專利名稱：一種利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉀長石開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種實(shí)現(xiàn)鉀長石分解、轉(zhuǎn) 化分離鉀成分的工藝，具體涉及一種利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝。
背景技術(shù)：
鉀長石是自然界廣泛存在的具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的含鉀、鋁、硅等成分的礦 石，國外有近百年的研究開發(fā)歷史，國內(nèi)有近五十年的研究開發(fā)，但均沒有形成有實(shí)際應(yīng)用 價(jià)值的完整技術(shù)。現(xiàn)有的鉀長石分解提取鉀成分技術(shù)存在能耗高、鉀收率低、原材料利用率 低、污染重、不能規(guī)?；a(chǎn)等技術(shù)問題，這一技術(shù)領(lǐng)域的突破，可以開辟一條含鉀產(chǎn)品的 生產(chǎn)新途徑，提升我國鉀鹽產(chǎn)品的自主產(chǎn)能。含有氟硅酸(H2SiF6)、氫氟酸(HF)或二者以 任意摩爾比組成的混合酸，即稱為含氟酸，我國可溶性鉀資源貧乏，目前鉀鹽產(chǎn)品嚴(yán)重依賴 進(jìn)口，利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀是當(dāng)務(wù)之急。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在能耗高、產(chǎn)出低、回收率低等技術(shù) 問題，提供一種利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝， 其工藝步驟如下1)、配料150 250目的鉀長石粉與質(zhì)量濃度為15 30%的含氟酸，按1 1 5的質(zhì)量比在混料槽內(nèi)配料，攪拌均勻；2)、分解分離將配料加入到反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌、升溫，保持釜內(nèi)溫度在60 100°C， 保溫反應(yīng)1 3小時(shí)，反應(yīng)所產(chǎn)生的四氟化硅(SiF4)氣體經(jīng)引風(fēng)機(jī)引入吸收塔三級水循環(huán) 吸收，不斷提高濃度得到循環(huán)利用的氟硅酸溶液，并生成漿料和白色沉淀，白色沉淀經(jīng)離心 分離、洗滌、干燥制得白炭黑產(chǎn)品，反應(yīng)原理如下H2SiF6 — 2HF+SiF4 個(gè)Si02+6HF — H2SiF6+2H203SiF4+2H20 — 2H2SiF6+Si02 I漿料從反應(yīng)釜內(nèi)取出進(jìn)行分離，分離出液體、漿狀物和固形物，液體和固形物返回 反應(yīng)釜繼續(xù)進(jìn)行分解反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行3 6小時(shí)，釜內(nèi)含氟酸質(zhì)量濃度降到5 8%時(shí)，終 止反應(yīng)，經(jīng)分離得酸性液體、漿狀物和固形物，所得酸性液體加入含氟酸調(diào)整濃度后回用到 鉀長石的分解反應(yīng)中，所得漿狀物單獨(dú)處理，所得固形物轉(zhuǎn)入提純工序，鉀的轉(zhuǎn)化反應(yīng)原理 如下K2CHH2SiF6 — K2SiF6 丨 +H2O3)、提純將固形物與質(zhì)量濃度為15 30%的含氟酸，按1 2 3的質(zhì)量比在 反應(yīng)器內(nèi)混合攪拌，20 40°C反應(yīng)1小時(shí)，去除二氧化硅白色沉淀，分離后制得質(zhì)量含量為 95 96%的氟硅酸鉀產(chǎn)品，分離所得液體回用到鉀長石的分解反應(yīng)，反應(yīng)原理為Si02+6HF — H2SiF6+2H204)、堿解將制得的氟硅酸鉀投入反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌、加熱的條件下，緩慢加入KOH 進(jìn)行堿解，KOH加入量與K2SiF6的摩爾比為4. 1 4. 2 1，溫度控制在60 100°C，堿解 1 2小時(shí)，最終反應(yīng)液的pH值控制在6 9，終止反應(yīng)，離心分離，所得固體經(jīng)洗滌、干燥 制得白炭黑產(chǎn)品，洗滌液和離心所得液體作為母液再次進(jìn)行K2SiF6的堿解，以盡量提高KF溶液的濃度，母液中含有KF，其反應(yīng)原理為K2SiF6+4K0H — 6KF+Si02 I +2H205)、加鈣反應(yīng)KF液體質(zhì)量濃度達(dá)30 40 %后，取其中的一部分在攪拌條件下，緩 慢滴加Ca (OH) 2漿液，充分反應(yīng)1 2小時(shí)，離心分離，所得CaF2固體經(jīng)洗滌干燥，用于制備 鉀長石分解所需的氫氟酸，洗滌液用于Ca(OH)2I液的制備，離心所得氫氧化鉀溶液回用到 步驟4)的K2SiF6堿解過程，反應(yīng)原理如下2KF+Ca (OH) 2 — CaF2 J, +2K0H6)、復(fù)分解轉(zhuǎn)化取步驟4)中的另一部分濃度在30 40 %的KF溶液在反應(yīng)器內(nèi)、 攪拌條件下緩慢加入已經(jīng)計(jì)量的Ca(NO3)2粉，充分反應(yīng)1 2小時(shí)后，離心分離，所得CaF2 固體經(jīng)洗滌、干燥，用于制備鉀長石分解所需的氫氟酸，離心所得硝酸鉀溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、 結(jié)晶、離心、干燥制得硝酸鉀產(chǎn)品。反應(yīng)原理如下2KF+Ca (NO3) 2 — CaF2 J, +2KN03所述含氟酸是氟硅酸(H2Si6)、氫氟酸(HF)或二者以任意摩爾比組成的混合酸。本發(fā)明整個(gè)生產(chǎn)過程無廢氣、廢渣、廢水產(chǎn)生，原料循環(huán)利用率高，實(shí)現(xiàn)鉀長石的 綜合開發(fā)利用，得到了白炭黑副產(chǎn)品和氫氧化鉀產(chǎn)品，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在能耗高、產(chǎn)出 低、回收率低等技術(shù)問題。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝，具體實(shí)施 例如下實(shí)施例1 1)、配料200目的鉀長石粉與質(zhì)量濃度為30%的氟硅酸，按1 4的質(zhì)量比在混 料槽內(nèi)配料，攪拌均勻；2)、分解分離將配料加入到反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌、升溫，保持釜內(nèi)溫度在60°C，保溫反 應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)所產(chǎn)生的四氟化硅氣體經(jīng)引風(fēng)機(jī)引入吸收塔三級水循環(huán)吸收，不斷提高濃 度得到循環(huán)利用的氟硅酸溶液，并生成漿料和白色沉淀，白色沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、干燥 制得白炭黑產(chǎn)成品，漿料從反應(yīng)釜內(nèi)取出進(jìn)行分離，分離出液體、漿狀物和固形物，液體和 固形物返回反應(yīng)釜繼續(xù)進(jìn)行分解反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行3小時(shí)，釜內(nèi)含氟酸質(zhì)量濃度降到5% 時(shí)，終止反應(yīng)，經(jīng)分離得酸性液體、漿狀物和固形物，所得酸性液體加入含氟酸調(diào)整濃度后 回用到鉀長石的分解反應(yīng)中，所得漿狀物單獨(dú)處理，所得固形物轉(zhuǎn)入提純工序；3)、提純將固形物與質(zhì)量濃度為30%的氟硅酸，按1 3的質(zhì)量比在反應(yīng)器內(nèi)混 合攪拌，20°C反應(yīng)1小時(shí)，去除二氧化硅白色沉淀，分離后制得質(zhì)量含量為96%的氟硅酸鉀 產(chǎn)品，分離所得液體回用到鉀長石的分解反應(yīng)；4)、堿解將制得的氟硅酸鉀投入反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌、加熱的條件下，緩慢加入KOH 進(jìn)行堿解，KOH加入量與K2SiF6的摩爾比為4.1 1，溫度控制在60°C，堿解1小時(shí)，最終反 應(yīng)液的PH值控制在7，終止反應(yīng)，離心分離，所得固體即SiO2. ηΗ20,經(jīng)洗滌、干燥制得白炭黑 產(chǎn)品，洗滌液和離心所得液體即KF溶液作為母液再次進(jìn)RK2SiF6的堿解，以盡量提高KF溶 液的濃度，母液中含有KF;5)、加鈣反應(yīng)KF液體質(zhì)量濃度達(dá)35%后，取其中的五分之一在攪拌條件下，緩慢 滴加Ca (OH) 2漿液，充分反應(yīng)1小時(shí)，離心分離，所得CaF2固體經(jīng)洗滌干燥，用于制備鉀長石 分解所需的氫氟酸，洗滌液用于Ca (OH) 2漿液的制備，離心所得氫氧化鉀溶液回用到步驟4)
4的K2SiF6堿解過程；6)、復(fù)分解轉(zhuǎn)化取步驟4)中的剩余部分濃度在35%的KF溶液在反應(yīng)器內(nèi)、攪 拌條件下緩慢加入已經(jīng)計(jì)量的Ca(NO3)2粉，充分反應(yīng)1小時(shí)后，離心分離，所得CaF2固體經(jīng) 洗滌、干燥，用于制備鉀長石分解所需的氫氟酸，離心所得硝酸鉀溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、離 心、干燥制得硝酸鉀產(chǎn)品。實(shí)施例2 根據(jù)實(shí)施例1，用氫氟酸(HF)替代氟硅酸(H2SiF6)。實(shí)施例3 根據(jù)實(shí)施例1，用氟硅酸(H2SiF6)和氫氟酸(HF)按1 2的摩爾比組成 混合酸，替代氟硅酸(H2SiF6)15實(shí)施例4 根據(jù)實(shí)施例1，用氟硅酸(H2SiF6)和氫氟酸(HF)按5 5的摩爾比組成 混合酸，替代氟硅酸(H2SiF6)1權(quán)利要求
1. 一種利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝，其特征是工藝步驟如下1)、配料150 250目的鉀長石粉與質(zhì)量濃度為15 30%的含氟酸，按1 1 5的 質(zhì)量比在混料槽內(nèi)配料，攪拌均勻；2)、分解分離將配料加入到反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌、升溫，保持釜內(nèi)溫度在60 100°C，保溫 反應(yīng)1 3小時(shí)，反應(yīng)所產(chǎn)生的四氟化硅氣體經(jīng)引風(fēng)機(jī)引入吸收塔三級水循環(huán)吸收，不斷提 高濃度得到循環(huán)利用的氟硅酸溶液，并生成漿料和白色沉淀，白色沉淀經(jīng)離心分離、洗滌、 干燥制得白炭黑產(chǎn)成品，漿料從反應(yīng)釜內(nèi)取出進(jìn)行分離，分離出液體、漿狀物和固形物，液 體和固形物返回反應(yīng)釜繼續(xù)進(jìn)行分解反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行3 6小時(shí)，釜內(nèi)含氟酸質(zhì)量濃度降 到5 8%時(shí)，終止反應(yīng)，經(jīng)分離得酸性液體、漿狀物和固形物，所得酸性液體加入含氟酸調(diào) 整濃度后回用到鉀長石的分解反應(yīng)中，所得漿狀物單獨(dú)處理，所得固形物轉(zhuǎn)入提純工序；3)、提純將固形物與質(zhì)量濃度為15 30%的含氟酸，按1 2 3的質(zhì)量比在反應(yīng)器 內(nèi)混合攪拌，20 40°C反應(yīng)1小時(shí)，去除二氧化硅白色沉淀，分離后制得質(zhì)量含量為95 96%的氟硅酸鉀產(chǎn)品，分離所得液體回用到鉀長石的分解反應(yīng)；4)、堿解將制得的氟硅酸鉀投入反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌、加熱的條件下，緩慢加入KOH進(jìn)行 堿解，KOH加入量與K2SiF6的摩爾比為4. 1 4. 2 1，溫度控制在60 100°C，堿解1 2小時(shí)，最終反應(yīng)液的pH值控制在6 9，終止反應(yīng)，離心分離，所得固體經(jīng)洗滌、干燥制得 白炭黑產(chǎn)品，洗滌液和離心所得液體作為母液再次進(jìn)行K2SiF6的堿解；5)、加鈣反應(yīng)KF液體質(zhì)量濃度達(dá)30 40%后，取其中的一部分在攪拌條件下，緩慢滴 加Ca (OH) 2漿液，充分反應(yīng)1 2小時(shí)，離心分離，所得CaF2固體經(jīng)洗滌干燥，用于制備鉀長 石分解所需的氫氟酸，洗滌液用于Ca(OH)2漿液的制備，離心所得氫氧化鉀溶液回用到步驟 4)的K2SiF6堿解過程；6)、復(fù)分解轉(zhuǎn)化取步驟4)中的另一部分濃度在30 40%的KF溶液在反應(yīng)器內(nèi)、攪拌 條件下緩慢加入已經(jīng)計(jì)量的Ca(NO3)2粉，充分反應(yīng)1 2小時(shí)后，離心分離，所得CaF2固體 經(jīng)洗滌、干燥，用于制備鉀長石分解所需的氫氟酸，離心所得硝酸鉀溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、 離心、干燥制得硝酸鉀產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用含氟酸低溫分解鉀長石生產(chǎn)硝酸鉀的工藝，利用含氟酸分解鉀長石粉，酸料比1～5∶1，在60-100℃反應(yīng)時(shí)間1～6小時(shí)，產(chǎn)生的SiF4氣體用水吸收，得到H2SiF6和白炭黑產(chǎn)品；反應(yīng)所得漿料經(jīng)分離，得到液體、漿狀物和固形物。液體和和固形物回反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行二次分解、分離，鉀長石分解后最終得到酸性液體、漿狀物和固形物，將固形物經(jīng)含氟酸提純、分離，制得氟硅酸鉀產(chǎn)品，所得酸液回用到鉀長石的分解反應(yīng)。K2SiF6與KOH在加熱條件下進(jìn)行充分堿解反應(yīng)后，分離得到KF溶液和SiO2.nH2O，部分KF溶液與Ca(OH)2反應(yīng)后，分離得到KOH溶液和CaF2固體，部分KF溶液與Ca(NO3)2反應(yīng)，得CaF2和硝酸鉀產(chǎn)品。生產(chǎn)過程無三廢產(chǎn)生，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在能耗高、產(chǎn)出低、回收率低等技術(shù)問題。
文檔編號(hào)C01D9/00GK102001691SQ20101058613
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者李欣, 李爍, 楊威, 王嚴(yán)民, 陳鋒 申請人:陳鋒