(zhì)量符合國(guó)標(biāo)GB 1918-2011合格品要求，鈣鎂合量為1.1%。
[0023]本實(shí)施例K2O收率為91%`。
【權(quán)利要求】
1.一種用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鉀長(zhǎng)石礦磨細(xì)至-100- -400目； (2)將經(jīng)步驟(1)磨細(xì)后的鉀長(zhǎng)石礦，與質(zhì)量濃度為20— 60wt%的強(qiáng)堿溶液,按質(zhì)量比為1.0:0.5-2.5的比例混合均勻，然后在高壓反應(yīng)釜容器內(nèi)進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度為IOO0C- 300°C，壓力為 2MPa — 6MPa，反應(yīng)時(shí)間為 Ih — 24h ； (3)往步驟(2)反應(yīng)得到的物料中加入相當(dāng)于原鉀長(zhǎng)石礦粉質(zhì)量I一 10倍的水進(jìn)行溶浸，攪拌0.5 - 24h，將可溶性鉀鹽溶解至液相，然后固液分離； (4)往步驟(3)所得液相中加入能提供高氯酸根離子的化合物溶液，攪拌反應(yīng)，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，直至溶液中停止析出高氯酸鉀沉淀時(shí)，停止加入提供高氯酸根離子的化合物溶液，過(guò)濾，得高氯酸鉀； (5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入無(wú)機(jī)酸，攪拌反應(yīng)，生成相應(yīng)的鉀肥與高氯酸，至溶液中鉀肥轉(zhuǎn)化完成時(shí)，停止加入無(wú)機(jī)酸，過(guò)濾，得高氯酸與相應(yīng)的鉀肥； (6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環(huán)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述強(qiáng)堿溶液質(zhì)量濃度為30 - 45wt%0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，鉀長(zhǎng)石礦與強(qiáng)堿溶液質(zhì)量比為1: 0.7 — 1.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，反應(yīng)溫度為200°C— 250°C。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，反應(yīng)時(shí)間為4 - 8h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(4)中，所述能提供高氯酸根離子的化合物溶液為高氯酸或高氯酸鹽溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，所述高氯酸或高氯酸鹽溶液的質(zhì)量濃度為5wt% - 80wt%o
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，所述高氯酸鹽為高氯酸鈉、高氯酸銨、高氯酸鎂中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用鉀長(zhǎng)石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(5)中，所述無(wú)機(jī)酸為鹽酸或硫酸。
【文檔編號(hào)】C05G1/04GK103864496SQ201410065992
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】謝超, 曾召剛, 高文遠(yuǎn), 湯建良, 鄭賢福, 申睿 申請(qǐng)人:化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院