一種鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝的制作方法
【專利摘要】一種鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，包括以下步驟：（1）將鉀長(zhǎng)石通過磨礦使其細(xì)度降至-50~-400目；（2）將步驟（1）所得鉀長(zhǎng)石粉與沉硅試劑、強(qiáng)堿溶液按質(zhì)量比鉀長(zhǎng)石粉︰沉硅試劑︰強(qiáng)堿溶液=1︰0.1~3︰0.2~4混合均勻；（3）將步驟（2）所得混合物在反應(yīng)罐中進(jìn)行水熱反應(yīng)，所述水熱反應(yīng)條件為：反應(yīng)溫度為100℃~300℃，壓力為0.1MPa~6MPa，反應(yīng)時(shí)間為1h~24h；（4）將經(jīng)步驟（3）反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，分解溫度較低，焙燒時(shí)間短，能耗低，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；分解母液可做為后續(xù)提鉀原料；所選用試劑來源廣泛，價(jià)格低廉，對(duì)環(huán)境污染小。
【專利說明】—種鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫分解鉀長(zhǎng)石的工藝，尤其是涉及一種水熱堿法低溫分解鉀長(zhǎng)石的工藝。
【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)鉀鹽的較理想原料。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，因此，鉀長(zhǎng)石的開發(fā)利用受到限制。
[0003]分解鉀長(zhǎng)石是鉀長(zhǎng)石開發(fā)利用的前提與關(guān)鍵，如何將非水溶性鉀轉(zhuǎn)化成可溶性鉀資源是該領(lǐng)域研究的主要課題。目前，比較經(jīng)典的分解鉀長(zhǎng)石方法為高溫煅燒，但該方法能耗高，雖然通過添加助劑可降低溫度，但很少有低于800°C的。另一種分解方法是含氟體系分解法，利用氫氟酸的強(qiáng)腐蝕性分解鉀長(zhǎng)石，但該方法助劑消耗量大，設(shè)備材質(zhì)要求高，同時(shí)環(huán)保壓力巨大。
[0004]目前，有采用堿液作為分解原料，在較低溫度下分解鉀長(zhǎng)石的研究，如煙臺(tái)大學(xué)劉偉等采用鉀長(zhǎng)石與堿按一定比例進(jìn)行低溫(105~380°C)水熱反應(yīng)，通過堿破壞鉀長(zhǎng)石內(nèi)部的晶格結(jié)構(gòu)，使難溶鉀鹽析出。但在反應(yīng)中硅也會(huì)被堿溶出，因此反應(yīng)需要復(fù)雜的后續(xù)除硅過程，工藝流程較 長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有分解鉀長(zhǎng)石工藝的不足，提供一種鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，采用本發(fā)明分解鉀長(zhǎng)石的同時(shí)，將硅沉淀在固相中，獲得較純的可溶性鉀。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石通過磨礦使其細(xì)度降至-50--400目(優(yōu)選-100--150目)；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與沉硅試劑、強(qiáng)堿溶液按質(zhì)量比鉀長(zhǎng)石粉:沉硅試劑:強(qiáng)堿溶液=1: 0.1~3: 0.2^4混合均勻；
所述沉硅試劑為CaCl2、Ca (NO3) 2、CaO或這些化合物的5被%飛0被％的溶液；
所述強(qiáng)堿溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為10%~60% ；
所述強(qiáng)堿溶液優(yōu)選為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中進(jìn)行水熱反應(yīng)，所述水熱反應(yīng)條件為--反應(yīng)溫度為IOO0C~300。。(優(yōu)選200~250°0，壓力為0.1MPa飛MPa (優(yōu)選2MPa~4MPa)，反應(yīng)時(shí)間為lh~24h (優(yōu)選4h~8h)；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:(1)工藝流程簡(jiǎn)單，分解溫度較低，焙燒時(shí)間短，能耗低，生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益好；(2 )分解母液可做為后續(xù)提鉀原料；(3 )所選用試劑來源廣泛，價(jià)格低廉，對(duì)環(huán)境污染小。
[0008]本發(fā)明利用硅酸根離子與鈣離子結(jié)合生成難溶的硅酸鈣沉淀的原理，將硅沉淀在反應(yīng)后的渣中，可得到組成簡(jiǎn)單的可溶性鉀母液，大大簡(jiǎn)化了后續(xù)提鉀工藝，具有極大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【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)一步詳細(xì)說明。
[0010]實(shí)施例1
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-100目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與CaCl2粉末、濃度為10被％的NaOH溶液按質(zhì)量比1:0.2:1混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物 在反應(yīng)罐中加熱至300°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為6MPa，反應(yīng)時(shí)間為4h ；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0011]本實(shí)施例中鉀溶出率為95wt%，硅溶出率為3wt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0012]實(shí)施例2
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-100目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與CaCl2粉末、濃度為40wt%的NaOH溶液按質(zhì)量比1:0.4:1混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至200°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為4h ；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0013]本實(shí)施例中鉀溶出率為94wt%，硅溶出率為0.5wt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0014]實(shí)施例3
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-100目
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與濃度為40wt%的石灰乳、濃度為40wt%的NaOH溶液按質(zhì)量比1:0.4:1混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至100°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為4MPa，反應(yīng)時(shí)間為8h ；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0015]本實(shí)施例中鉀溶出率為89wt%，硅溶出率為0.5wt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0016]實(shí)施例4
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-100目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與Ca(NO3)2粉末、質(zhì)量濃度為40%的NaOH溶液按質(zhì)量比1:0.5:1混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至300°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為6MPa，反應(yīng)時(shí)間為4h ；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0017]本實(shí)施例鉀溶出率為95wt%，硅溶出率為0.lwt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0018]實(shí)施例5
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-50目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與Ca(NO3)2粉末、質(zhì)量濃度為40%的NaOH溶液按質(zhì)量比1:1:0.2混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至250°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為2MPa，反應(yīng)時(shí)間為Ih ；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0019]本實(shí)施例鉀溶出率為90wt%，硅溶出率為0.lwt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0020]實(shí)施例6
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-200目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與質(zhì)量濃度為50%的Ca(NO3)2溶液、質(zhì)量濃度為60%的氫氧化鉀溶液按質(zhì)量比1:2:0.5混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至150°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為IMPa，反應(yīng)時(shí)間為Ih ；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0021]本實(shí)施例鉀溶出率為91wt%，硅溶出率為0.2wt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0022]實(shí)施例7
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-300目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與質(zhì)量濃度為5%的CaCl2溶液、質(zhì)量濃度為40%的碳酸鉀溶液按質(zhì)量比1:3:2混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至280°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為0.5MPa，反應(yīng)時(shí)間為2h ； (4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0023]本實(shí)施例鉀溶出率為92wt%，硅溶出率為0.3wt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0024]實(shí)施例8
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-400目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與質(zhì)量濃度為30%的Ca(NO3)2溶液、質(zhì)量濃度為10%的碳酸鈉溶液按質(zhì)量比1:2:3混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至180°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為0.1MPa，反應(yīng)時(shí)間為16h ；(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0025]本實(shí)施例鉀溶出率為93wt%，硅溶出率為0.2wt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
[0026]實(shí)施例9
本實(shí)施例包括以下步驟:
(1)將鉀長(zhǎng)石磨細(xì)至-400目；
(2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與Ca(NO3)2粉末、質(zhì)量濃度為40%的NaOH溶液按質(zhì)量比1:1:4混合均勻；
(3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中加熱至300°C進(jìn)行水熱反應(yīng)，壓力為0.2MPa，反應(yīng)時(shí)間為24h ；
(4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
[0027]本實(shí)施例鉀溶出率 為94wt%，硅溶出率為0.lwt%，鉀的溶出率高，硅溶出較少。
【權(quán)利要求】
1.一種鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鉀長(zhǎng)石通過磨礦使其細(xì)度降至-50--400目； (2)將步驟(1)所得鉀長(zhǎng)石粉與沉硅試劑、強(qiáng)堿溶液按質(zhì)量比鉀長(zhǎng)石粉:沉硅試劑:強(qiáng)堿溶液=1: 0.1~3: 0.2^4混合均勻； 所述沉硅試劑為CaCl2、Ca (NO3) 2、CaO或這些鹽的5%飛0%的溶液； (3)將步驟(2)所得混合物在反應(yīng)罐中進(jìn)行水熱反應(yīng)，所述水熱反應(yīng)條件為--反應(yīng)溫度為IOO0C~300°C，壓力為0.1MPa~6MPa，反應(yīng)時(shí)間為lh~24h ； (4)將經(jīng)步驟(3)反應(yīng)后的物料固液分離，得到可溶性鉀溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，其特征在于，步驟(1)中，將鉀長(zhǎng)石通過磨礦使其細(xì)度降至-100--150目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述強(qiáng)堿溶液的質(zhì)量濃度為10%飛0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，其特征在于，步驟(2)中,所述強(qiáng)堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉀長(zhǎng)石分解脫硅制取可溶鉀的工藝，其特征在于，步驟(3)中，所述水熱反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度為20(T250°C，壓力為2MPa~4MPa，反應(yīng)時(shí)間為4h~8h。
【文檔編號(hào)】C22B3/12GK103937976SQ201410065930
【公開日】2014年7月23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, 劉雨星 申請(qǐng)人:化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院