專利名稱：以鉀鹽選礦母液為主要原料生產(chǎn)碳酸鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)鹽領(lǐng)域，特別涉及以鉀鹽選礦母液為主要原料生產(chǎn)碳酸鉀的方法。
目前，現(xiàn)有制備碳酸鉀的方法主要是以工業(yè)級(jí)氯化鉀為原料，經(jīng)樹脂交換，產(chǎn)品轉(zhuǎn)型和蒸發(fā)結(jié)晶等工序得到產(chǎn)品碳酸鉀，這種方法加工過程冗長(zhǎng)，對(duì)所用氯化鉀原料的質(zhì)量要求高，能耗較高，產(chǎn)品制造成本較高。例如，CN1055901公開了一種聯(lián)合生產(chǎn)碳酸鉀和輕質(zhì)碳酸鎂的方法，該方法采用復(fù)鹽法和KCl或K2SO4反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鉀和輕質(zhì)碳酸鎂。這種方法所采用的KCl和K2SO4應(yīng)具有一定的品質(zhì)。
另外，在制鉀鹽的過程中，光鹵石加水溶解，冷分解產(chǎn)生粗鉀和選礦母液，粗鉀包括氯化鉀和氯化鈉，選礦母液中主要含有氯化鉀、氯化鎂和氯化鈉，目前，選礦母液一般作為廢液排放，這樣不僅造成了環(huán)境污染，還浪費(fèi)了大量資源。
本發(fā)明的目的在于克服在生產(chǎn)碳酸鉀時(shí)要求原料質(zhì)量高，能耗高，且在生產(chǎn)過程中易造成環(huán)境污染、浪費(fèi)資源等缺陷，提供一種以鉀鹽選礦母液為主要原料生產(chǎn)碳酸鉀的方法。在達(dá)到保護(hù)環(huán)境的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明使用價(jià)廉易得的鉀鹽選礦母液為主要原料，采用鉀沉淀劑進(jìn)行沉淀，再進(jìn)行轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)碳酸鉀，鉀沉淀劑可以反復(fù)使用。該方法的特征在于將鉀鹽選礦母液進(jìn)行沉淀分離，樹脂交換，碳銨轉(zhuǎn)型，制成碳酸鉀，步驟如下(1)沉淀分離在鉀鹽選礦母液中加入鉀沉淀劑，將選礦母液中的鉀沉淀出來；(2)樹脂交換將上述沉淀出的鉀鹽用軟水溶解，通過陽離子樹脂，鉀離子被交換到樹脂上，變成鉀型樹脂；(3)碳銨轉(zhuǎn)型鉀型樹脂用洗脫液碳銨鹽溶液洗脫，得到含鉀的洗脫液；(4)將含鉀的洗脫液蒸發(fā)、結(jié)晶和干燥，得到產(chǎn)品碳酸鉀。
下面具體說明本發(fā)明制備碳酸鉀的方法，以重量百分比計(jì)。
將來自儲(chǔ)槽的鉀鹽選礦母液通過過濾除去其中的不溶性雜質(zhì)，其中母液中的氯化鉀含量為3％～6％。
在上述經(jīng)過濾的鉀鹽選礦母液中加入鉀沉淀劑，在不斷攪拌的情況下，在-5℃～20℃的低溫下沉淀出KClO4，將沉淀物與母液分離，離心脫除母液，用軟化水洗滌沉淀物。在該步驟中，可采用螺旋攪拌器，攪拌的轉(zhuǎn)速為30～60轉(zhuǎn)/分鐘。通常所采用的鉀沉淀劑是NaClO4和NH4ClO4，一般是它們的5.0％～13％的溶液。這時(shí)，鉀的收率為72％以上，鉀沉淀劑的損失率為10％左右。
沉淀出的KClO4用70℃～90℃的熱軟化水溶解成10％～20％的水溶液，進(jìn)入保溫釜。
含KClO4的熱溶液順流或逆流通過陽離子樹脂，鉀離子被交換到樹脂上，得到鉀型樹脂，鈉離子進(jìn)入溶液，得到NaClO4溶液。該NaClO4溶液可循環(huán)使用，每次會(huì)有7～10％的損失。樹脂通常采用鈉型和銨型732陽離子交換樹脂。
鉀型樹脂用10～20％的NH4HCO3或(NH1)2CO3溶液洗脫，優(yōu)選它們的濃度為13～18％，洗脫可以以逆流或順流方式進(jìn)行，洗脫液流速為0.5～6V柱體積/小時(shí)，得到含有KHCO3、K2CO3和NH4HCO3的混合洗脫液。
混合洗脫液中可加入適量的石灰水，石灰水的濃度為0.5％～3.5％，使溶液中KHCO3變成K2CO3，并且K2CO3的濃度為4～11％。將這種含有碳酸鉀的溶液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，蒸發(fā)通常在70～110℃下進(jìn)行，結(jié)晶在20～70℃下進(jìn)行。在110～300℃下干燥后即可得到產(chǎn)品K2CO3。
本發(fā)明以價(jià)廉易得的鉀選型母液為原料，鉀沉淀劑可以反復(fù)使用，除了鉀鹽選礦母液之外，還可用于其它含有KCl的工業(yè)廢液，一方面在降低原料品質(zhì)的同時(shí)也降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；另一方面解決了鉀鹽工業(yè)中廢液排放問題，節(jié)約了資源，避免了環(huán)境污染。
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。


圖1．本發(fā)明生產(chǎn)碳酸鉀的工藝流程示意圖。
實(shí)施例1．稱取1240g鉀鹽選礦母液(KCl3.54％)，在0℃攪拌下逐漸加入計(jì)算量的NaClO4，沉淀出KClO4，沉淀物經(jīng)離心脫水和軟化水洗滌后得到沉淀物KClO4(干基)72.6g，用85℃的熱軟化水溶解，得到KClO4水溶液726g，順流至300g 732陽樹脂柱中進(jìn)行離子交換，并用常溫軟化水洗滌樹脂后，用104g NH4HCO3(濃度11％)溶液逆流洗脫，洗脫液360g中加入37g熟石灰水溶液(濃度10％)，含K2CO3的水溶液送入常壓蒸發(fā)結(jié)晶器中進(jìn)行蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶，結(jié)晶物經(jīng)離心脫水，軟水洗滌并干燥，得到產(chǎn)品K2CO336.0g，純度為98.0％，鉀的回收率為72％。
實(shí)施例2．稱取1240g鉀鹽選礦母液(KCl3.54％)，在20℃攪拌下逐漸加入計(jì)算量的NaClO4，沉淀出KClO4，沉淀物經(jīng)離心脫水和軟化水洗滌后得到沉淀物KClO4(干基)63.0g，用90℃的熱軟化水溶解，得到KClO4水溶液630g，順流至300g732陽樹脂柱中進(jìn)行離子交換，并用常溫軟化水洗滌樹脂后，用90gNH4HCO3(濃度11％)溶液逆流洗脫，洗脫液321.5g中加入32g的熟石灰水溶液(濃度10％)，含K2CO3的水溶液進(jìn)入常壓蒸發(fā)結(jié)晶器中進(jìn)行蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶，結(jié)晶物經(jīng)離心脫水，洗滌干燥后，得到產(chǎn)品K2CO331.0g，純度為98.5％，鉀的回收率為75％。
實(shí)施例3．稱取1240g鉀鹽選礦母液(KCl3.54％)，在10℃攪拌下逐漸加入計(jì)算量的NH4ClO4，沉淀出KClO4，沉淀物經(jīng)離心脫水和軟化水洗滌后得到沉淀物KClO4(干基)67.8g，用75℃的熱軟化水溶解，得到KClO4水溶液67.8g，順流至300g732陽樹脂柱中進(jìn)行離子交換，并用常溫軟化水洗滌樹脂后，用97g(NH4)2CO3(濃度11％)水溶液逆流選脫，在洗脫液336g中加入34.5g的熟石灰水溶液(濃度10％)，含K2CO3的水溶液送入常壓蒸發(fā)結(jié)晶器中進(jìn)行蒸發(fā)冷卻結(jié)晶，結(jié)晶物經(jīng)離心脫水，洗滌并干燥，得到產(chǎn)品K2CO333.6g，純度為98.2％，鉀的回收率為73％。
實(shí)施例4．稱取1240g鉀鹽選礦母液(KCl3.54％)，在20℃攪拌下逐漸加入計(jì)算量的NaClO4，沉淀出KClO4，沉淀物經(jīng)離心脫水和軟化水洗滌后得到沉淀物KClO4(干基)63.0g，用90℃的熱軟化水溶解，得到KClO4水溶液630g，順流至300g732陽樹脂柱中進(jìn)行離子交換，并用常溫軟化水洗滌樹脂后，用90gNH4HCO3(濃度11％)溶液逆流洗脫，將洗脫液打入常壓蒸發(fā)結(jié)晶器中進(jìn)行蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶，結(jié)晶物經(jīng)離心脫水，洗滌干燥后，得到產(chǎn)品K2CO331.0g，純度為98.5％，鉀的回收率為75％。
權(quán)利要求
1．一種以鉀鹽選礦母液為主要原料生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于將鉀鹽選礦母液進(jìn)行沉淀分離、樹脂交換和碳銨轉(zhuǎn)型，制成碳酸鉀，步驟如下(1)沉淀分離在鉀鹽選礦母液中加入鉀沉淀劑，將選礦母液中的鉀沉淀出來；(2)樹脂交換將上述沉淀出的鉀鹽用軟水溶解，通過陽離子樹脂，鉀離子被交換到樹脂上，變成鉀型樹脂；(3)碳銨轉(zhuǎn)型鉀型樹脂用洗脫液碳銨鹽溶液洗脫，得到含鉀的洗脫液；(4)將含鉀的洗脫液蒸發(fā)、結(jié)晶和干燥，得到產(chǎn)品碳酸鉀。
2．權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于步驟(1)中所述的鉀沉淀劑是高氯酸鈉和高氯酸銨。
3．權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于所述的鉀沉淀劑是濃度為5.0～13％的高氯酸鈉或高氯酸銨溶液。
4．權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于步驟(1)的沉淀分離過程是在-5℃～20℃的低溫下和不斷攪拌的情況下進(jìn)行。
5．權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于步驟(3)碳銨轉(zhuǎn)型采用碳酸氫銨或碳酸銨水溶液作為洗脫液，其濃度為10～20％。
6．權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于所述的碳酸氫銨或碳酸銨水溶液濃度為13～18％。
7．權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于步驟(2)樹脂交換可采用順流進(jìn)行，也可采用逆流進(jìn)行，流速為0.5～6V柱體積/小時(shí)。
8．權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于在步驟(4)中的蒸發(fā)結(jié)晶之前，可向含鉀的洗脫液中加入濃度為0.5～3.5％的石灰水溶液。
9．權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)碳酸鉀的方法，其特征在于步驟(2)的樹脂交換采用鈉型732陽離子交換樹脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及無機(jī)鹽領(lǐng)域,特別涉及以鉀鹽選礦母液為主要原料生產(chǎn)碳酸鉀的方法。該方法采用鉀鹽選礦母液為原料,用鉀沉淀劑沉淀,進(jìn)行樹脂交換,并用普通碳銨轉(zhuǎn)型為碳酸鉀的生產(chǎn)方法。該方法所采用的鉀沉淀劑是高氯酸鈉或高氯酸銨。使用該方法制備碳酸鉀,降低了對(duì)原料的要求,可采用鉀鹽工業(yè)的廢液,并同時(shí)減少了對(duì)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)C01D7/00GK1314309SQ01118030
公開日2001年9月26日 申請(qǐng)日期2001年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月16日
發(fā)明者付國(guó)杰, 謝邦牢 申請(qǐng)人:謝邦牢, 付國(guó)杰