利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，本發(fā)明利用鉀長(zhǎng)石和NH4F低溫分解得到的殘?jiān)c螢石和H2SO4反應(yīng)生成含有Al3+、K+、SO42-及CaSO4的殘?jiān)?，通過這兩步反應(yīng)，保證了鉀長(zhǎng)石的分解率大于95%。含有Al3+、K+、SO42-及CaSO4的殘?jiān)?jīng)浸取得到含K+、Al3+、SO42-的浸取液，向所得浸取液中加入KOH可以得到Al(OH)3沉淀。過濾沉淀得到K2SO4溶液，再加入Ca(NO3)2，經(jīng)煮沸后過濾得到CaSO4沉淀及KNO3溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶制得硝酸鉀，簡(jiǎn)化了工藝，生產(chǎn)效率高。該利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法具有設(shè)計(jì)科學(xué)、鉀長(zhǎng)石分解率高、生產(chǎn)效率高、副產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制取硝酸鉀的方法，具體的說，涉及了一種工業(yè)生產(chǎn)中利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硝酸鉀在農(nóng)業(yè)市場(chǎng)用途十分廣泛，屬于鉀、氮復(fù)合肥料，植物營養(yǎng)素鉀、氮的總含量可達(dá)60%左右。工業(yè)硝酸鉀還廣泛應(yīng)用于鉀鹽的合成和配制炸藥，還廣泛應(yīng)用于食品、陶瓷及玻璃工業(yè)。國內(nèi)硝酸鉀的生產(chǎn)主要以氯化鉀、硝酸鈉和硝酸銨為原料，其生產(chǎn)工藝有復(fù)分解法、離子交換法、吸收法等。國外生產(chǎn)硝酸鉀主要以硝酸和氯化鉀為原料。
[0003]專利申請(qǐng)?zhí)?00710178440.6公布了利用富鉀巖石生產(chǎn)農(nóng)用礦物基硝酸鉀的方法，但生產(chǎn)制得的僅是作為農(nóng)用肥料的混合物；專利號(hào):201010586133公開了一種利用含氟酸低溫分解鉀長(zhǎng)石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝，但工藝繁瑣，未牽涉鋁元素的利用，且氟的利用率不高，難以有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種設(shè)計(jì)科學(xué)、鉀長(zhǎng)石分解率高、生產(chǎn)效率高、副產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)效益好的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，制備過程包括以下步驟:
步驟1:鉀長(zhǎng)石與NH4F反應(yīng)生成SiF4氣體和含有Al3+、K+及F_的殘?jiān)?br> 步驟2:向步驟I中生成的含有A13+、K+及F_的殘?jiān)屑尤胛炇酆虷2SO4,混合后反應(yīng)生成SiF4氣體和含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)?br> 步驟3:將步驟2中生成的含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)鬯楹笤跓崴薪?，然后壓濾得到含有K+、Al3+、SO/—的浸取液；
步驟4:向步驟3中所述浸取液中加入KOH溶液，反應(yīng)生成Al (OH) 3沉淀和K2SO4溶液；步驟5:過濾掉步驟4中的Al (OH)3，然后向?yàn)V出的K2SO4溶液中加入Ca (NO3)2并將二者混合溶液煮沸，自然冷卻后得到KNO3溶液和CaSO4沉淀；
步驟6:過濾掉步驟5中的CaSO4,得到KNO3溶液，將該KNO3溶液依次進(jìn)行濃縮、結(jié)晶、過濾、干燥，得到KNO3成品。
[0007]基于上述，將步驟1-2中生成的氣體通入乙醇溶液形成含氟吸收液，該含氟吸收液中含有氟硅酸銨、氟硅酸和白炭黑；將所述含氟吸收液進(jìn)行氨解，生成NH4F,待PH值達(dá)到8-9時(shí)壓濾出白炭黑，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到NH4F。
[0008]基于上述,在所述步驟I中:鉀長(zhǎng)石與NH4F的質(zhì)量比為1: (1.1-1.2),反應(yīng)溫度為250°C _270°C，反應(yīng)時(shí)間0.5小時(shí)-4小時(shí)。
[0009]基于上述，所述步驟2中，含有Al3+、K+、F_的殘?jiān)c螢石粉以及硫酸的質(zhì)量比為I:(0.4-0.5): 1，反應(yīng)溫度為270°C _290°C，反應(yīng)時(shí)間0.5小時(shí)-4小時(shí)。
[0010]基于上述，熱水與含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)|(zhì)量之比為(3-5): 1，溫度為85°C _95°C，浸取時(shí)間2小時(shí)。[0011]基于上述，所述步驟4中所述KOH溶液為飽和溶液，其中K+與Al3+的摩爾比為(3-3.5):1。
[0012]基于上述，所述步驟5中所加入的Ca(NO3)2與SO/—的摩爾比為1:1。
[0013]基于上述，所述步驟3中的含有Al3+、K+、SO42-及CaSO4的殘?jiān)ㄟ^粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，壓濾通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行；所述步驟5中的過濾在三足離心機(jī)中進(jìn)行；所述步驟5的煮沸過程是在結(jié)晶釜中進(jìn)行；所述步驟6的過濾過程是在三足離心機(jī)中進(jìn)行，濃縮結(jié)晶過程在結(jié)晶釜中進(jìn)行。
[0014]本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，具體的說，本發(fā)明利用鉀長(zhǎng)石和NH4F低溫分解得到含有Al3+、K+、F_的殘洛，再利用含有Al3+、K+、F_的殘?jiān)c螢石和H2SO4反應(yīng)生成含有A13+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)?，通過這兩步反應(yīng)，保證了鉀長(zhǎng)石的分解率大于95%。含有Al3+、K+、SO/—及CaSO4的殘?jiān)?jīng)浸取得到含K+、Al3+、S042—的浸取液，向所得浸取液中加入KOH可以得到Al (OH) 3沉淀。過濾沉淀得到K2SO4溶液，再加入Ca (NO3)2,經(jīng)煮沸后過濾得到CaSO4沉淀及KNO3溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶制得硝酸鉀，避免了繁瑣的工藝，生產(chǎn)效率高。其中CaSO4和Al (OH)3等副產(chǎn)物，經(jīng)濟(jì)效益高。該利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法具有設(shè)計(jì)科學(xué)、鉀長(zhǎng)石分解率高、生產(chǎn)效率高、副產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的制備流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0017]如圖1所示，一種利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，制備過程包括以下步驟:
步驟1:當(dāng)轉(zhuǎn)爐溫度達(dá)到250°C后，按照比例將鉀長(zhǎng)石60Kg和NH4F (60-80) Kg混合均勻，分批加入轉(zhuǎn)爐料倉中，依次打開混料螺旋、星型下料器進(jìn)料，鉀長(zhǎng)石粉與NH4F在轉(zhuǎn)爐中反應(yīng)生成SiF4氣體和含有Al3+、K+及F_的殘?jiān)Ｆ渲?，反?yīng)前鉀長(zhǎng)石與NH4F的質(zhì)量比為I:(1.1-1.2)，反應(yīng)溫度為250°C _270°C，反應(yīng)時(shí)間0.5小時(shí)-4小時(shí)。反應(yīng)半小時(shí)后，開啟出料螺旋，反應(yīng)后的料渣由爐尾排出。
[0018]步驟2:當(dāng)轉(zhuǎn)爐溫度達(dá)到270°C后，加入螢石粉，螢石粉加入兩分鐘后打開硫酸進(jìn)料球閥，啟動(dòng)硫酸計(jì)量泵，按照48Kg/h: (40-60)Kg/h的比例加H2SO4進(jìn)行反應(yīng)。含有Al3+、K+、F_的殘?jiān)c螢石粉以及硫酸混合后反應(yīng)生成SiF4氣體和含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)?；含有Al3+、K+、F—的殘?jiān)c螢石粉以及硫酸的質(zhì)量比為1: (0.4-0.5): 1，反應(yīng)溫度為270°C _290°C，反應(yīng)時(shí)間0.5小時(shí)-4小時(shí)。
[0019]步驟3:將步驟2中生成的含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)鬯楹笤跓崴薪?，然后在板框壓濾機(jī)中進(jìn)行壓濾得到含有K+、Al3+、SO/—的浸取液；熱水與含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)|(zhì)量之比為(3-5): 1，溫度為85°C _95°C，浸取時(shí)間(1-3)小時(shí)，然后自然冷卻。粉碎是通過粉碎機(jī)進(jìn)行，壓濾是通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行。[0020]步驟4:開啟攪拌，并向步驟3中1000L所述浸取液里加入KOH溶液，反應(yīng)生成Al (OH) 3沉淀和K2SO4溶液，至PH等于8。所述KOH溶液為飽和溶液，其中K+與Al3+的摩爾比為(3-3.5):1。Al (OH)3作為副產(chǎn)物，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0021]步驟5:過濾掉步驟4中的Al (OH) 3，然后開啟攪拌，并向800L濾出的K2SO4溶液中加入23千克的Ca (NO3)2飽和溶液，并將二者混合后通蒸汽加熱至煮沸，然后停止加熱，待自然冷卻后得到KNO3溶液和CaSO4沉淀。所加入的Ca(NO3)2與S042_的摩爾比為1:1。過濾在三足離心機(jī)中進(jìn)行，煮沸是在結(jié)晶釜中進(jìn)行。CaSO4作為副產(chǎn)物，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
[0022]步驟6:過濾掉步驟5中的CaSO4,得到KNO3溶液，將該KNO3溶液依次進(jìn)行濃縮、結(jié)晶，直至KNO3溶液濃度達(dá)到50%-60%左右停止加熱，開啟冷卻水降溫，待結(jié)晶明顯后過濾、干燥，得到KNO3成品。濃縮結(jié)晶過程在結(jié)晶釜中進(jìn)行，真空度-0.08Mpa，溫度70°C ;過濾過程是在三足離心機(jī)中進(jìn)行。 [0023]將步驟1-2中生成的氣體通入乙醇溶液形成含氟吸收液，該含氟吸收液中含有氟硅酸銨、氟硅酸和白炭黑，即利用水將反應(yīng)生成的SiF4、HF等吸收下來，轉(zhuǎn)變成酸性溶液和固體析出物白炭黑，其中乙醇溶液中酒精和水的體積比為1: 10。含氟吸收液中氟離子濃度達(dá)到一定要求后，將含氟吸收液打進(jìn)氨解槽內(nèi)進(jìn)行氨解，生成NH4F，待PH值達(dá)到8-9時(shí)壓濾出白炭黑，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到NH4F。這樣設(shè)計(jì)的好處是:實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)KNO3的過程中，所用到的含氟助劑NH4F實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，并且生產(chǎn)出白炭黑，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
[0024]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:制備過程包括以下步驟: 步驟1:鉀長(zhǎng)石與NH4F反應(yīng)生成SiF4氣體和含有Al3+、K+及F_的殘?jiān)? 步驟2:向步驟I中生成的含有A13+、K+及F_的殘?jiān)屑尤胛炇酆虷2SO4,混合后反應(yīng)生成SiF4氣體和含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)? 步驟3:將步驟2中生成的含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)鬯楹笤跓崴薪?，然后壓濾得到含有K+、Al3+、SO/—的浸取液； 步驟4:向步驟3中所述浸取液中加入KOH溶液，反應(yīng)生成Al (OH) 3沉淀和K2SO4溶液； 步驟5:過濾掉步驟4中的Al (OH)3，然后向?yàn)V出的K2SO4溶液中加入Ca (NO3)2并將二者混合溶液煮沸，自然冷卻后得到KNO3溶液和CaSO4沉淀； 步驟6:過濾掉步驟5中的CaSO4,得到KNO3溶液，將該KNO3溶液依次進(jìn)行濃縮、結(jié)晶、過濾、干燥，得到KNO3成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:將步驟1-2中生成的氣體通入乙醇溶液形成含氟吸收液，該含氟吸收液中含有氟硅酸銨、氟硅酸和白炭黑；將所述含氟吸收液進(jìn)行氨解，生成NH4F，待PH值達(dá)到8-9時(shí)壓濾出白炭黑，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶得到NH4F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:在所述步驟I中:鉀長(zhǎng)石與NH4F的質(zhì)量比為1: (1.1-1.2)，反應(yīng)溫度為250°C _270°C，反應(yīng)時(shí)間0.5小時(shí)-4小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:所述步驟2中，含有Al3+、K+、F—的殘?jiān)c螢石粉以及硫酸的質(zhì)量比為1: (0.4-0.5): 1，反應(yīng)溫度為2700C _290°C，反應(yīng)時(shí)間0.5小時(shí)-4小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:熱水與含有Al3+、K+、S042_及CaSO4的殘?jiān)|(zhì)量之比為(3-5): 1，溫度為85°C _95°C，浸取時(shí)間2小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:所述步驟4中所述KOH溶液為飽和溶液，其中K+與Al3+的摩爾比為(3-3.5):1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:所述步驟5中所加入的Ca (NO3) 2與S042_的摩爾比為1:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用鉀長(zhǎng)石制取硝酸鉀的方法，其特征在于:所述步驟3中的含有Al3+、K+、SO42-及CaSO4的殘?jiān)ㄟ^粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，壓濾通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行；所述步驟5中的過濾在三足離心機(jī)中進(jìn)行；所述步驟5的煮沸過程是在結(jié)晶釜中進(jìn)行；所述步驟6的過濾過程是在三足離心機(jī)中進(jìn)行，濃縮結(jié)晶過程在結(jié)晶釜中進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C01D9/00GK103539166SQ201310527233
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】李家朋, 余福元, 白靈衛(wèi), 石瑞, 彭宇, 任曉聰 申請(qǐng)人:洛陽氟鉀科技有限公司