本發(fā)明涉及資源、化工中的礦產(chǎn)高效開發(fā)利用領(lǐng)域，特別是涉及一種從非水溶性含鉀巖石中提取鉀鹽的方法。

背景技術(shù)：

我國非水溶性含鉀巖石資源極為豐富，且種類多、分布廣，在火山巖、沉積巖、變質(zhì)巖中都存在含鉀巖石。以前只有K₂O含量大于12％的含鉀巖石才被認為具有一定的工業(yè)開發(fā)價值，而大量K₂O含量在8％-12％的含鉀巖石由于開發(fā)成本、環(huán)境問題等因素而被忽視。隨著國內(nèi)水溶性鉀資源逐漸匱乏，鉀鹽市場需求逐年增加，對該類低品位含鉀巖石的高效開發(fā)已刻不容緩，因此，開發(fā)新型、清潔、高效的非水溶性含鉀巖石處理技術(shù)不僅可以緩解國內(nèi)鉀礦資源供給不足、對外依存度高的現(xiàn)實問題，同時也為區(qū)域特色資源的綠色、高效開發(fā)提供一條出路。

我國對非水溶性鉀礦資源的開發(fā)利用始于20世紀(jì)50年代，提出了多種制取鉀鹽的方案和方法，概括起來可以分為火法和濕法兩大類。目前，現(xiàn)有的火法工藝多數(shù)以單一或混合無機鹽作助劑進行分解，存在焙燒溫度過高(>1000℃)，分解率較低(<90％)同時渣量較大(渣/原礦>2)的缺陷。其改進的氫氟酸路線，盡管處理溫度大幅降低，但氫氟酸腐蝕性太強且價格相對較貴，同時還存在一定的環(huán)境問題；而濕法工藝多是在強堿的水熱體系下進行，對原料的鉀含量要求較高，而強堿的成本也較高，這些問題都困擾著非水溶性含鉀巖石提取鉀鹽的工業(yè)化生產(chǎn)。因此，開發(fā)一種短流程、低成本、環(huán)境友好的從非水溶性含鉀巖石提取鉀鹽的工藝，是實現(xiàn)儲量巨大、品位相對較低的非水溶性含鉀巖石生產(chǎn)鉀鹽的基礎(chǔ)，而其中助熔劑的選擇尤為關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有非水溶性含鉀巖石開發(fā)工藝路線的不足，提供一種既可以提高鉀的浸出率、又可適當(dāng)降低焙燒溫度且對環(huán)境友好的從非水溶性含鉀巖石中提取鉀鹽的新方法。

本發(fā)明的從非水溶性含鉀巖石中提取鉀鹽的方法，包括以下步驟：

1)以非水溶性含鉀巖石為原料，添加CaCl₂和Na₂CO₃作為混合助熔劑，將原 料與混合助熔劑充分混合；其中，所述原料與CaCl₂和Na₂CO₃按1：(0.2-0.8)：(0.05-0.3)的質(zhì)量比混合；

2)將步驟1)混合后的物料在950℃以下的條件下焙燒2-6小時，焙燒后的產(chǎn)物在90℃以下條件下用水浸出，經(jīng)過濾獲得浸出液和濾渣；

3)將步驟2)的浸出液經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶得到鉀鹽。

根據(jù)本發(fā)明的提取鉀鹽的方法，其中，優(yōu)選地，步驟1)所述原料與CaCl₂和Na₂CO₃按1：(0.3-0.6)：(0.1-0.3)的質(zhì)量比混合。

根據(jù)本發(fā)明的提取鉀鹽的方法，其中，優(yōu)選地，步驟2)所述焙燒溫度為750-900℃，進一步優(yōu)選為，800-850℃。步驟2)所述焙燒時間優(yōu)選為3-5小時。

根據(jù)本發(fā)明的提取鉀鹽的方法，其中，步驟2)所述浸出的液固質(zhì)量比優(yōu)選為(0.5-4)：1，進一步優(yōu)選為(1-3)：1。步驟2)所述浸出的溫度優(yōu)選為70-90℃，浸出的時間優(yōu)選為2-4小時。

本發(fā)明的從非水溶性含鉀巖石中提取鉀鹽的方法，為進一步提高鉀鹽產(chǎn)品的質(zhì)量，可以在步驟3)浸出液蒸發(fā)結(jié)晶前對浸出液進行除鈣處理，除鈣方式可以是本領(lǐng)域的常規(guī)除鈣方法，例如通入CO₂沉淀鈣等。

本發(fā)明所述的非水溶性含鉀巖石可以是任意種類的非水溶性含鉀巖石，不限于常見的鉀長石、黑云母、霞石等。本發(fā)明可以處理品位較低的非水溶性鉀礦，尤其是可以處理鉀含量(以K₂O記)低于9％的低品位鉀礦。

本發(fā)明通過對比不同助熔劑搭配試驗，發(fā)現(xiàn)氯化鈣與碳酸鈉作為復(fù)合助熔劑對于品位相對較低的非水溶性含鉀巖石中提取鉀鹽的浸出效果尤為理想，在焙燒溫度為950℃以下時，鉀的浸出率可達90％以上，且渣礦比僅為1-1.2，該工藝路線(圖1)為非水溶性含鉀巖石大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供了可能。

附圖說明

圖1本發(fā)明的從非水溶性含鉀巖石中提取鉀鹽工藝流程圖。

圖2是非水溶性含鉀巖石礦樣的X光衍射圖。

圖3是實施例1所得氯化鉀樣品照片。

具體實施方式

本說明書中公開得任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或者類似特征中的一個例子而已。所述僅僅是為了幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)該視為對本發(fā)明的具體限制。

實施例1

將鉀含量為8.47％的非水溶性含鉀巖石粉碎至149微米(100目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.4:0.05的質(zhì)量比充分混合，在850℃的條件下焙燒3小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在80℃條件下以液固比1:1進行磁力攪拌2小時，然后過濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。

非水溶性含鉀巖石的X光衍射圖(XRD)結(jié)果顯示(圖2)，樣品的物相組成主要為石英和鉀長石。樣品的X射線熒光光譜分析結(jié)果顯示原礦中鉀的含量是8.47，而尾渣的鉀含量僅為0.63(表1)。該路線鉀的浸出率為91.8％；渣量與原礦的質(zhì)量比為1.1。水洗液經(jīng)結(jié)晶分離后得到氯化鉀樣品如圖3所示，其氯化鉀含量超過95％；水洗渣可用做建材或分子篩的原料。

表1、非水溶性含鉀巖石原礦及尾渣的X射線熒光光譜(XRF)分析結(jié)果

實施例2

將鉀含量為8.47％的非水溶性含鉀巖石粉碎至74微米(200目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.4:0.05的質(zhì)量比充分混合，在800℃的條件下焙燒4小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在80℃條件下以液固比1:1進行磁力攪拌2小時，然后過濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。本實例鉀的浸出率為90.1％。渣量與原礦的質(zhì)量比為1.15：1。

實施例3

將鉀含量為7.96％的非水溶性含鉀巖石粉碎至149微米(100目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.6:0.05的質(zhì)量比充分混合，在900℃的條件下焙燒4小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在80℃條件下以液固比3:1進行磁力攪拌2小時，然后過濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。本實例鉀的浸出率為96.1％。渣量與原礦的質(zhì)量比為1：1。

實施例4

將鉀含量為7.96％的非水溶性含鉀巖石粉碎至149微米(100目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.7:0.05的質(zhì)量比充分混合，在850℃的條件下焙燒4小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在70℃條件下以液固比2:1進行磁力攪拌3小時，然后過濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。本實例鉀的浸出率為92.6％。渣量與 原礦的質(zhì)量比為1.1：1。

實施例5

將鉀含量為8.34％的非水溶性含鉀巖石粉碎至74微米(200目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.4:0.1的質(zhì)量比充分混合，在800℃的條件下焙燒4小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在90℃條件下以液固比1:1進行磁力攪拌2小時，然后過濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。本實例鉀的浸出率為91.6％。渣量與原礦的質(zhì)量比為1.15：1。

實施例6

將鉀含量為8.34％的非水溶性含鉀巖石粉碎至149微米(100目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.5:0.05的質(zhì)量比充分混合，在800℃的條件下焙燒5小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在85℃條件下以液固比0.5:1進行磁力攪拌4小時，然后過濾，向濾液中通入CO₂沉淀鈣后再次過濾，將二次濾液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。本實例鉀的浸出率為90.5％。渣量與原礦的質(zhì)量比為1.2：1。

實施例7

將鉀含量為8.54％的非水溶性含鉀巖石粉碎至74微米(200目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.5:0.2的質(zhì)量比充分混合，在950℃的條件下焙燒3小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在80℃條件下以液固比4:1進行磁力攪拌2小時，然后過濾，向濾液中通入CO₂沉淀鈣后再次過濾，將二次濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。本實例鉀的浸出率為98.3％。渣量與原礦的質(zhì)量比為1：1。

實施例8

將鉀含量為7.96％的非水溶性含鉀巖石粉碎至149微米(100目)以下，然后與助劑CaCl₂、Na₂CO₃按1:0.4:0.3的質(zhì)量比充分混合，在900℃的條件下焙燒3小時，焙燒后的產(chǎn)物用水浸出，在80℃條件下以液固比4:1進行磁力攪拌2小時，然后過濾，濾液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶分離得到鉀鹽產(chǎn)品。本實例鉀的浸出率為90.8％。渣量與原礦的質(zhì)量比為1.15：1。

當(dāng)然，本發(fā)明還可以有多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明的公開做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。