[發明專利]利用富鉀巖石制取農用硫酸鉀的方法

有效

• 申請號: 200910091234.0
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101993256A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 馬鴻文;劉梅堂;劉曉婷
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(北京)
• 主分類號: C05D1/02
• 分類號: C05D1/02;C01D5/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 程鳳儒

技術領域

本發明涉及一種利用非水溶性富鉀巖石制取農用硫酸鉀的方法。

背景技術

我國是個農業大國，非氯基鉀肥硫酸鉀需求量大。國內硫酸鉀的生產能力有限，大部分依靠進口，其原因在于國內水溶性鉀礦資源極缺，生產硫酸鉀原料嚴重依賴進口。但是我國非水溶性鉀礦資源豐富，種類繁多，主要有鉀長石、白榴石、伊利石、富鉀頁巖、富鉀火山巖、霞石正長巖、偉晶巖和富鉀板巖等。據統計，全國非水溶性鉀礦資源總量至少達約200億噸。因此，利用非水溶性鉀礦提鉀是制取農用硫酸鉀的新途徑。

發明內容

本發明的目的是提供一種產品成本低、原料來源廣泛、便于實施推廣的利用富鉀巖石制取農用硫酸鉀的方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種利用富鉀巖石制取農用硫酸鉀的方法，該方法包括以下步驟：

(1)原料的選礦和煅燒步驟：富鉀巖石經破碎、選礦得到以鉀長石為主要物相的粉體，將鉀長石粉體與碳酸鈉按1∶0.6-1.8的重量份數均勻混合后粉磨，在煅燒爐中于700℃-900℃條件下進行煅燒得到熟料粉體，煅燒時間為0.5～2.5h；

(2)水浸處理步驟：將煅燒后的熟料粉體與水按照1∶2-12的重量份數置于反應釜中充分攪拌混合之后，采用壓濾機進行過濾，過濾后的液體為含鉀母液；

(3)含鉀母液碳分酸化處理步驟：向含鉀母液中通入CO₂進行酸化中和，然后采用壓濾機過濾除去沉淀，過濾后的液體為鉀鈉混鹽溶液；

(4)鉀鈉混鹽溶液濃縮步驟：鉀鈉混鹽溶液經蒸發結晶得到碳酸氫鈉和經蒸發結晶得到鉀鈉復鹽的兩步結晶過程后，經分離過濾得到富鉀溶液；

(5)農用硫酸鉀的制備：向得到的富鉀溶液中加入濃硫酸(98％)或通入SO₃氣體，得到硫酸鉀懸浮液，沉淀經過濾干燥后得到農用優級硫酸鉀；或將得到硫酸鉀懸浮液直接烘干得到農用合格硫酸鉀產品。

本發明中的富鉀巖石為富含鉀長石的各種巖石，包括鉀長石或鉀長石巖、富鉀火山巖、霞石正長巖、偉晶巖、富鉀頁巖和富鉀板巖的一種或幾種。富鉀巖石經破碎，采用常規方法如搖床重選等方法選礦，得到以鉀長石為主要物相的粉體(K₂O含量≥9％)，要求粉體粒度在200目以下。

在本發明的方法的步驟(1)中，鉀長石粉體與工業級碳酸鈉混合后粉磨的粉體粒度在200目以下。

在本發明的方法中，步驟(2)中所使用的水為普通自來水。

本發明在使用工業級碳酸鈉作為配料進行煅燒時產生的CO₂和濃硫酸或SO₃氣體與富鉀溶液反應產生的CO₂可以回收利用?？捎糜诤浤敢禾挤炙峄^程中的酸化。CO₂的回收、除塵、凈化可采用普通方法和通用設備進行。

本發明的方法的步驟(2)中煅燒后的熟料粉體與水按質量份數為1∶2-12水浸過程的比例置于反應釜中充分攪拌混合，至溶液的pH值為8-9時為止。

本發明中含鉀母液碳分酸化處理過程中，通入過量CO₂進行酸化中和，至溶液中的pH值為7±0.5為止，溶液產生偏硅酸沉淀，然后采用壓濾機過濾沉淀。

本發明中含鉀母液碳分酸化處理過程中，即酸化中和、分離沉淀后所得溶液，需經兩步蒸發結晶。第一步蒸發結晶溫度在80℃-95℃之間，蒸發時間為0.5-2h，至溶液密度達到1.32～1.50kg/L。此過程分離出碳酸氫鈉后開始第二步蒸發結晶，蒸發溫度為60℃-90℃，蒸發時間為0.5-2h，經分離碳酸鉀鈉復鹽沉淀后可得到的富鉀溶液的密度為1.58～1.62kg/L，K₂O質量百分比濃度≥50％。分離的碳酸氫鈉將作為原料煅燒步驟中的煅燒配料，循環使用。分離的碳酸鉀鈉復鹽將重新加入到鉀鈉混鹽溶液中溶解后循環利用。

本發明中所用蒸發結晶方法可以采用真空蒸發結晶或者普通蒸發結晶方式，每一步均可設計為多效蒸發。

本發明中向富鉀溶液中加入適量濃硫酸或通入SO₃氣體，控制溶液pH值6.5-7，得硫酸鉀懸浮液。將懸浮液過濾，沉淀經干燥所得產品即為農用優級硫酸鉀產品。將懸浮液直接烘干也可制備農用合格硫酸鉀產品。