一種用鉀長石制備鉀肥的工藝的制作方法
【專利摘要】一種用鉀長石制備鉀肥的工藝，包括以下步驟：（1）將鉀長石礦磨細至-100－-400目；（2）將鉀長石礦與質量濃度為20－60wt%的強堿溶液混合均勻，然后在高壓反應釜容器內進行水熱反應；（3）加入相當于原鉀長石礦粉質量1－10倍的水進行溶浸，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，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機酸，攪拌反應；（6）將高氯酸，返回步驟（4）循環利用。本發明能耗低；工藝流程短，設備簡單，投資低，生產成本低；高氯酸的循環使用，降低了成本，減少了環境污染；鉀離子收率高達93%；能有效去除雜質，同時排除大量的硅、鈉等離子的干擾。
【專利說明】一種用鉀長石制備鉀肥的工藝
【技術領域】
[0001]本發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石制備鉀肥的工藝。
【背景技術】
[0002]我國鉀鹽礦資源貧乏，但鉀長石資源豐富，分布廣泛，儲量大，且含鉀量較高，一般大于10% (以氧化鉀計)，是進行綜合利用生產鉀鹽的原料。鉀長石礦是S1-Al-O架狀結構，其分子式為K[AlSi308]，它的組成是網狀結構，極其穩定，常溫常壓下幾乎不被酸、堿所分解，限制了鉀長石的開發利用。
[0003]目前已有大量的文獻資料對鉀長石的開發利用進行介紹，比較經典的分解鉀長石方法為高溫煅燒、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、污染嚴重、經濟成本高、工藝復雜等缺陷，都無法得到工業上的應用。水熱堿法是目前公認的比較有工業應用前途的分解鉀長石的方法。
[0004]但水熱堿法分解鉀長石得到的母液成分復雜，含有大量硅與堿性物質，少量鋁、鐵等雜質，從該分解母液中制得合格的鉀肥的關鍵技術一直未能得到有效突破。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種能有效去除雜質，成本低的用鉀長石分解后的母液制備鉀肥的工藝。
[0006]本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種用鉀長石制備鉀肥的工藝，包括以下步驟:`
(1)將鉀長石礦磨細至-100- -400目；
(2)將經步驟(1)磨細后的鉀長石礦，與質量濃度為20- 60wt% (優選30 - 45wt%)的強堿溶液，按質量比為1.0:0.5 — 2.5 (優選1:0.7 — 1.0)的比例混合均勻，然后在高壓反應釜容器內進行水熱反應，反應溫度為100°C — 300°C (優選200°C — 250°C)，壓力為2MPa - 6MPa,反應時間為 Ih — 24h (優選 4 — 8h);
所述強堿溶液優選氫氧化鈉溶液；
(3)往步驟(2)反應得到的物料中加入相當于原鉀長石礦粉質量I一 10倍(優選I 一3倍)的水進行溶浸，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，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，停止加入提供高氯酸根離子的化合物溶液，過濾，得高氯酸鉀；
所述能提供高氯酸根離子的化合物溶液優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量濃度優選5wt% — 80wt% ；
所述高氯酸鹽優選高氯酸鈉、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機酸，攪拌反應，生成相應的鉀肥與高氯酸，直至溶液中鉀肥轉化完成時，停止加入無機酸，過濾，得相應的鉀肥及濾液即高氯酸溶液；
所述無機酸優選鹽酸或硫酸；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸溶液，返回步驟(4)循環利用。
[0007]本發明通過加入高氯酸根離子，將水熱堿法分解鉀長石得到的母液中的鉀離子以高氯酸鉀沉淀方式分離出來，然后往高氯酸鉀沉淀中分別加入不同的無機酸，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，當該高氯酸溶液返回步驟
(4)時，不僅可循環利用高氯酸，還可回收其中的鉀離子，增大鉀離子收率。
[0008]本發明的有益效果是:1)實現了較低溫度下鉀長石分解，降低了能耗；2)工藝流程短，設備簡單，投資低，生產成本低；3)高氯酸的循環使用，降低了成本，減少了環境污染；4)本發明鉀離子(以K2O計)收率可高達93% ；5)能有效去除雜質，同時排除大量的硅、鈉等離子的干擾。
【具體實施方式】
[0009]以下結合實施例對本發明作進一步說明。
[0010]實施例1
本實施例包括以下步驟:
(1)將鉀長石礦磨細至-100目；
(2)將經步驟(1)磨細后的鉀長石礦，與質量濃度為40被％的氫氧化鈉溶液，按質量比為1:0.5的比例混合均勻， 然后在高壓容器內進行水熱反應，反應溫度為200°C，壓力為2MPa，反應時間為4h ；
(3)往步驟(2)反應得到的物料中加入相當于原鉀長石礦粉質量I倍的水進行溶浸，攪拌0.5h，得到物料進行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當于原料鉀長石0.2倍的高氯酸溶液，高氯酸溶液的質量濃度為30%，攪拌反應，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當于高氯酸鉀沉淀質量0.8倍的質量濃度為35wt%的鹽酸，攪拌反應，生成氯化鉀與高氯酸，過濾分離，得高氯酸與氯化鉀；
(6 )將步驟(5 )得到的高氯酸，返回步驟(4 )循環利用。
[0011]本實施例所得氯化鉀肥料，產品質量符合國標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]實施例2
本實施例包括以下步驟:
(1)將鉀長石礦磨細至-200目；
(2)將經步驟(1)磨細后的鉀長石礦，與質量濃度為60wt%的氫氧化鈉溶液按質量比為1:0.7的比例混合均勻，然后在高壓容器內進行水熱反應，反應溫度為200°C，壓力為4MPa，反應時間為24h ；
(3)往步驟(2)反應得到的物料中加入相當于原鉀長石礦粉質量3倍的水進行溶浸，攪拌lh，得到物料進行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當于鉀長石用量0.6倍的高氯酸鈉溶液，所述高氯酸鈉溶液的質量濃度為30%，攪拌反應，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當于高氯酸鉀沉淀質量I倍的98wt%硫酸，攪拌反應，生成硫酸鉀與高氯酸，過濾分離，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)循環利用。
[0013]鉀肥經過濾，干燥制得合格硫酸鉀。
[0014]本實施例K2O收率為90%。產品質量符合國標GB 20406-2006合格品要求，鈣鎂合量1.1%，氯尚子含量1.8%ο
[0015]實施例3
本實施例包括以下步驟:
(1)將鉀長石礦磨細至-400目，
(2)將經步驟(1)磨細后的鉀長石礦，與質量濃度為20wt%的氫氧化鈉溶液按質量比為1:2.0的比例混合均勻，然后在高壓容器內進行水熱反應，反應溫度為200°C，壓力為6MPa，反應時間為Ih ；
(3)往步驟(2)反應得到的物料中加入相當于原鉀長石礦粉質量1.2倍的水進行溶浸，充分攪拌，攪拌6h，得到物料進行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當于鉀長石0.8倍的高氯酸銨溶液，所述高氯酸銨溶液質量濃度為20%，攪拌反應，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過濾，得高氯酸鉀；`
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當于高氯酸鉀沉淀質量1.2倍的98wt%硫酸，攪拌反應，生成硫酸鉀與高氯酸，過濾分離，得高氯酸與硫酸鉀；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環利用。
[0016]本實施例鉀肥經過濾，干燥制得合格硫酸鉀。
[0017]K2O收率為93%。產品質量符合國標GB 20406-2006合格品要求，鈣鎂合量為1.1%，氯尚子含量為1.8%。
[0018]實施例4
本實施例包括以下步驟:
(1)將鉀長石礦磨細至-100目；
(2)將經步驟(1)磨細后的鉀長石礦，與質量濃度為40wt%的碳酸鈉溶液，按質量比為1:0.7的比例混合均勻，然后在高壓容器內進行水熱反應，反應溫度為300°C，壓力為4MPa，反應時間為6h ；
(3)往步驟(2)反應得到的物料中加入相當于原鉀長石礦粉質量5倍的水進行溶浸，充分攪拌，攪拌12h，得到物料進行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入重量相當于鉀長石用量0.8倍的高氯酸溶液，所述高氯酸溶液質量濃度為20%，攪拌反應，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當于高氯酸鉀沉淀質量1.2倍的質量濃度為45wt%的硝酸，攪拌反應，生成硝酸鉀與高氯酸，過濾分離，得高氯酸與硝酸鉀；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環利用。[0019]本實施例鉀肥干燥制得合格硝酸鉀。產品質量符合國標GB 1918-2011合格品要求，鈣鎂合量為1.0%。
[0020]K2O 收率為 89%。
[0021]實施例5
本實施例包括以下步驟:
(1)將鉀長石礦磨細至-300目；
(2)將經步驟(1)磨細后的鉀長石礦，與質量濃度為40wt%的氫氧化鈉溶液按質量比為1:2.5的比例混合均勻，然后在高壓容器內進行水熱反應，反應溫度為100°C，壓力為4MPa，反應時間為8h ；
(3)往步驟(2)反應得到的物料中加入相當于原鉀長石礦粉質量10倍的水進行溶浸，攪拌24h，得到物料進行固液分離；
(4)往步驟(3)所得液相中加入相當于鉀長石重量0.8倍的高氯酸溶液，所述高氯酸溶液質量濃度為20%，攪拌反應，使鉀離子以高氯酸鉀的形式沉淀析出，過濾，得高氯酸鉀；
(5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入相當于高氯酸鉀沉淀質量1.2倍的質量濃度為45wt%硝酸，攪拌反應，生成硝酸鉀與高氯酸，過濾分離，得高氯酸與相應的鉀肥；
(6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環利用。
[0022]本實施例鉀肥經過濾，干燥制得合格硝酸鉀。產品質量符合國標GB 1918-2011合格品要求，鈣鎂合量為1.1%。
[0023]本實施例K2O收率為91%`。
【權利要求】
1.一種用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)將鉀長石礦磨細至-100- -400目； (2)將經步驟(1)磨細后的鉀長石礦，與質量濃度為20— 60wt%的強堿溶液,按質量比為1.0:0.5-2.5的比例混合均勻，然后在高壓反應釜容器內進行水熱反應，反應溫度為IOO0C- 300°C，壓力為 2MPa — 6MPa，反應時間為 Ih — 24h ； (3)往步驟(2)反應得到的物料中加入相當于原鉀長石礦粉質量I一 10倍的水進行溶浸，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，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，停止加入提供高氯酸根離子的化合物溶液，過濾，得高氯酸鉀； (5)往步驟(4)得到的高氯酸鉀沉淀中加入無機酸，攪拌反應，生成相應的鉀肥與高氯酸，至溶液中鉀肥轉化完成時，停止加入無機酸，過濾，得高氯酸與相應的鉀肥； (6)將步驟(5)得到的高氯酸，返回步驟(4)循環利用。
2.根據權利要求1所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述強堿溶液質量濃度為30 - 45wt%0
3.根據權利要求1或2所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，鉀長石礦與強堿溶液質量比為1: 0.7 — 1.0。
4.根據權利要求1或2所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，反應溫度為200°C— 250°C。`
5.根據權利要求1或2所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，反應時間為4 - 8h。
6.根據權利要求1或2所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(2)中，所述強堿溶液為氫氧化鈉溶液。
7.根據權利要求1或2所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，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.根據權利要求7所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，所述高氯酸或高氯酸鹽溶液的質量濃度為5wt% - 80wt%o
9.根據權利要求7所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，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.根據權利要求1或2所述的用鉀長石制備鉀肥的工藝，其特征在于，步驟(5)中，所述無機酸為鹽酸或硫酸。
【文檔編號】C05G1/04GK103864496SQ201410065992
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】謝超, 曾召剛, 高文遠, 湯建良, 鄭賢福, 申睿 申請人:化工部長沙設計研究院