一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法
【專利摘要】一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法，其工藝流程和工藝步驟包括：（1）不溶性含鉀巖石前處理：（2）氟化銨處理不溶性含鉀巖石；（3）氟化銨處理后的產物過濾；（4）氟化銨處理后的產物酸解；（5）硫酸處理后的產物水溶；（6）調pH分級沉淀后得硫酸鉀溶液；（7）氟化銨溶液再生和回用。本發明所指的不溶性含鉀巖石主要指鉀長石。用銣長石和銫長石代替鉀長石，用本發明上述工藝和工藝條件生產硫酸銣和硫酸銫。本發明采用氟化銨將不溶性含鉀巖石轉換為酸溶性固體，經硫酸酸化后得到硫酸鉀，同時礦石中的其他元素也得到了有效利用。整過工藝過程氟化銨循環使用。本發明中涉及的工藝過程溫度低，易于控制，反應收率高。
【專利說明】一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于不溶性含鉀巖石開發利用【技術領域】。具體而言涉及一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法。
【背景技術】
[0002]鉀是作物生長發育必需的大量營養元素之一，能增強作物抗逆境能力，對作物良好品質的形成有促進作用，因此被看作“品質元素”。由于許多情況下土壤鉀不能滿足作物要求，需要施用鉀肥，所以鉀被稱為“肥料三要素”之一。我國嚴重缺鉀，需要補鉀的耕地占70%以上，每年約需鉀肥折純量800萬噸左右，折算成硫酸鉀實物量在1500萬噸左右。我國可溶性鉀礦資源比例較低，不溶性鉀含鉀巖石資源儲量較大，每年需要進口大量鉀肥。因此，利用不溶性鉀含鉀巖石生產鉀肥，有利于緩解國內對鉀的需求。
[0003]不溶性含鉀巖石主要成分是鉀長石，鉀長石礦是含鉀量較高、分布最廣、儲量最大的非水溶性鉀資源，其主要化學成分為SiO2、A1203、K20等。我國從二十世紀60年代初起就開始利用鉀 長石制取鉀肥的研究，先后進行了數十種工藝研究，主要有燒結法、高溫熔融法、低溫分解法。燒結法利用石灰石和煤炭作原料，經過粉碎，成球后在立窯鍛燒，使其中的氧化鉀轉化成水溶性。該種方法生產成本低，但生產過程中能耗大，且鉀長石中的鉀轉化率較低(60%~90%)，產品鉀含量低，使其推廣受到阻礙。高溫熔融法在生產鈣鎂磷肥的基礎上，配比25%~30%的鉀長石，高溫熔融(1200~1300°C )制得鈣鎂磷鉀復合肥，其產品含有效磷(P2O5) 10%~14%，可溶性鉀(K2O) 4%~5%，該方法生產成本低。低溫分解法鉀長石原料經過額式破碎機粉碎到6mm以下，雷蒙磨將礦物粉碎到100網目以下，由膠帶運輸機將礦物運到池中與CaO水浸泡20min，然后經泵打人加溫加壓爐中，爐中溫度控制在100~200°C，經過一定時間后，從爐中流出進入池中與Na2SO4混合浸泡，通過結晶、固液分離等工藝，得到K2SO4, NaOH工業原料。綜上所述，在現在有技術中從不溶性含鉀巖石中提取鉀，存在著溫度高、能耗大、鉀含量低、工藝復雜、回收率低等問題。
[0004]因此，研究開發可行的工藝技術，將不溶性含鉀巖石生產高濃度鉀肥產業化，是我國經濟社會和農業發展的需要。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是提供一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法，為利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀，同時為綜合利用含鉀巖石中的鋁、硅生產氧化鋁、二氧化硅提供基礎條件。
[0006]本發明一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法，其工藝流程和工藝步驟為:
(1)前處理:將不溶性含鉀巖石粉碎，用稀鹽酸處理除去其中碳酸鹽，脫水得不含碳酸鹽的不溶性含鉀巖石粉末，簡稱鉀巖粉；
(2)氟化銨處理:將鉀巖粉與氟化銨水溶液在反應釜中加熱反應，得氟硅酸鉀、氟硅酸鋁、氟化鋁，其反應原理:
【權利要求】
1.一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法，其特征在于工藝流程和工藝步驟為: (1)前處理:將不溶性含鉀巖石粉碎，用稀鹽酸處理除去其中碳酸鹽，脫水得不含碳酸鹽的不溶性含鉀巖石粉末，簡稱鉀巖粉； (2)氟化銨處理:將鉀巖粉與氟化銨水溶液在反應釜中加熱反應，得氟硅酸鉀、氟硅酸鋁、氟化鋁，其反應原理:
2.根據權利要求1所述的一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法，其特征在于各工藝步驟的工藝條件為: (1)前處理:將不溶性含鉀巖石磨細至100~300目，用l%w/w的稀鹽酸處理至不冒CO2為止，得鉀巖粉； (2)氟化銨處理:將鉀巖粉與濃度為10%~45%w/w的氟化銨水溶液在反應釜中攪拌加熱反應，反應溫度80°C~110°C，反應時間I~3h，鉀巖粉與氟化銨水溶的重量比為I: 10~20，收集氨氣； (3)過濾:將步驟(2)反應物過濾，濾液返回步驟(2)，濾渣進入下一步處理； (4)酸解:將步驟(3)濾渣經98%濃硫酸在140°C~210°C進行酸解處理，濃硫酸用量為原料重量的60%~100%，收集SiF4和HF ； (5)水溶:將硫酸處理后的產物加水處理，產物與水的重量比為1: 3~5，使硫酸鉀充分溶解，經過濾、洗滌，濾液和洗滌液合并進入下步處理，濾渣作副產品； (6)調pH:步驟(5)得到的溶液用堿調pH等于4，分離氫氧化鐵，調pH等于11，分離氫氧化鋁，得硫酸鉀溶液； (7)回收:將步驟(2)收集的氨和步驟(4)收集的SiF4和HF在氨化反應釜中反應得氟化銨和二氧化硅，氟化銨返回步驟(2 )，二氧化硅為副產品。
3.根據權利要求1或2所述的一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法，其特征是:步驟(6 )調pH用的堿是氨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨中的一種。
4.根據權利要求1或2所述的一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法，其特征是:所指的不溶性含鉀巖石主要指鉀長石心S3O8)。
5.按照權利要求1或2所述的一種利用不溶性含鉀巖石生產硫酸鉀的方法的應用，其特征是:用銣長石和銫長石代替鉀長石，用上述工藝和工藝條件生產硫酸銣和硫酸銫。
【文檔編號】C05D1/02GK103539165SQ201310509851
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】田娟, 陳文興, 周昌平, 蔣仁波 申請人:田娟, 陳文興