一種復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀中強化副產(chǎn)物氯化銨分離的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由氯化鉀與硝酸銨復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀中強化副產(chǎn)物氯化銨分離的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硝酸鉀為無色透明晶體或白色粉末，既是一種重要的無機化工原料又是一種優(yōu)質(zhì)的無氯氮鉀二元復(fù)合肥。工業(yè)硝酸鉀主要應(yīng)用于火藥、金屬焊接助劑、氨催化劑，還用于光學(xué)玻璃、陶瓷、計算機、手機和彩電玻殼等行業(yè)；農(nóng)業(yè)級硝酸鉀主要作為“第三代鉀肥”用于煙草、花卉、柑桔以及其它對氯離子敏感的經(jīng)濟作物，以提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)。
[0003]目前，國內(nèi)硝酸鉀的生產(chǎn)方法主要有硝酸鈉-氯化鉀轉(zhuǎn)化法、氯化鉀-硝酸(硝酸銨)離子交換法、硝酸銨-氯化鉀復(fù)分解循環(huán)法?？v觀國內(nèi)30余家硝酸鉀生產(chǎn)企業(yè)，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)大多采用硝酸銨-氯化鉀復(fù)分解循環(huán)法生產(chǎn)硝酸鉀。近年來，硝酸銨-氯化鉀復(fù)分解循環(huán)法因同時具備蒸發(fā)能耗低、原料利用率高、基本無環(huán)境污染及工藝設(shè)備簡單等優(yōu)點而備受企業(yè)家的青睞。硝酸銨和氯化鉀復(fù)分解生產(chǎn)硝酸鉀的生產(chǎn)工藝在工業(yè)上又被稱之為Auby法，其工藝原理是基于由氯化鉀、硝酸錢、硝酸鉀、氯化錢組成的四元相圖，通過選擇合理的條件依次完成硝酸鉀與氯化銨的結(jié)晶與分離。工藝流程主要包含以下四步:一是在循環(huán)母液中加入氯化鉀完成配料；二是硝酸鉀溶液冷卻結(jié)晶后離心分離得到硝酸鉀；三是在硝酸鉀分離后的母液中加入硝酸銨；四是加入硝酸銨后的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、離心分離得氯化銨，分離后的母液循環(huán)使用。但是，這種工藝存在的弊端在于硝酸鉀結(jié)晶的同時勢必會引起氯化銨的結(jié)晶，這將不可避免的導(dǎo)致硝酸鉀產(chǎn)品中夾帶氯化銨的現(xiàn)象。一方面，影響著硝酸鉀的產(chǎn)品質(zhì)量，增加了后續(xù)純化工藝的能耗；另一方面，氯化銨晶體的析出將破壞反應(yīng)體系循環(huán)的穩(wěn)定性，增加了連續(xù)化生產(chǎn)操作的難度。
[0004]基于以上兩方面的影響，能夠有效控制粗硝酸鉀產(chǎn)品中氯化銨的含量將是提升硝酸鉀產(chǎn)品品質(zhì)、形成穩(wěn)定循環(huán)進行連續(xù)化生產(chǎn)的關(guān)鍵。長期以來，我國大中型硝酸鉀生產(chǎn)企業(yè)大多以清水或者循環(huán)水沖洗、溶解氯化銨晶體的方式去除夾雜在硝酸鉀中的氯化銨。近年來，關(guān)于復(fù)分解反應(yīng)生產(chǎn)硝酸鉀的報道大多以專利居多，但是迄今尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于采用添加上浮助劑和改變體系PH值強化副產(chǎn)物氯化銨分離方法的專利報道。具有代表性的有關(guān)氯化銨分離的專利報道有:
[0005]中國發(fā)明專利201010601657.5《硝酸鉀生產(chǎn)中分離氯化銨的方法及分離裝置》公開了一種硝酸鉀生產(chǎn)中分離氯化銨的方法及分離裝置。該方法是通過結(jié)晶器串聯(lián)進行浮選，即將若干結(jié)晶器中反應(yīng)生成的硝酸鉀半成品溶液分別相互連通，進行串聯(lián)浮選分離氯化銨，繼而使分離后的硝酸鉀半成品溶液進入半成品過濾器，從而實現(xiàn)氯化銨的分離。專利中所述分離方法的實現(xiàn)需要多個特殊的結(jié)晶器串聯(lián)完成，這不僅增加了設(shè)備購置費用及設(shè)備的占地面積，同時所述分離裝置構(gòu)造復(fù)雜，操作困難，增加了生產(chǎn)投資。
[0006]中國專利200910115890.X《復(fù)分解生產(chǎn)硝酸鉀的方法》公開了一種復(fù)分解生產(chǎn)硝酸鉀的方法。該工藝方法通過利用各種不同濃度的硝酸鉀結(jié)晶母液、排放液沖洗半成品、成品硝酸鉀，以降低硝酸鉀產(chǎn)品中氯化銨晶體的量。該工藝方法在一定程度上降低了氯化銨分離過程清水的用量，但是這種通過不同濃度的硝酸鉀結(jié)晶母液及排放液不同批次的沖洗硝酸鉀產(chǎn)品的方法，增強了企業(yè)工作者勞動強度，同時延長了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)效率。
[0007]中國發(fā)明專利01106898.1《提高固相硝酸鉀濃度與產(chǎn)品硝酸鉀質(zhì)量的方法》涉及了提高產(chǎn)品硝酸鉀質(zhì)量的方法。該方法是在特殊的錐形結(jié)晶器中，對結(jié)晶溶液攪拌，借助于重力的作用，使得硝酸鉀完全沉降并沉淀在結(jié)晶器底部，而比重相對較小且與母液比重接近的氯化銨則在溶液中成懸浮狀態(tài)，氯化銨通過排液裝置排出結(jié)晶器以實現(xiàn)與硝酸鉀的分離。所述該方法僅在重力的作用便將氯化銨與硝酸鉀分離，可謂節(jié)能降耗效果明顯。但是發(fā)明中未對分離后氯化銨的回收率及硝酸鉀的品質(zhì)做報道，也不能確定氯化銨的分離效果。此外，該方法的實現(xiàn)可能需要所述特殊的結(jié)晶器方能實現(xiàn)，在不對工藝設(shè)備改造的條件下，該發(fā)明方法難以實現(xiàn)專利所述分離效果。
[0008]復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀的論文報道大都集中在上世紀80、90年代至本世紀初的前幾年。然而，最近十年，學(xué)術(shù)論文中對硝酸鉀生產(chǎn)可行性研究報道卻是屈指可數(shù)。關(guān)于復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀中產(chǎn)物分離的文獻報道有:
[0009]F.HERNAINZ 等在《Separat1n of the soluble salts KNO3 and NH4Cl byflotat1n with oleic acid)) (Trans IChemE，2003，81.A:963-970.)中報道了可溶性硝酸鉀與氯化銨的分離方法。該研究以油酸作為捕收劑、氨氣為PH調(diào)整劑，控制溶液最佳pH值=8，通過三步浮選NH4Cl的方式完成氯化銨與硝酸鉀的分離。結(jié)果顯示，浮選后KNO3的總回收率為93 %，質(zhì)量分數(shù)為98 %。
[0010]相似地，青海省化工設(shè)計研究院有限公司在《硝酸鉀反浮選分離方法研究》(化工礦物與加工，2010，(7):17-20.)中報道了以油酸鈉為捕收劑、NaOH為pH值調(diào)整劑，調(diào)整最佳PH值為8.0，通過多槽聯(lián)選的方式實現(xiàn)氯化銨的分離。其探究結(jié)果與F.HERNAINZ等人一致。所述兩種分離方法，原理相似，分離效果優(yōu)良，硝酸鉀回收率與氯化銨在回收率均在95%左右。但是在應(yīng)用于工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)時，兩種方法均沒有獲得報道中的理想效果。
[0011]氯化鉀與硝酸銨復(fù)分解工藝技術(shù)日趨成熟，但是根據(jù)已有的關(guān)于副產(chǎn)物氯化銨分離方法的報道來看，現(xiàn)行分離方法仍然存在很多弊端。概括起來，主要體現(xiàn)在，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的分離工藝需要對夾帶有氯化銨的硝酸鉀晶體多次反復(fù)沖洗，水資源消耗高，分離效果差，勞動強度大；另一方面，部分專利已公開的借助重力分離的方法需要配備結(jié)晶分離所需的特殊結(jié)構(gòu)的結(jié)晶器，設(shè)備投入費用高，操作難度大，生產(chǎn)周期長。
[0012]在我國自然資源日趨緊缺及化工生產(chǎn)偏重于自動化作業(yè)的形勢下，探究并提出低能耗、操作簡便的用于硝酸鉀生產(chǎn)中副產(chǎn)物氯化銨分離的新方法意義重大?；谀壳跋跛徜@-氯化鉀復(fù)分解循環(huán)法工藝技術(shù)及現(xiàn)有副產(chǎn)物氯化銨分離的方法，通過實驗室小試及工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)等實踐，本發(fā)明提供了一種復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀中強化副產(chǎn)物氯化銨分離的方法，該發(fā)明為目前我國復(fù)分解循環(huán)法生產(chǎn)硝酸鉀中副產(chǎn)物氯化銨分離過程存在的分離效果差、勞動強度大等系列難題提供了實質(zhì)性的解決方案。本發(fā)明的氯化銨分離方法，極大的降低了氯化銨分離工藝的用水量，顯著提高了分離效果。泡沫浮選分離后的粗品硝酸鉀中的NH4+、Cl質(zhì)量含量均穩(wěn)定在2%?3%之間，氯化銨回收率在88%?92%之間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為解決目前由氯化鉀與硝酸銨生產(chǎn)硝酸鉀工藝中副產(chǎn)物氯化銨分離工序存在的上述技術(shù)難題，本發(fā)明的目的在于提供了一種復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀中強化副產(chǎn)物氯化銨分離的方法。
[0014]本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的:一種復(fù)分解法生產(chǎn)硝酸鉀中強化副產(chǎn)物氯化銨分離的方法，以氯化鉀與硝酸銨及水或循環(huán)母液配料，其過程按如下步驟進行:
[0015](I)向硝酸鉀反應(yīng)體系中加入浮選藥劑，加熱升溫，使浮選藥劑在反應(yīng)體系中均勻分散并溶解；
[0016](2)調(diào)整體系的pH值，使溶液pH值穩(wěn)定在3.5?8.0之間；
[0017](3)硝酸鉀反應(yīng)液冷卻、結(jié)晶，待完全結(jié)晶后，對結(jié)晶體系予以勻速的攪拌，氯化銨將漂浮于母液上層，硝酸鉀結(jié)晶沉降于冷卻器底部；將固、液一同通過栗抽送到過濾裝置，氯化銨將在泡沫的夾帶作用下自然地漂浮到母液上層