[發明專利]基于三段結晶分離氯化銨與氯化鉀混合物的方法

在審

• 申請號: 202110431844.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113184880A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 馬家玉;王存文;周俊鋒;汪鐵林;呂仁亮;覃遠航;吳再坤
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C01D3/14
• 分類號: C01D3/14;C01D3/06;C01C1/16
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉洋;崔友明

本發明公開了一種基于三段結晶分離氯化銨與氯化鉀混合物的方法：在室溫下向含有氯化鉀和氯化銨的混合溶液中添加氯化鉀，當溶液中氯化鉀濃度1.5～1.7molL?1時析出氯化銨；向析出氯化銨晶體后的溶液中繼續添加氯化鉀或氯化鉀溶液至濃度為2～2.5molL?1，并在5～50℃下攪拌反應30～120min后過濾；濾渣為氯化鉀銨復鹽，濾液為富氯化鉀溶液；將得到的氯化鉀銨復鹽加水溶解，添加氯化鉀至濃度為1～3molL?1，在0～30℃下攪拌反應10～90min后過濾；濾渣為氯化銨，濾液為含有少量氯化銨的氯化鉀溶液。本發明提供的方法簡便，可操作性強，易于實現工業化；特別適合海水提鉀工藝過程中氯化鉀與氯化銨的高效分離。

技術領域

本發明屬于無機化工領域，具體涉及一種基于三段結晶分離氯化銨與氯化鉀混合物的方法。

背景技術

在工業生產中經常遇到K⁺與NH⁺₄混合體系，如硝酸銨與氯化鉀為原料應用離子交換法生產硝酸鉀,或以氯化鉀與碳酸銨為原料生產碳酸鉀過程中產生的副產物,其中NH₄Cl和KCl混合體系中K⁺的比例約在9％左右。氯化鉀是一種價格比較高的重要工業原料,將含有一定量鉀溶液中的鉀進行有效回收可緩解我國缺鉀的窘境。而以副產品形式出現的NH₄Cl常常因為純度不夠高,多用于農用化肥,或以廢液的形式排放掉,這樣不僅浪費資源,而且污染環境。因此回收KCl及提純NH₄Cl是非常有意義的課題。特別的，海水中鉀總儲量高達550萬億噸，是取之不盡用之不竭的鉀資源。一個世紀以來，世界上許多沿海國家投入大量人力物力研究海水鉀資源的利用技術，共提出上百種方法，但都因提取成本過高未能實現工業化生產，海水提鉀工業化成了一項世界性難題。我國科技工作者在海水提鉀研究主要集中于天然沸石法海水提鉀。利用沸石法吸附銨洗脫工藝實現海水中鉀高效富集，海水中鉀的濃縮倍數可達200倍，大大提高了鉀的富集率。但富鉀液中含有大量氯化銨，如何使濃縮富鉀溶液中的氯化鉀與氯化銨高效分離是急需解決的重要課題。

對于氯化鉀氯化銨混合體系，由于二者化學性質相似，且K⁺與NH⁺₄離子半徑接近，這樣給二者的高效分離帶來了很大困難。前人研究的分離方法包括利用離子交換法分離氯化鉀和氯化銨；利用有機溶劑從飽和溶液中分離出氯化鉀；利用ISEP(Ion Separation)系統對碳酸氫銨與氯化鉀離子交換法生產碳酸氫鉀中產生的氯化銨廢液進行回收；采用多級離子交換柱來提高氯化銨的純度，這些方法都產生了一定的分離效果，但在眾多方法中，大多因為成本過高設備復雜或者污染環境等因素而很難實現工業化。

發明內容

本發明目的在于提供一種工業化分離氯化銨與氯化鉀混合物的方法，該方法簡便可操作性強易于實現工業化，特別適合海水提鉀工藝過程中氯化鉀與氯化銨的高效分離。

為達到上述目的，采用技術方案如下：

基于三段結晶分離氯化銨與氯化鉀混合物的方法，包括以下步驟：

(1)鹽析結晶：在室溫下向含有氯化鉀和氯化銨的混合溶液中添加氯化鉀，當溶液中氯化鉀濃度1.5～1.7molL^-1時析出氯化銨；

(2)反應結晶：向析出氯化銨晶體后的溶液中繼續添加氯化鉀或氯化鉀溶液至濃度為2～2.5molL^-1，并在5～50℃下攪拌反應30～120min后過濾；濾渣為氯化鉀銨復鹽，濾液為富氯化鉀溶液；

(3)分解結晶：將得到的氯化鉀銨復鹽加水溶解，添加氯化鉀至濃度為1～3molL^-1，在0～30℃下攪拌反應10～90min后過濾；濾渣為氯化銨，濾液為含有少量氯化銨的氯化鉀溶液。

按上述方案，步驟(1)中所述含有氯化鉀和氯化銨的混合溶液中K⁺含量3-15wt％，NH⁺₄離子含量30-60wt％。