[發(fā)明專利]利用海水制取氯化鉀的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810053957.7
• 申請日: 2008-07-25
• 公開（公告）號: CN101323457A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雨山;黃西平;張家凱;郭淑元;王玉琪
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
• 主分類號: C01D3/06
• 分類號: C01D3/06
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 崔立增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)化工領(lǐng)域中氯化鉀的制取技術(shù)，特別涉及利用海水為原料制取氯化鉀的方法。

背景技術(shù)

氯化鉀是鉀肥的最主要品種，需求量很大。我國鉀資源匱乏，鉀肥需求缺口較大，每年需進(jìn)口鉀肥700萬噸以上，占國內(nèi)表觀消費(fèi)量的70％。海水中含有豐富的鉀，利用海水提取鉀肥，被認(rèn)為是緩解我國鉀資源缺乏的重要途徑。

海水提鉀技術(shù)在海洋化工行業(yè)始終得到重視，進(jìn)行了多方面的研究和探索。現(xiàn)已進(jìn)行研究和試驗(yàn)的海水提鉀的工藝方法有：化學(xué)沉淀法、有機(jī)溶劑法、膜分離法和無機(jī)離子交換劑法等。

化學(xué)沉淀法利用沉淀劑和海水中的鉀離子結(jié)合，生成溶解度極低的鉀鹽沉淀。沉淀劑在提鉀過程損失，會對海水造成污染，而且提取成本也高，因此，化學(xué)沉淀法基本處于試驗(yàn)階段，未能實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。

有機(jī)溶劑法包括溶劑萃取法、溶劑沉淀法，所使用的有機(jī)溶劑也隨海水排放，會對海洋環(huán)境造成污染，溶劑的流失又使海水提鉀的生產(chǎn)成本提高。

膜分離法利用膜的不同功能和特性，達(dá)到不同物質(zhì)的分離和增濃的目的，但是，分離鉀效果尚不理想，處于探索階段。

無機(jī)離子交換劑法利用無機(jī)離子吸附劑吸附海水中的鉀離子，再用氯化鹽將鉀離子洗脫下成為氯化鉀。所采用的無機(jī)離子吸附劑主要包括人工合成的磷酸鹽、硅鋁酸鹽以及天然沸石。由于無機(jī)離子交換劑價格便宜，對鉀有選擇交換性，被認(rèn)為是最有前途的海水提鉀方法。特別是天然沸石，不僅價格低廉，有較高的選擇性和交換量，而且可反復(fù)使用，使用過程中對海洋環(huán)境和生態(tài)平衡無不良影響，因此展現(xiàn)了良好的利用前景。

天然沸石法海水提鉀采用天然斜發(fā)沸石作為無機(jī)離子吸附劑，直接從海水中吸附鉀離子，再用加熱至溫度為85～100℃的熱飽和鹽水為洗脫劑，洗脫后的富鉀液經(jīng)蒸發(fā)分離制得氯化鉀和精制鹽兩種產(chǎn)品。但是，上述所用的洗脫劑為加熱至85～100℃的飽和鹽水，而且蒸發(fā)分離需蒸發(fā)較多水分，因此，制取氯化鉀的能耗較高，氯化鉀的生產(chǎn)成本高于市場上銷售價，難以產(chǎn)業(yè)化。

對于上述天然沸石法海水提鉀，為了降低提取氯化鉀的成本，采用氯化銨和氯化鈉的混合物作為洗脫劑，在常溫下洗脫。但是，采用氯化銨和氯化鈉混合物的常溫洗脫，蒸發(fā)分離只能制得氯化鉀含量約5％左右的氮鉀混合肥，無法生產(chǎn)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的氯化鉀。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)利用海水提取鉀肥存在能耗和成本高的問題，本發(fā)明在天然沸石法海水提鉀的基礎(chǔ)上，以氯化鎂和氯化銨的混合溶液作洗脫劑，以飽和鹽水為再生劑，采用常溫吸附、洗脫和再生的富集工藝，實(shí)現(xiàn)利用海水低能耗和低成本制取氯化鉀。

本發(fā)明所涉及的利用海水制取氯化鉀的方法包括：用天然沸石吸附海水中的鉀；以含氯化鎂和氯化銨混合溶液為洗脫劑，常溫洗脫吸鉀沸石，制得含有鉀、鎂、銨、氯離子的富鉀母液；富鉀母液蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)完成液冷卻、離心分離得光鹵石和氯化鎂溶液；光鹵石加水分解得氯化鉀和分解液，分解液再重新蒸發(fā)以回收分解液中的氯化鉀。

本發(fā)明的工藝流程和工藝參數(shù)如下：

本發(fā)明采用海水為原料，以天然斜發(fā)沸石為無機(jī)離子交換劑。為說明方便，以Z表示天然沸石的固體骨架，則NaZ表示鈉型沸石，KZ表示鉀型沸石，NH₄Z表示銨型沸石。

(1)吸附

將海水通入鈉型的天然斜發(fā)沸石，則海水中鉀離子K⁺被吸附到沸石上，K⁺與其它離子初步分離，鈉型沸石成為鉀型沸石。

海水+NaZ→吸后海水+KZ

海水為沉淀澄清的天然海水，吸附溫度為外界溫度，其溫度范圍在0～40℃之間。吸后海水可排海，可作為冷卻海水，也可作為曬鹽原料。

在先吸附海水中的鉀離子飽和后，可再通入鹵水繼續(xù)吸附，待吸附鹵水中的鉀飽和后停止吸附。吸后鹵水用作鹽化工制備鎂鹽、溴的原料。

(2)洗脫

在吸附飽和的沸石中通入自來水，將沸石中的海水頂出；再向沸石中通入洗脫劑，洗脫劑為常溫下配制的含氯化鎂和氯化銨混合溶液，洗脫劑含氯化鎂260～300克/升、氯化銨20～50克/升，洗脫溫度在0～40℃。洗脫劑中的NH₄⁺將沸石上的K⁺洗下，得到富鉀母液，鉀型沸石成為銨型沸石。

洗脫吸鉀沸石的洗脫劑+KZ→富鉀母液+NH₄Z