專利名稱：利用鉀資源與鎂資源和天然無(wú)水芒硝制取硫酸鉀的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)化工領(lǐng)域，尤其是一種利用鹽湖鉀資源與鎂資源和天然無(wú)水芒硝制取硫酸鉀的新工藝。
以礦物為原料制取硫酸鉀較好的工藝過程是先制得高質(zhì)量的軟鉀鎂礬，然后與高質(zhì)量的氯化鉀進(jìn)一步轉(zhuǎn)化制得硫酸鉀。目前，高質(zhì)量的軟鉀鎂礬的獲得主要通過兩種途徑一是原料礦物反應(yīng)得到氯化鈉含量很高的軟鉀鎂礬礦，再經(jīng)浮選、洗滌等工序得到高品位軟鉀鎂礬精礦；二是通過熱溶冷結(jié)晶獲得(如中國(guó)專利“88103389.8”中公開的一種“冷法、熱法制取高品位軟鉀鎂礬的方法”)。無(wú)論以何種方法獲得高質(zhì)量的軟鉀鎂礬，均需與高品位氯化鉀進(jìn)一步反應(yīng)才能得到硫酸鉀。這兩種方法制取硫酸鉀成本高，鉀和硫酸根的利用率低，工藝復(fù)雜。目前，制取硫酸鉀的最好工藝(如中國(guó)專利“8710339 34.8”中公開的一種“利用鹽田光鹵石和無(wú)水芒硝制取硫酸鉀的方法”。該方法局限于光鹵石礦和無(wú)水芒硝轉(zhuǎn)化反應(yīng)制取硫酸鉀，而且在最后用硫酸鉀母液去分解光鹵石礦，軟鉀母液則隨循環(huán)次數(shù)積量越來(lái)越多，為確保配液中的各離子與水的比例需要耗能去濃縮軟鉀母液。
本發(fā)明的目的是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種可以提高硫酸鉀產(chǎn)品的質(zhì)量、提高鉀和硫酸根的利用率、工藝過程簡(jiǎn)化、原料范圍廣、無(wú)需耗能濃縮軟鉀母液的利用鉀資源與鎂資源和天然無(wú)水芒硝制取硫酸鉀的新工藝。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種利用鉀資源與鎂資源和天然無(wú)水芒硝制取硫酸鉀的新工藝，包括下述工藝步驟(1)取鉀資源礦、鎂資源、天然無(wú)水芒硝與循環(huán)軟鉀混鹽母液混合，混合物中鉀、鎂、硫酸根和水的質(zhì)量比為1∶(0.5-0.8)∶(1-1.5)∶(9-1 5)；將混合物料在50-100℃下進(jìn)行熱溶反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為15-60分鐘，反應(yīng)后得固液混合料槳，經(jīng)固液保溫分離可得粗石鹽和熱溶清液；(2)將熱溶清液冷卻至0-10℃，結(jié)晶析出軟鉀鎂礬與氯化鉀的混合物(即軟鉀混鹽)，固液分離得軟鉀混鹽和軟鉀混鹽母液，將軟鉀混鹽母液返回至熱溶階段循環(huán)使用；混鹽中軟鉀鎂礬與氯化鉀的質(zhì)量比為(1.7-2.2)∶1；(3)將軟鉀混鹽按(1.2-1.3)∶1的質(zhì)量比加水進(jìn)行反應(yīng)得硫酸鉀和硫酸鉀母液；所述的鉀資源礦可為光鹵石、鉀石鹽、粗鉀肥、鉀鎂混鹽、鉀鹽鎂礬、鉀鎂礬、鉀芒硝礦類資源；所述的鎂資源可為光鹵石、硫酸鎂、氯化鎂和含鎂的老鹵水類資源；另在所述的工藝(3)步中所得的硫酸鉀母液返回至(2)步工藝中與熱溶清液混合，按熱溶清液的9-14％的重量加入硫酸鉀母液。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明選用含鉀資源、鎂資源和軟鉀混鹽母液一起混合，混合物中鉀、鎂、硫酸根和水的質(zhì)量比例適當(dāng)，經(jīng)熱溶、冷結(jié)晶反應(yīng)后可得到制取硫酸鉀所需的中間原料，該原料含雜質(zhì)低且軟鉀鎂礬和氯化鉀的比例適當(dāng)；不需添加高質(zhì)量的氯化鉀即可制得高質(zhì)量的硫酸鉀，降低了成本，簡(jiǎn)化了工藝過程。
2、本發(fā)明的工藝過程中所產(chǎn)生的軟鉀混鹽母液返回到熱溶配料工序，硫酸鉀母液返回按一定比例配入到熱溶清液中，進(jìn)行回收利用，提高了鉀和硫酸根的利用率，避免了硫酸鉀母液返回至熱溶反應(yīng)階段造成母液積累過多需耗能濃縮的缺點(diǎn)；同時(shí)避免了同類工藝中熱溶清液冷卻時(shí)需配水的缺陷。
3、本發(fā)明的工藝中使用的原料(含鎂資源、鉀資源和無(wú)水芒硝)范圍廣，對(duì)礦物資源的品位無(wú)嚴(yán)格要求。
4、本發(fā)明硫酸鉀質(zhì)量大于95％，氯離子含量小于1.0％，水不溶物含量小于0.1％。
本發(fā)明還將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例一取鉀石鹽210份(其中含氯化鈉63.14％，氯化鉀28.98％，水不溶物2.88％)，加入天然無(wú)水芒硝79.7份(其中含硫酸鈉85.0％，氯化鈉1.0％，硫酸鈣4.0％，水不溶物5.0％)，加入六水氯化鎂47.4份(其中含氯化鎂46.82％)，與1000份的軟鉀混鹽母液混合；將混合物中鉀、鎂、硫酸根和水的質(zhì)量比控制在1∶0.69∶1.47∶12；熱溶反應(yīng)的溫度控制在62℃，反應(yīng)時(shí)間控制在30分鐘，反應(yīng)完成后進(jìn)行保溫固液分離得粗石鹽和熱溶清液，得粗石鹽216.83份(其中含氯化鈉89.64％，水不溶物4.15％)；按熱溶清液的12.0％配入硫酸鉀母液，混合液在攪拌下冷卻至5℃，進(jìn)行固液分離得軟鉀混鹽123.23份和軟鉀混鹽母液1109.04；軟鉀混鹽中的軟鉀鎂礬與氯化鉀質(zhì)量比為1.86∶1，所得的軟鉀母液返回?zé)崛芘淞?；將上述軟鉀混鹽加入水98.58份，在55℃條件下攪拌反應(yīng)30分鐘，然后冷卻至25℃，進(jìn)行固液分離得濕硫酸鉀63.86份{其中硫酸鉀含95.06％(相當(dāng)于含氧化鉀51.39％)，氯離子0.35％，水不溶物0.03％}，濕硫酸鉀經(jīng)干燥得硫酸鉀產(chǎn)品；所得到的163.89份的硫酸鉀母液返回到熱溶清液中。
實(shí)施例二取粗鉀肥99.94份(其中含氯化鉀60.90％，氯化鎂2.98％，硫酸鈣2.63％，氯化鈉33.61％，水不溶物2.20％)，加入天然無(wú)水芒硝51.71份(其中含硫酸鈉85.0％，氯化鈉1.0％，硫酸鈣4.0％，水不溶物5.0％)，加入七水硫酸鎂41.28份(其中含硫酸鎂48.82％)；將上述三種原料與1000份的軟鉀混鹽母液混合；將混合物中鉀、鎂、硫酸根和水的質(zhì)量比控制在10.69∶1.45∶11；混合物在70℃條件下攪拌反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)完成后進(jìn)行保溫分離得粗石鹽和熱溶清液，得粗石鹽85.19份(其中含氯化鈉89.64％，水不溶物5.75％)；熱溶清液加入10％硫酸鉀母液，在攪拌條件下冷卻至7℃，進(jìn)行固液分離得軟鉀混鹽121.85份和軟鉀混鹽母液1096.66份；將所得的軟鉀母液返回?zé)崛芘淞?；將上述軟鉀混鹽加入水97.48份，與例一同制得硫酸鉀57.27份{其中硫酸鉀含96.98％(相當(dāng)于含氧化鉀52.42％)，氯離子0.45％，水不溶物0.04％}；所得到的162.06份硫酸鉀母液返回到熱溶清液中。
實(shí)施例三取粗鉀肥104份(其中含氯化鉀47.67％，氯化鎂2.98％，硫酸鈣2.63％，氯化鈉36.84％，水不溶物2.20％)，加入天然無(wú)水芒硝65.4份(其中含硫酸鈉85.0％，氯化鈉1.0％，硫酸鈣4.0％，水不溶物5.0％)，含鎂的老鹵水23.29份(其中含氯化鈉0.38％，氯化鉀0.1％，硫酸鈣0.01％，硫酸鎂1.88％，氯化鎂32.81％)；將上述三種原料與1000份的軟鉀混鹽母液混合；混合物中鉀、鎂、硫酸根和水的質(zhì)量比為1∶0.63∶1.42∶12.5；混合物在65℃條件下攪拌反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)完成后進(jìn)行保溫固液分離得粗石鹽和熱溶清液，其中粗石鹽114.0份(其中含氯化鈉87.05％，水不溶物6.20％)；熱溶清液加入10％硫酸鉀母液，在攪拌條件下冷卻至7℃，進(jìn)行固液分離得軟鉀混鹽和軟鉀混鹽母液，其中軟鉀混鹽118.6份和軟鉀混鹽母液1070.1份；將所得的軟鉀母液返回?zé)崛芘淞?；將上述軟鉀混鹽加入水93.2份，與例一同制得硫酸鉀{其中硫酸鉀含95.67％(相當(dāng)于含氧化鉀51.72％)，氯離子0.66％，水不溶物0.03％}；所得到的156.06份硫酸鉀母液返回到熱溶清液中。
實(shí)施例四取粗鉀肥85.79份(其中含氯化鉀60.90％，氯化鎂2.98％，硫酸鈣2.63％，氯化鈉36.61％，水不溶物2.20％),加入天然無(wú)水芒硝37.65份(其中含硫酸鈉85.0％，氯化鈉1.0％，硫酸鈣4.0％，水不溶物5.0％)，鉀鎂混鹽62.56份(其中含氯化鈉13.80％，氯化鉀13.78％，硫酸鎂16.19％，氯化鎂17.42％，氯化鋰0.13％，水不溶物1.0％)，將上述三種原料與1000份的軟鉀混鹽母液混合；混合物中鉀、鎂、硫酸根和水的質(zhì)量比為1∶0.68∶1.46∶12；混合物在65℃條件下攪拌反應(yīng)30分鐘，反應(yīng)完成后進(jìn)行保溫固液分離得粗石鹽和熱溶清液，其中粗石鹽65.38份(其中含氯化鈉88.29％，水不溶物6.10％)；熱溶清液加入10％硫酸鉀母液，在攪拌條件下冷卻至3.5℃，進(jìn)行固液分離得軟鉀混鹽和軟鉀混鹽母液，其中軟鉀混鹽123.27份和軟鉀混鹽母液1109.41份；將所得的軟鉀母液返回?zé)崛芘淞希粚⑸鲜鲕涒浕禧}加入水98.62份，與例一同制得硫酸鉀{其中硫酸鉀含95.83％(相當(dāng)于含氧化鉀51.80％)，氯離子0.72％，水不溶物0.05％}；所得到的163.95份硫酸鉀母液返回到熱溶清液中。
權(quán)利要求
1.一種利用鉀資源與鎂資源和天然無(wú)水芒硝制取硫酸鉀的新工藝，包括下述工藝步驟(1)取鉀資源礦、鎂資源、天然無(wú)水芒硝與循環(huán)軟鉀混鹽母液混合，混合物中鉀、鎂、硫酸根和水的質(zhì)量比為1∶(0.5-0.8)∶(1-1.5)∶(9-15)；將混合物料在50-100℃下進(jìn)行熱溶反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為15-60分鐘，反應(yīng)后得固液混合料槳，經(jīng)固液保溫分離可得粗石鹽和熱溶清液；(2)將熱溶清液冷卻至0-10℃，結(jié)晶析出軟鉀鎂礬與氯化鉀的混合物(即軟鉀混鹽)，固液分離得軟鉀混鹽和軟鉀混鹽母液，將軟鉀混鹽母液返回至熱溶階段循環(huán)使用；混鹽中軟鉀鎂礬與氯化鉀的質(zhì)量比為(1.7-2.2)∶1；(3)將軟鉀混鹽按(1.2-1.3)∶1的質(zhì)量比加水進(jìn)行反應(yīng)得硫酸鉀和硫酸鉀母液；其特征是所述的鉀資源礦可為光鹵石、鉀石鹽、粗鉀肥、鉀鎂混鹽、鉀鹽鎂礬、鉀鎂礬、鉀芒硝礦類資源；所述的鎂資源可為光鹵石、硫酸鎂、氯化鎂和含鎂的老鹵水類資源；另在所述的工藝(3)步中所得的硫酸鉀母液返回至(2)步工藝中與熱溶清液混合，按熱溶清液的9-14％的重量加入硫酸鉀母液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用鉀資源與鎂資源和天然無(wú)水芒硝制取硫酸鉀的新工藝,含有下述工藝步驟:將鹽湖鉀資源、鎂資源和天然無(wú)水芒硝與軟鉀混鹽母液混合,混合物中鉀、鎂、硫酸根和水具一定比值,經(jīng)熱溶反應(yīng)保溫分離得粗石鹽和熱溶清液;按熱溶清液量的一定比例加入硫酸鉀母液,將此混合液冷卻結(jié)晶析出軟鉀混鹽,固液分離得軟鉀混鹽母液并返回至熱溶階段配料,軟鉀混鹽加水轉(zhuǎn)化得硫酸鉀及母液,硫酸鉀母液返回至熱溶清液;本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、可靠、生產(chǎn)成本低、原料范圍廣。
文檔編號(hào)C01D5/00GK1220968SQ97123278
公開日1999年6月30日 申請(qǐng)日期1997年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
發(fā)明者李剛, 張洪 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所