[發明專利]碳酸鉀的制備方法

有效

• 申請號: 201610598875.5
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN106276981B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張全有;孫進賀;姚穎;賈永忠;景燕;謝紹雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院青海鹽湖研究所
• 主分類號: C01D7/00
• 分類號: C01D7/00
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰

技術領域

本發明屬于無機鹽制備技術領域，具體地講，涉及一種碳酸鉀的制備方法。

背景技術

我國是一個農業大國，鉀肥作為一種重要的戰略農資，事關國家的糧食供給安全。目前，我國農作物鉀肥市場年需求量約為460萬噸(以K₂O計)，加上工業用鉀和合理庫存，總的鉀鹽年需用量約為649萬噸。預計到2020年，我國僅農作物鉀肥市場需求量就可達到1000萬噸。目前，我國鉀肥生產能力有限，年生產量僅為320萬噸左右(以K₂O計)，無法滿足國內市場的需求，每年鉀肥需求量的30％左右需要進口；同時，我國可溶性鉀鹽資源嚴重短缺，鉀資源總體儲量以K₂O計為1.36億噸，僅占全球儲量的1.64％。

我國富鉀巖石(即以K₂O計時，含鉀量不低于8％的硅酸鹽類礦物)資源十分豐富，其儲量遠大于可溶性鉀鹽資源，具有種類多、分布范圍廣等特點，在火山巖、沉積巖、變質巖中都有存在，含鉀巖石分布廣泛，具有發展鉀肥的有利條件。如南方的貴州地區含鉀巖石礦點就有近百個，有十余個礦點的儲量達到千萬噸以上，僅銅仁礦帶的儲量就超過50億噸。隨著鉀肥產能的逐步擴大，40年后，我國可溶性鉀礦將面臨資源枯竭的嚴重問題。據相關專家預計，僅貴州萬山不可溶鉀巖資源，至少可以開采500年。因此，利用富鉀巖石資源生產鉀肥勢在必行。

目前，利用富鉀巖石制備碳酸鉀的方法有煅燒法(包括燒結法、高溫熔融法、高爐冶煉法等)、濕化學法(包括水熱法、酸分解法等)、微生物法等，但上述方法在技術上和經濟上存在諸多問題。比如煅燒法所需溫度高、能耗大；水熱法在高壓下進行，對設備要求較高；微生物法提鉀速率低、僅限于隔離的范圍內進行、且安全性不穩定；因此，總體來說，上述制備方法存在能量消耗大、工藝復雜、尾礦殘渣多等諸多弊端。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種碳酸鉀的制備方法，其以富鉀巖石為原料，通過熔鹽活化鉀離子，加水浸取即可獲得含有碳酸鉀的混合水溶液，工藝簡單、能耗低、且綠色環保。

為了達到上述發明目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種碳酸鉀的制備方法，包括步驟：A、將無機基底鹽與富鉀巖石混合并粉碎研磨，獲得第一混合物；其中，所述無機基底鹽由初始碳酸鈉和熔融助劑組成；所述富鉀巖石是指將富鉀巖石中的含鉀化合物轉化為K₂O的形式后，所述K₂O的質量百分數不低于8％的硅酸鹽礦物；所述初始碳酸鈉與所述無機基底鹽的質量之比為94:100～98:100；B、將所述第一混合物加熱至300℃～500℃，并保溫3h～24h，獲得第二混合物；C、向所述第二混合物中通入水并在15℃～70℃下攪拌30min～90min，獲得第三混合物，固液分離所述第三混合物，獲得濾渣和濾液；D、所述濾液經分段蒸發、高溫脫鈉，冷析分離獲得碳酸鉀。

進一步地，所述第一混合物還包括堿性助劑；其中，所述無機基底鹽與所述堿性助劑的質量之比為1:1～1:0.1。

進一步地，所述堿性助劑選自氫氧化鈉、氫氧化鉀中的任意一種。

進一步地，所述熔融助劑選自硝酸鈉、硝酸鉀中的至少一種。

進一步地，所述富鉀巖石與所述無機基底鹽的質量之比為1:2～1:0.2。

進一步地，所述水與所述第二混合物的質量之比為3:1:～5:1。

進一步地，所述第一混合物的粒徑不大于100目。

進一步地，所述步驟D的具體方法包括：將所述濾液在70℃～110℃下蒸發至所述濾液的質量為其初始質量的20％～30％，保溫分離獲得第一液相和產物碳酸鈉；將所述第一液相冷凍至0℃～15℃并進行保溫分離，獲得第二液相和所述碳酸鉀；將所述第二液相在70℃～110℃下蒸發至干，獲得碳酸鈉混鹽。

進一步地，所述步驟C還包括：對所述濾渣進行洗滌并獲得洗滌液，所述洗滌液并入所述濾液中；所述步驟D還包括：將所述產物碳酸鈉和所述碳酸鈉混鹽并入所述無機基底鹽中。

進一步地，所述富鉀巖石為鉀長石、白榴石、海綠石、伊利石、含鉀砂頁巖中的至少一種。