專利名稱：堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明屬于氨堿法生產(chǎn)純堿過程中排放廢渣的綜合利用和與鉀長石制造氯化鉀領域。
氨堿法生產(chǎn)純堿過程中排放的大量廢渣常年堆積，既占去大量土地，又污染環(huán)境，已有的廢渣綜合利用方法很多，如“堿渣制建筑膠泥的制造方法”(CN871082)，“氯堿廢渣制水泥的方法”(CN89108216)，這兩種方法已嘗試將堿渣變成有用的產(chǎn)品，但實施較為困難，成本也高，還有許多方法也因為各種原因而大規(guī)模工業(yè)化存在一定缺陷，CN95106293.X“堿渣制工程土的方法”，此方法的實施已通過天津市建委和科委聯(lián)合組織的鑒定，該法用攪拌方法改變了堿渣結構，使之易干脫水，常規(guī)晾曬后作工程用土，性能極好，為大規(guī)模工業(yè)化治理堿渣開辟了道路，但是所得產(chǎn)品只做工程用土，經(jīng)濟除加值較低，所以該方法較偏重于處理堿渣，并不能將堿渣中的有用成分充分的全部利用起來；目前我國的鉀肥奇缺，我國的鉀肥產(chǎn)量只占世界總產(chǎn)量的0.34％，這個量只能滿足國內鉀肥需求的10％左右，我國利用含鉀巖石生產(chǎn)鉀肥，存在著重大缺陷，主要是生產(chǎn)鉀肥所需處理的礦石量大，據(jù)有關資料介紹，生產(chǎn)一噸硫化鉀需處理礦石8.33噸，能耗高、物耗大，副產(chǎn)品多，分離工藝復雜，產(chǎn)品不具競爭力，特別是用含鉀巖石添加NaCl或CaCl2的焙燒法生產(chǎn)鉀肥的方法，由于焙燒后熟料產(chǎn)生玻璃體結晶(通稱結瘤)，不利于浸取，因此該方法至今難以工業(yè)化大量生產(chǎn)。
本分明目的是提供一種克服上述缺陷的，既能大量治理堿渣，充分利用堿渣中的有用成分，又能得到國內急需鉀肥的“堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法”，該方法在含鉀巖石和堿渣等原料的反應中，所有成分幾乎全部轉化為經(jīng)濟附加值較高的工業(yè)產(chǎn)品，工藝過程中所有物料循環(huán)使用，無廢液、廢氣、廢物排放，工藝流程合理。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，參照圖1，將磨細的鉀長石(1)和堿渣(2)以鉀長石∶堿渣＝1∶0.5～5的比例加入生料漿工序(3)，還可加入提鈣過程中的鈣母液(4)、或添加鹽(5)或氯化鈣(6)，物料在生料漿工序經(jīng)混合攪拌均勻后進入焙燒工序(7)，焙燒后的熟料進入粉碎工序(8)，粉碎后的熟料進入多級螺旋浸取器(9)，從多級螺旋浸取器出來的浸取液(10)通過蒸發(fā)濃縮(11)，離心分離(12)，冷卻結晶(13)，離心分離(14)，粗鉀洗滌(15)，離心分離(16)得純度為90％的氯化鉀成品(17)；從離心分離(12)出來的粗鹽(18)進入粗鹽洗滌(19)，再經(jīng)離心分離(20)，熱風干燥(21)得純度為96％的精鹽成品(22)，離心分離(20)出來的洗鹽液(23)送至粗鹽洗滌工序(17)和蒸發(fā)濃縮工序(11)循環(huán)使用；從離心分離(14)出來的濾鉀液(24)經(jīng)蒸發(fā)濃縮(25)，澄清分離(26)，蒸發(fā)濃縮(27)，澄清分離(28)，蒸發(fā)濃縮(29)得純度為70％的氯化鈣產(chǎn)品(30)，從澄清分離(28)出來的鈣母液(31)回到蒸發(fā)濃縮工序(25)中或作為補充料加入生料漿(3)中循環(huán)使用，從澄清分離(26)出來的混合鹽(32)和從澄清分離(28)出來的復鹽(33)回到蒸發(fā)濃縮工序(11)循環(huán)使用；從多級螺旋浸取器出來的浸取渣(34)經(jīng)洗滌壓濾工序(35)處理后可得作為工程用土和建筑制品原料的固體渣(35)，洗滌壓濾后的洗滌液(36)回到多級螺旋浸取器(9)以減少用水量和提高浸取率，從焙燒工序出來的尾氣用引風機(37)輸送至蒸發(fā)濃縮工序(11)用以回收余熱增加蒸發(fā)效率。
所述原料配比中還可添加選擇成分鉀長石重量0～80％的苦鹵(38)、苦鹵本來就是制氯化鉀的重要原料，使用苦鹵還可解決鹽場廢料。
所述堿渣可以是堆積堿渣，也可以是直接排放廢渣液壓濾后的濕渣或廢渣液經(jīng)預碳化壓濾后的濕渣。
生料漿工序以物料混合攪拌均勻為宜，鉀長石的細度100～300即可，鉀長石越細，焙燒越好。
焙燒設備可選用臥式旋轉窯、隧道窯、滾道窯或立式旋轉爐，焙燒溫度750～900℃，焙燒時間35～90分鐘；粉碎設備可采用輥扛，目的是為了加大焙燒后熟料細度以提高下工序的浸取效率；多級螺旋浸取器采用逆流浸取，可節(jié)約用水，提高浸取率，浸取溫度控制在80±5℃為好；浸取渣的處理可采用板框壓濾機洗滌壓濾，真空過濾或直接堆存，或加進大顆料物料攪拌或拌勻后自然堆存，以達到固液分離目的，分離出的液體回到多級螺旋浸取器，所得固體渣可作為工程用土和建筑制品原料如工程用土、綠化用土、制磚、砌塊、墻體材料，也可作水泥、粘結劑的原料等。
由浸取液提取生成物KCl、NaCl、CaCl2是常規(guī)工藝，工藝條件不再細述。
本發(fā)明堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法的反應機理探討，堿渣化學成分含量(％)(取自老渣場)CaCO336～61、H2O50～64、CaO6～15、CaCl25～16、Mg(OH)24～13、CaSO41～6、NaCl0.4～7、Fe2O30.4～1、SiO25～10、Al2O32～4，堿渣與鉀長石的反應大致如下從反應式看，堿渣中的CaCl2、NaCl是從鉀長石中提鉀較為理想的轉化劑，由于用NaCl和CaCl2直接與鉀長石焙燒制取KCl熟料易形成結瘤玻璃體，不利下工序的浸取，致使用含鉀巖石與NaCl、CaCl2反應制KCl的工業(yè)化生產(chǎn)未能實現(xiàn)。
本發(fā)明堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，由于原料堿渣成分主要是CaCO3和NaCl、CaCl2，這些成分與含鉀若石中的含鉀復鹽反應生成CO2，使焙燒后的熟料多孔、松散、流動度好，這是充分利用了堿渣特征的結果，說明了用鉀長石制鉀必須加堿渣才能使生產(chǎn)工業(yè)化，在配料過程中根據(jù)堿渣中氯根和鉀長石成分分析，以確定用NaCl或CaCl2的量補充氯根。
由于本發(fā)明方法大量使用堿渣，為氨堿法的生存開辟了巨大的經(jīng)濟空間，眾所周知，氨堿法的堿渣排放歷來是制約純堿生產(chǎn)的重大關鍵問題，可以說，使堿渣不但不再是氨堿法的沉重負擔，堿渣形成的高附加值產(chǎn)品KCl、NaCl、CaCl2又是化肥工業(yè)急需產(chǎn)品，因此該方法的實施對于舉步艱難，市場競爭激烈的氨堿廠無疑是擺脫困境的重要途徑，特別是我國化學工業(yè)中的鉀肥工業(yè)十分薄弱，其生產(chǎn)能力遠不能滿足國內需求，近年來我國已成為世界上最大的鉀肥進口國，年進口量達400-500萬噸，本發(fā)明工藝方法的實施可填補鉀肥工業(yè)的空白。
由于本發(fā)明方法原料是利用廢堿渣，成本極低廉，而合理的工藝方法其產(chǎn)品除了KCl、NaCl、CaCl2化工產(chǎn)品附加值較高外，被一般認為用含鉀巖石生產(chǎn)鉀肥處理礦石量大，副產(chǎn)品分離困難且又無法有效利用的難題，由本發(fā)明方法所解決，本方法合理的工藝路線，提取上述化工產(chǎn)品的提取效率高，所得殘渣有害成分少，為這些物料的利用開辟了廣闊道路，殘渣中主要化學成分為SiO240～50％、Fe2O37～10％、Al2O310～15％、CaO20～25％、MgO0.5～1％、K2O2～3％、Ci-％以下，SO4-1％以下，這些物料可以做工程用土和建筑制品原料，如制磚、砌塊、墻體材料、水泥和粘結劑原料等，由于充分利用了礦產(chǎn)資源和廢渣資源，所得化工產(chǎn)品和眾多建筑材料，使其經(jīng)濟效益顯著，并且過程中無三廢排放，成為環(huán)保治理工業(yè)中又一重大舉措。
本發(fā)明工藝方法所采用的設備是當今水泥生產(chǎn)和澄清分離等常規(guī)設備，使工藝技術更加可靠，因此設備投資較小，投資產(chǎn)出比較大，使該工藝方法形成產(chǎn)業(yè)性規(guī)模，為我國化學工業(yè)和可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟戰(zhàn)略作出巨大貢獻。


圖1為本發(fā)明堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法工藝流程示意圖。
本發(fā)明并不限于下列實施例，由于焙燒后的熟料浸取提氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣等工藝為已有技術，特別是螺旋浸取器在工業(yè)上是成熟的，因此實例只以焙燒部分給出，列于下表

從眾多實例中，可以看出當鉀長石∶堿渣＝1∶1.6～3.0，溶出K2O多，轉化率高，特別是鉀長石∶堿渣＝1∶1.8～2.75，苦鹵加量為鉀長石重量的10％時，溶出K2O多，轉化率在80％以上，高達86.98％，其次發(fā)現(xiàn)固定升溫比連續(xù)升溫焙燒效果好，焙燒時間選擇35～90分鐘范圍可行。
最佳實施例配料比，鉀長石∶堿渣＝1∶2，加鉀長石重量10％的苦鹵，生料漿用攪拌方法攪勻，分析KCl8.15％，焙燒溫度900℃，焙燒時間45分鐘，熟料成分分析，可溶K2O5.35％，總K2O6.59％，轉化率為81.18％，多級螺旋浸取器浸取溫度85℃，根據(jù)計算浸取率可達85％以上，浸取渣洗滌壓濾，洗滌效率可達98％以上(分析數(shù)據(jù)及計算略)，浸取液提鉀過程蒸發(fā)濃縮溫度120℃，離心分離保持溫度100℃，冷卻結晶溫度30℃，粗鉀洗滌加水為粗鉀的60％，保持溫度30±1℃，攪拌10分鐘，提NaCl過程中粗鹽洗滌，加水為粗鹽量的50％，攪拌10分鐘，在82℃離心分離；提CaCl2過程，從離心分離出來的濾鉀液一級蒸發(fā)濃縮(25)控制溫度125～130℃，二級蒸發(fā)濃縮(27)控制溫度145～155℃，一級澄清分離(26)控制溫度120～125℃，三級蒸發(fā)濃縮(29)控制溫度168～170℃；浸取渣用板框壓濾機洗滌壓濾，壓濾后的濾液回多級螺旋浸取工序，壓濾后的渣自然堆存。
根據(jù)物料衡算，初步估算8噸鉀長石和16噸堿渣可生產(chǎn)1噸純度為90％的氯化鉀，可增產(chǎn)1.2噸氯化鈣0.50噸鹽，浸出渣約有12.4噸。
權利要求
1.一種堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，其特征在于將磨細的鉀長石(1)和堿渣(2)以鉀長石∶堿渣＝1∶0.5～5的比例加入生料漿工序(3)，還可加入提鈣過程中的鈣母液(4)、或添加鹽(5)或氯化鈣(6)，物料在生料漿工序混合攪拌均勻后進入焙燒工序(7)，焙燒后的熟料進入粉碎工序(8)，粉碎后的熟料進入多級螺旋浸取器(9)，從多級螺旋浸取器出來的浸取液(10)中收集生成物氯化鉀、氯化鈉和氯化鈣，從多級螺旋浸取器出來的浸取渣(34)經(jīng)洗滌壓濾工序(35)處理后可得作為工程用土和建筑制品原料的固體渣。
2.根據(jù)權利要求1所述堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，其特征在于所述原料配比中可添加選擇成分鉀長石重量0～80％的苦鹵。
3.根據(jù)權利要求1所述堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，其特征在于所述原料堿渣可以是堆積堿渣，也可以是直接排放廢渣液壓濾后的濕渣或廢渣液經(jīng)預碳化壓濾后的濕渣。
4.根據(jù)權利要求1所述堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，其特征在于所述原料配比可以采用鉀長石∶堿渣＝1∶1.6～3.0。
5.根據(jù)權利要求1所述堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，其特征在于所述原料配比可以采用鉀長石∶堿渣＝1∶1.8～2.75。
6.根據(jù)權利要求1所述堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，其特征在于所述焙燒工序的焙燒溫度為750～900℃，焙燒時間為35～90分鐘。
7.根據(jù)權利要求1所述堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法，其特征在于所述浸出渣(34)經(jīng)洗滌壓濾后所得固體渣可作為工程用土和建筑制品原料。
全文摘要
一種堿渣、鉀長石制氯化鉀的工藝方法,其特征在于以鉀長石和堿渣為原料,鉀長石:堿渣=1∶0.5～5,還可添加鉀長石重量0～80%的苦鹵,這些物料經(jīng)生料漿、焙燒、浸取工序,浸取液提取氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣,浸取渣經(jīng)洗滌壓濾后得制造多種產(chǎn)品如工程用土和建筑制品原料的固體渣,該工藝方法既可大量處理堿渣,又可得到國內急需的氯化鉀產(chǎn)品,所有物料循環(huán)使用,原料的所有成分幾乎全部轉化為附加值高的工業(yè)產(chǎn)品,無三廢排放,工藝流程合理。
文檔編號C01D3/00GK1261601SQ9912376
公開日2000年8月2日 申請日期1999年11月19日 優(yōu)先權日1999年11月19日
發(fā)明者喬希海 申請人:喬希海