[發明專利]一種明礬石制備鉀肥及氫氧化鋁的方法

在審

• 申請號: 202110747581.5
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113292083A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 李來時;吳玉勝
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C01D5/00
• 分類號: C01D5/00;C05D1/02;C01B33/12;C01F7/34
• 代理公司: 北京京華知聯專利代理事務所(普通合伙) 11991
• 代理人: 耿浩

本發明涉及一種明礬石制備鉀肥及氫氧化鋁的方法，包括如下步驟：選取明礬石；氨溶脫鉀；脫鉀液分離；鉀肥制備；硫酸氫銨浸出；浸出液沉鋁；硫酸銨溶液濃縮結晶；硫酸銨分解與氨水制備。本發明明礬石不需煅燒，與需要煅燒的方法相比，全濕法成本低、能耗低，符合我國碳減排政策。反應體系為堿性和弱酸體系，設備防腐要求低，成熟可靠，利于產業化。

技術領域

本發明涉及明礬石礦物元素分離及利用的方法，尤其涉及一種明礬石制備鉀肥及氫氧化鋁的方法。

背景技術

在我國國民生產中，明礬石是我國優勢非金屬礦產，不僅可制取明礬，還是發展鉀肥工業，化學工業，輕紡工業，建材工業的重要礦產資源。明礬石的應用遍及化工、制藥、食品加工、機械、電子、農業、畜牧業及科研等40多個行業，具有超過200種的用途，是一種重要的化工原料。目前，國內外對明礬石的開發大多數著眼于提取鋁、鉀、硫。蘇聯、墨西哥等比較重視利用明礬石非鋁土礦資源提取氧化鋁的技術研究與推廣，已取得大量的研究成果并在實際中推廣使用。我國明礬石儲量居世界第三位，已查明礬石儲量在3億噸以上。其中，浙江礦物儲量為全國第一，其累計探明儲量為2 .34億噸，保有儲量為2 .23億噸。安徽第二，為5866萬噸；福建第三，為1671萬噸。此外，山東、江蘇、甘肅等省均有少量產出。我國是農業大國，鉀鹽對我國至關重要，但我國鉀礦貧乏，僅占世界總儲量的1 .63％，盡管我國水溶性鉀鹽資源貧乏，但我國非水溶性鉀礦資源豐富且種類繁多，如鉀長石、明礬石、伊利石、富鉀頁巖等，而且儲量巨大，保守估計其資源總量超過200億噸。如果此類非水溶性鉀礦資源得以規模化高值利用，是解決我國鉀肥短缺的有效途徑。

明礬石綜合利用的工藝路線主要有以下幾種：還原熱解法、卡倫尼特酸法、UG法、酸堿法、硫酸銨分解法和熱壓浸出法等。上世紀70年代末，蘇聯基洛瓦巴德鋁廠采用硫磺作為還原劑進行了工業化生產，但還原焙燒溫度較高，能耗大，環境問題突出，經濟性差。熱壓浸出法（201010224456.8）采用氫氧化鉀在100-300℃條件下進行熱壓浸出，使明礬石中的鋁、鉀及部分硅都進入溶液，經過脫硅后，再用硫酸中和鋁酸鉀得到氫氧化鋁和硫酸鉀溶液，該方法雖然得到了氧化鋁和硫酸鉀（鉀肥），但使用高價的氫氧化鉀為原料，通過酸堿中和，得到價格低的硫酸鉀，從經濟性上無疑是不合適的。其它方法均需要對明礬石進行煅燒脫水，激發其活性，才能提取其鋁和鉀，煅燒脫水成本高，經濟性差。所以，目前明礬石提取鋁和鉀的技術均未工業化實施。

發明內容

發明目的

為解決上述技術問題本發明提供一種明礬石制備鉀肥及氫氧化鋁的方法的方法，不需明礬石煅燒脫水活化，可實現高效鉀和鋁硅的分離，再對脫鉀后的鋁硅固相采用硫酸氫銨溶液浸出制備氫氧化鋁，實現明礬石鋁和鉀的提取和利用制備鉀肥及氫氧化鋁。

技術方案

一種明礬石制備鉀肥及氫氧化鋁的方法，包括如下步驟：

步驟一，選取明礬石：選取100目以下的機械活化后的明礬石粉體；

步驟二，氨溶脫鉀：將選取的明礬石粉體與氨水溶液混合，在50-200℃下反應5-120分鐘進行脫鉀，鉀以硫酸鉀的形式進入液相；

步驟三，脫鉀液分離：氨溶鉀后的漿液固液分離洗滌，液相為硫酸銨和硫酸鉀溶液，固相為脫鉀固相；

步驟四，鉀肥制備：脫鉀液相經過蒸發結晶干燥，得到硫酸鉀固相和硫酸銨溶液，硫酸銨溶液與步驟六得到的硫酸銨混合；

步驟五，硫酸氫銨浸出：脫鉀固相主要成分為氧化鋁和氧化硅，與步驟八得到的硫酸氫銨混合浸出，使固相中的鋁元素進入液相，經固液分離后得到含有硫酸鋁銨溶液以及氧化硅固體，實現鋁元素與硅元素的分離；

步驟六，浸出液沉鋁：向浸出液中加入步驟八制備的氨水或氨氣進行沉鋁，生成氫氧化鋁沉淀和硫酸銨溶液，固液分離洗滌后得到氫氧化鋁產品和硫酸銨溶液；

步驟七，硫酸銨溶液濃縮結晶：步驟四和步驟六得到的硫酸銨混合后，進行濃縮結晶得到硫酸銨晶體；