水云母氧化法提取可溶性鉀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種從水云母中采用氧化法提取可溶性鉀的方法。包括將水云母進(jìn)行酸處理后固液分離；酸處理后的水云母與氧化劑的水溶液混合進(jìn)行氧化處理，溫度60℃-80℃，時(shí)間1.5-3.0h，過濾收集含鉀濾液并得到固體不溶物；還可以在氧化處理之后進(jìn)行酸化學(xué)處理提取可溶性鉀；或是氧化處理之后進(jìn)行焙燒法提取可溶性鉀?？梢灾苯永梦覈S富的難溶性天然水云母礦為原料，不需要進(jìn)行高溫加熱以及大量的酸堿試劑，減少成本、降低環(huán)境污染，還能保持云母層狀結(jié)構(gòu)的不變性，結(jié)合后期酸化學(xué)發(fā)或者焙燒法提取工藝可以使鉀離子的綜合提取率達(dá)到85%～95%。
【專利說明】水云母氧化法提取可溶性鉀【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)、冶金領(lǐng)域，涉及一種從礦物中提取有色金屬的方法，具體涉及一種從水云母中采用氧化法提取可溶性鉀離子。
【背景技術(shù)】
[0002]我國歷來缺鉀，我國的可溶性鉀資源少，難溶性鉀資源儲量豐富。已有很多學(xué)者嘗試用各種方法從難溶性鉀礦石中提取可溶性的鉀離子。目前，國內(nèi)外從難溶性富鉀巖石中提取鉀的方法主要有:直接法、濕化學(xué)法、焙燒法、揮發(fā)法、生物法、高壓水熱法:
[0003]直接法是直接將含鉀巖石用于土壤中，此方法雖然對農(nóng)作物的增產(chǎn)有一定的效果，但是沒有充分利用其他的有用成分并且造成嚴(yán)重的浪費(fèi)，并且長時(shí)間施用還會造成土壤沙化。
[0004]濕化學(xué)法是采用酸堿鹽等化學(xué)試劑在溶液中分解富鉀巖石，達(dá)到鉀離子溶離出來的目的。其優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)溫度低，能耗少。但存在問題是:①在使用酸堿鹽等化學(xué)試劑中，加大了成本的使用；②原料產(chǎn)地受到限制、尾渣多；③使用酸堿的過程中，產(chǎn)生的廢液量大且難處理,對環(huán)境造成一定傷害。
[0005]焙燒法是最常用的脫鉀方法之一，其原理是把富鉀礦石與其它配料(鈉化)在高溫條件下焙燒，使其結(jié)構(gòu)破壞，鉀元素與其它元素形成可溶性鉀鹽。該法優(yōu)點(diǎn)是:生產(chǎn)工藝和技術(shù)較成熟。也存在問題:由于煅燒過程中需要的溫度較高，這樣對設(shè)備的要求加大，成本高，因此效益低。
[0006]高壓水熱法研究了利用高壓水熱法在助劑作用下富鉀巖石的脫鉀過程。是采用固液分離，冷卻濃縮結(jié)晶的方法制備Κ0Η。該法的優(yōu)點(diǎn):能夠有較高的轉(zhuǎn)化率，能夠達(dá)到95%以上。但也存在問題:由于反應(yīng)過程要求高壓，所以對設(shè)備要求很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種從水云母中采用氧化法提取可溶性鉀離子的方法，該方法經(jīng)濟(jì)高效，簡單易行。
[0008]為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下:
[0009]一種含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，包括對含釩水云母礦石進(jìn)行氧化處理，將位于鋁氧八面體晶格結(jié)構(gòu)中的V3+氧化成V5+。
[0010]按上述方案，氧化處理所用氧化劑為次氯酸鈉、過硼酸鈉或過碳酸鈉。
[0011]一種含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，包括以下步驟:
[0012]將水云母進(jìn)行酸處理后固液分離；酸處理后的水云母與氧化劑的水溶液混合進(jìn)行氧化處理，溫度60°C -80°c，時(shí)間1.5-3.0h，過濾收集含鉀濾液并得到固體不溶物。
[0013]按上述方案，所述氧化劑為次氯酸鈉、過硼酸鈉或過碳酸鈉。
[0014]按上述方案，氧化處理之后進(jìn)行酸化學(xué)處理提取可溶性鉀。
[0015]按上述方案，酸化學(xué)法提取可溶性鉀時(shí)時(shí)硫酸濃度為33.03%,液固比為3，反應(yīng)時(shí)間Ih。
[0016]按上述方案，氧化處理之后進(jìn)行焙燒法提取可溶性鉀。
[0017]按上述方案，焙燒法提取可溶性鉀時(shí)焙燒溫度為830°C，焙燒時(shí)間為Ih。
[0018]本發(fā)明的技術(shù)原理:氧化處理水云母將位于鋁氧八面體中的V3+氧化成V5+，【V3+ — v5+] OO 2【Al3+ — Si4+】-2K+ / ,改變位于硅氧四面體層間的K+與Ob層的價(jià)鍵連接，減小云母層層間K+補(bǔ)償硅氧四面體產(chǎn)生的多余負(fù)電荷的靜電束縛，活化了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鋁氧八面體晶格，形成“庫侖效應(yīng)”。
[0019] 采用“氧化法”形成的“庫侖效應(yīng)”不僅可以作為一種提取可溶性鉀的方法，同時(shí)還是對水云母穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的一種活化處理。在氧化的過程中，可以浸出部分鉀離子，也可以作為預(yù)處理，提高后期層間鉀離子的浸出效率。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]該方法加入氧化劑將水云母鋁氧結(jié)構(gòu)八面體中的三價(jià)釩氧化成五價(jià)釩，從而改變硅氧四面體中非橋氧的價(jià)鍵分布，減小其對鉀離子的電荷吸附作用，利用這種‘庫侖效應(yīng)’將位于云母層層間的部分鉀離子首先變成游離的鉀離子而被提取出。這種用于提取鉀離子的新方法較之以前的直接法、濕化學(xué)法、焙燒法、揮發(fā)法、生物法和高壓水熱法有著成本低、環(huán)境污染小并且能夠保持云母結(jié)構(gòu)的不變性等優(yōu)點(diǎn)。
[0022]可以直接利用我國豐富的難溶性天然水云母礦為原料，不需要進(jìn)行高溫加熱以及大量的酸堿試劑，減少成本、降低環(huán)境污染，還能保持云母層狀結(jié)構(gòu)的不變性，結(jié)合后期酸化學(xué)發(fā)或者焙燒法提取工藝可以使鉀離子的綜合提取率達(dá)到85%~95%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1:水云母的晶體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2:水云母氧化處理“庫侖效應(yīng)”示意圖(氧化前)。
[0025]圖3:水云母氧化處理“庫侖效應(yīng)”示意圖(氧化后)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，但不作為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0027]實(shí)施例1
[0028]以水云母礦為原料，通過X射線熒光分析(XRF)測出原礦中的含釩量和含鉀量W。；
[0029]經(jīng)球磨破碎至過200目，經(jīng)稀鹽酸處理，去除難溶性碳酸鹽礦物和氧化物雜質(zhì)；
[0030]按摩爾比水云母原礦含釩量:次氯酸鈉=1: 1，將水云母原礦與次氯酸鈉的水溶液混合，置于80°C的恒溫水浴，攪拌90min，過濾收集含鉀濾液和固體不溶物，XRF測出固體不溶物的含鉀量W。
[0031]根據(jù)公式=W=(Wq-W1)ZWq ;脫鉀率達(dá)到33.6%。
[0032]實(shí)施例2
[0033]以水云母礦為原料，通過XRF測出原礦中的含釩量和含鉀量；
[0034]經(jīng)球磨破碎至過200目，經(jīng)稀硫酸處理，去除難溶性碳酸鹽礦物和氧化物雜質(zhì)；
[0035]按摩爾比水云母原礦含釩量:過硼酸鈉=1: 1.2，將水云母原礦與過硼酸鈉的水溶液混合，置于60°C的恒溫水浴，攪拌180min，過濾收集含鉀濾液和固體不溶物。
[0036]脫鉀率達(dá)到43.8%。
[0037]實(shí)施例3
[0038]以水云母礦為原料，通過XRF測出原礦中的含釩量和含鉀量；
[0039]經(jīng)球磨破碎至過200目，經(jīng)稀硝酸處理，去除難溶性碳酸鹽礦物和氧化物雜質(zhì)；
[0040]按摩爾比水云母原礦含釩量:過碳酸鈉=1: 1.5，將水云母原礦與過碳酸鈉的水溶液混合，置于70°C的恒溫水浴，攪拌120min，過濾收集含鉀濾液和固體不溶物。
[0041]脫鉀率達(dá)到49.5%。
[0042]實(shí)施例4
[0043]取實(shí)施例3中的固體不溶物進(jìn)行酸化學(xué)處理，將固體不溶物在加壓加溫(壓力1.2MP，80°C)酸性溶液條件下置于反應(yīng)釜中，其中硫酸濃度為33.03%、液固比(液體和固體的質(zhì)量比)為3，反應(yīng)lh，過濾，得含鉀濾液和固體不溶物。清液為所提取的可溶性含鉀離子溶液，測定固體不溶物中的鉀含量為W1 ;總的脫鉀率W=(Wc1-W1)ZVc^
[0044]另取實(shí)施例3中所用原料水云母直接進(jìn)行酸化學(xué)處理，采用上述相同的工藝，得到含鉀濾液和固體不溶物，測定固體不溶物中的鉀含量為W2;總的脫鉀率W=(Wcrw2)ZV^
[0045]實(shí)際測得氧化/酸化學(xué)法脫鉀率為:93.2% ;直接酸化學(xué)法脫鉀率為:78.4% ;先氧化預(yù)處理相對于直接采用酸化學(xué)法，脫鉀率有明顯的提高。
[0046]實(shí)施例5
[0047]取實(shí)施例3所得固體不溶物烘干再采用焙燒法提鉀，將烘干的固體不溶物與氫氧化鈉混合置于SX-2.5-10型高溫電阻爐中焙燒，設(shè)定焙燒溫度為830°C，焙燒時(shí)間為lh，質(zhì)量配比為m(NaOH):m(固體不溶物)=0.7:1 ;溶于水后攪拌、過濾得含鉀濾液和固體不溶物。測定固體不溶物中的鉀含量為W1 ;總的脫鉀率W=(Wc1-W1)A^
[0048]另取實(shí)施例3中所用原料水云母直接進(jìn)行焙燒法處理，采用相同的工藝條件，得到含鉀濾液和固體不溶物。測定其含鉀量為W2 ;總的脫鉀率W=(Wtl-W2)/Wtl,
[0049]實(shí)際測得氧化焙燒法脫鉀率為:91.8% ;直接焙燒法脫鉀率為:75.4% ;先氧化預(yù)處理相對于直接采用酸化學(xué)法，脫鉀率有明顯的提高。
【權(quán)利要求】
1.一種含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于包括對含釩水云母礦石進(jìn)行氧化處理，將位于鋁氧八面體晶格結(jié)構(gòu)中的V3+氧化成V5+。
2.如權(quán)利要求1中所述的含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于氧化處理所用氧化劑為次氯酸鈉、過硼酸鈉或過碳酸鈉。
3.一種含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于包括以下步驟: 將水云母進(jìn)行酸處理后固液分離；然后將酸處理后的水云母與氧化劑的水溶液混合進(jìn)行氧化處理，溫度60°C -80°C，時(shí)間1.5-3.0h，過濾收集含鉀濾液并得到固體不溶物。
4.如權(quán)利要求3所述的含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于所述氧化劑為次氯酸鈉、過硼酸鈉或過碳酸鈉。
5.如權(quán)利要求3或4所述的含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于氧化處理之后進(jìn)行酸化學(xué)處理提取可溶性鉀。
6.如權(quán)利要求5所述的含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于酸化學(xué)法提取可溶性鉀時(shí)時(shí)硫酸濃度為33.03%，液固比為3，反應(yīng)時(shí)間lh。
7.如權(quán)利要求3或4所述的含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于氧化處理之后進(jìn)行焙燒法提取可溶性鉀。
8.如權(quán)利要求7所述的含釩水云母礦石中提取可溶性鉀的方法，其特征在于焙燒法提取可溶性鉀時(shí)焙燒溫度為830°C，焙燒時(shí)間為lh。
【文檔編號】C22B3/00GK103468974SQ201310460136
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】黃志良, 孟鵬, 胡名衛(wèi), 羅晶, 羅馬亞, 夏俊杰, 王宏全, 池汝安 申請人:武漢工程大學(xué)