專利名稱：：用鈉硝石礦轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)硝酸鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種工業(yè)硝酸鉀的生產(chǎn)方法，具體為利用鈉硝石礦轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)硝酸鉀的方法。二
背景技術(shù)：
：硝酸鉀也稱為鉀硝，是一種白色粉末或菱形結(jié)晶體，有冷感和刺激性咸味，未提純?yōu)辄S色，有良好的物理性狀，呈中性，熔點(diǎn)334"C，在400。C分解出氧氣，易溶于水，不溶于無(wú)水乙醇和乙醚。吸濕性小，在空氣中不易潮解結(jié)塊，是一種強(qiáng)氧化劑，與易燃物、有機(jī)物接觸能引起燃燒爆炸。工業(yè)硝酸鉀主要用于制造黑色火藥、焰火、導(dǎo)火索、陶瓷釉彩藥、玻璃澄清劑、火柴制品、肥料、試劑、玻璃、冶金、氧化劑、食品保存、醫(yī)藥、肉制品的著色劑等。由于硝酸鉀所含的氮、鉀均呈速效狀態(tài)，其陰、陽(yáng)離子均能被作物吸收，所以是一種不含副成分的復(fù)合肥料。工業(yè)生產(chǎn)硝酸鉀的方法有U)離子交換法，如直接用成品硝酸鈉和氯化鉀一起溶解，重新結(jié)晶而制成。(2)復(fù)分解法如申請(qǐng)?zhí)枮?00510094223.X的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種復(fù)分解法制備硝酸鉀的方法，其原料氯化鉀和硝酸銨及工藝水配比后進(jìn)行冷卻結(jié)晶得到硝酸鉀，母液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮再冷析結(jié)晶得到氯化銨副產(chǎn)品。(3)轉(zhuǎn)化法如申請(qǐng)?zhí)枮?00510085769.9的中國(guó)專利申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種硝酸轉(zhuǎn)化法制取硝酸鉀的方法，是用硝酸與菱苦土通過(guò)中和反應(yīng)制取硝酸鎂溶液，然后加入氯化鉀與極少量氫氧化鉀反應(yīng)，通過(guò)冷卻結(jié)晶分離干燥得到硝酸鉀。再譬如申請(qǐng)?zhí)枮?1115275.3的中國(guó)專利申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的一種利用鹽湖鉀資源和鈉硝石制取硝酸鉀的方法，是將鹽湖鉀資源礦與天然鈉硝石與水/硝酸鉀母液一起混合，調(diào)解各成分質(zhì)量比，進(jìn)行熱溶解轉(zhuǎn)化反應(yīng)，固液分離的母液進(jìn)行冷卻，析出硝酸鉀。由于離子交換和復(fù)分解所用的原料一般為成品，不是對(duì)天然礦物中的有效成分進(jìn)行提取，不適用于礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用。用天然礦產(chǎn)資源轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硝酸鉀的方法中，由于不同地區(qū)礦產(chǎn)資源的成分不同、品位存在較大差異，所以不能照搬通用。申請(qǐng)?zhí)枮?0118905.0的中國(guó)專利申請(qǐng)說(shuō)明書(shū)公開(kāi)了一種用硝酸鹽型固(液)體礦生產(chǎn)硝酸鈉(鉀)的方法，其中對(duì)低品位固體礦以噴淋堆浸的方式提取礦石中有用礦物，用鹽田灘曬的方式分離去除浸取液中的伴生礦物，濃縮目的礦物母液，最后分離制得硝酸鈉(鉀)成品。該方法雖然適合低品位鈉硝石礦，但其工藝用水量較大，噴淋浸取時(shí)受風(fēng)的影響較大，浸取液中硝酸鈉濃度低，并且灘曬鹽田建設(shè)投資較大，鹽田半成品在車間精制生產(chǎn)硝酸鈉時(shí)能耗較高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種利用低品位鈉硝石礦轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硝酸鉀的良好方法。本發(fā)明提供的用鈉硝石礦轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)硝酸鉀的方法，其特征在于該方法具有如下的工藝步驟a.礦石破碎將鈉硝石礦礦石破碎至粒徑《2cm的顆粒；b.多級(jí)逆流循環(huán)浸取將破碎好的礦石裝入逆流浸取槽，進(jìn)行多級(jí)逆流循環(huán)浸取，浸取液加入量為礦石重量的0.5倍，根據(jù)母液濃度控制浸取槽物料溫度在常溫~5(TC并逐級(jí)升高，浸取液濃浸取液中NaN03含量(g/l):0-150150-250250-350350-450浸取溫度。C:常溫25-3535-5050每級(jí)浸取時(shí)間為8~10小時(shí)，使浸取液中NaN03的含量》450g/l,制得浸取完成液；c.熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)浸取完成液加熱到9(TC后進(jìn)入反應(yīng)槽，按配料比K+:NO3-=0.78:1.0(mol)加入氯化鉀，控制反應(yīng)料漿溫度507(TC,攪拌反應(yīng)l2h,得轉(zhuǎn)化母液；d.四效蒸發(fā)除鹽轉(zhuǎn)化母液進(jìn)入四效蒸發(fā)系統(tǒng)，每效逆流進(jìn)料，熱蒸汽從第一效進(jìn)入，順序依次進(jìn)入第二、三、四效，各效蒸發(fā)室蒸汽溫度、料漿溫度、蒸汽壓力逐級(jí)遞減，母液從第四效進(jìn)入，逐級(jí)蒸發(fā)析鹽，除去NaCL、NaS04,使體03含量>800g/l,從一效排出；e.三級(jí)串聯(lián)真空冷析結(jié)晶從第一效排出的蒸發(fā)母液經(jīng)沉清后進(jìn)入三級(jí)串聯(lián)真空冷析系統(tǒng)，系統(tǒng)一至三級(jí)的溫度、壓力逐級(jí)下降，母液從一級(jí)進(jìn)入，逐級(jí)結(jié)晶析鹽，料漿從三級(jí)排出；f.分離干燥從第三級(jí)排出的冷析料漿經(jīng)離心分離、干燥包裝得硝酸鉀成品，分離母液返回四效蒸發(fā)系統(tǒng)，直接進(jìn)入第三效蒸發(fā)器。所述的四效蒸發(fā)除鹽的第二、三、四效分別與三級(jí)串聯(lián)真空冷析結(jié)晶的第一、二、三級(jí)具有大致相同的溫度及壓力。所述的礦石多級(jí)逆流循環(huán)浸取之后進(jìn)行多級(jí)洗滌，洗滌母液再進(jìn)行后續(xù)礦石的逐級(jí)加熱浸取。本發(fā)明提出的用鈉硝石礦轉(zhuǎn)化生產(chǎn)硝酸鉀的方法，礦石粉碎粒度小，依據(jù)Na7N(VCL—SO廣H20四元體系相圖理論，在浸取環(huán)節(jié)釆用多級(jí)溫度梯度設(shè)計(jì)，使浸取液中NaN03的含量》450g/l，由于浸取徹底，有效成分NaN03含量較高，保證了熱轉(zhuǎn)化的效率，再經(jīng)四效蒸發(fā)，三級(jí)串聯(lián)真空冷析結(jié)晶，飽和母液分離干燥得到成品硝酸鉀。該方法對(duì)礦石品位要求不高，而且沒(méi)有曬鹽等工序，對(duì)自然條件依賴性不強(qiáng)，比噴淋堆浸用水減少50°/。~70°/。。鈉硝石中硝酸根的回收率>75°/。，鉀回收率>85%礦渣中硝酸根的含量為0.4%。簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)省了投資、降低了成本。能效利用率較高，節(jié)能30%以上。四圖l是本發(fā)明工藝流程示意圖。五具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，給出以下兩個(gè)實(shí)施例，其中實(shí)施例l為最佳實(shí)施例。實(shí)施例1用鈉硝石礦生產(chǎn)硝酸鈉的方法，其細(xì)化的工藝步驟為1、礦石破碎將鈉硝石礦礦石用鄂式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，篩分粒徑^2cm的顆粒，裝入浸取槽。2、五級(jí)逆流循環(huán)浸取洗滌母液進(jìn)入五級(jí)逆流循環(huán)浸取，第一級(jí)為礦石第五次浸取，第二級(jí)為礦石第四次浸取，依次類推，浸取液溫度逐級(jí)升高，洗滌液濃度亦逐級(jí)提高，得浸取完成液。其中每級(jí)浸取時(shí)間為10h。3、三級(jí)洗滌用0.5倍于礦石重量的清水對(duì)經(jīng)過(guò)五級(jí)浸取的礦石進(jìn)行逐級(jí)洗滌，洗滌順序依次為第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)。其中第一級(jí)為礦石第三次洗滌、第二級(jí)為礦石第二次洗滌,第三級(jí)為礦石第一次洗滌，使洗滌液濃度逐級(jí)提高，得洗滌母液。以上2、3步驟的工藝目的同屬浸取，浸取和洗滌的每級(jí)各在一個(gè)浸取槽內(nèi)完成，即由八個(gè)浸取槽共同構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)，在一個(gè)工作循環(huán)中各浸取槽分別處于不同的步驟級(jí)，母液流經(jīng)各浸取槽一次即可完成一個(gè)工作循環(huán)。洗滌過(guò)程在常溫下進(jìn)行，浸取過(guò)程從第一級(jí)至第五級(jí)溫度逐級(jí)升高。根據(jù)母液濃度控制浸取槽物料溫度，兩者遵循如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系浸取液中NaN03含量(g/l):0-150150-250250-350350-450浸取溫度。C:常溫25-3535-50504、熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)浸取完成液加熱到9(TC后進(jìn)入反應(yīng)槽，按配料比K+:N03—=0.78:1.0(mol)加入氯化鉀，控制反應(yīng)料漿溫度5(TC,攪拌反應(yīng)2h，得轉(zhuǎn)化母液。5、四效蒸發(fā)除鹽轉(zhuǎn)化母液進(jìn)入四效蒸發(fā)系統(tǒng)，每效逆流進(jìn)料，熱蒸汽從第一效進(jìn)入，順序依次進(jìn)入第二、三、四效，各效蒸發(fā)室蒸汽溫度、料漿溫度、蒸汽壓力逐級(jí)遞減，母液從第四效進(jìn)入，逐級(jí)蒸發(fā)析鹽，去除NaCL、NaSO"使K,3含量>800g/l，從一效排出。各效工藝參數(shù)為<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>6、三級(jí)串聯(lián)真空冷析結(jié)晶從一效排出的蒸發(fā)母液經(jīng)沉清后從一級(jí)進(jìn)入，逐級(jí)結(jié)晶析鹽，料漿從三級(jí)排出。各級(jí)工藝參數(shù)為<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本實(shí)施例鈉硝石礦中硝酸鈉含量為6%,氯化鉀為工業(yè)用巿售商品。其硝酸根的總收率75%。終產(chǎn)品硝酸鉀純度99.4%。礦渣中硝酸根的含量為0.4%。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1具有相同的工藝步驟，僅在部分工藝參數(shù)方面有所不同，具體如下1、礦石破碎將礦石破碎至粒徑^2cm的顆粒，裝入浸取2、五級(jí)逆流循環(huán)浸取洗滌母液進(jìn)入五級(jí)逆流循環(huán)浸取，第一級(jí)為礦石第五次浸取，第二級(jí)為礦石第四次浸取，依次類推，浸取溫度在常溫5(TC并逐級(jí)升高，洗滌液濃度亦逐級(jí)提高，得浸取完成液。其中每級(jí)浸取時(shí)間為8h。3、三級(jí)洗滌用0.5倍于礦石重量的清水進(jìn)行逐級(jí)洗滌，洗滌順序依次為第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)。其中第一級(jí)為礦石第三次洗滌、第二級(jí)為礦石第二次洗滌，第三級(jí)為礦石第一次洗滌，使洗滌液濃度逐級(jí)提高，得洗滌母液。4、熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)浸取完成液加熱到9G"C后進(jìn)入反應(yīng)槽，按配料比K+:N0^0.78:1.0(mol)加入氯化鉀，控制反應(yīng)料漿溫度7(TC,攪拌反應(yīng)lh,得轉(zhuǎn)化母液。5、四效蒸發(fā)除鹽轉(zhuǎn)化母液進(jìn)入四效蒸發(fā)系統(tǒng)，每效逆流進(jìn)料，熱蒸汽從第一效進(jìn)入，順序依次進(jìn)入第二、三、四效，各效蒸發(fā)室蒸汽溫度、料漿溫度、蒸汽壓力逐級(jí)遞減，母液從第四效進(jìn)入,逐級(jí)蒸發(fā)析鹽從第三效集中排出，除去NaCL、NaSO,,使KNO3含量^800g/1,從一效排出。各效工藝參數(shù)為<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>6、三級(jí)串聯(lián)真空冷析結(jié)晶從一效排出的蒸發(fā)母液經(jīng)沉清后從一級(jí)進(jìn)入，逐級(jí)結(jié)晶析鹽，料漿從三級(jí)排出；進(jìn)入三級(jí)串聯(lián)真空冷析系統(tǒng)，各級(jí)工藝參數(shù)為<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>三級(jí)排出料漿為硝酸鉀晶體和硝酸鉀飽和溶液的混合物。7、分離干燥從三級(jí)排出的冷析料漿離心分離，固相經(jīng)洗滌干燥包裝得硝酸鉀成品，分離母液返回四效蒸發(fā)系統(tǒng)，直接進(jìn)入三效蒸發(fā)器。本實(shí)施例鈉硝石礦中硝酸鈉含量為8%,氯化鉀為工業(yè)用巿售商品。硝酸根的總收率78%。終產(chǎn)品硝酸鉀純度99.5%。礦渣中硝酸根的含量為0.4%。權(quán)利要求1、一種用鈉硝石礦轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)硝酸鉀的方法，其特征在于該方法具有如下的工藝步驟a.礦石破碎將鈉硝石礦礦石破碎至粒徑≤2cm的顆粒；b.多級(jí)逆流循環(huán)浸取將破碎好的礦石裝入逆流浸取槽，進(jìn)行多級(jí)逆流循環(huán)浸取，浸取液加入量為礦石重量的0.5倍，控制浸取槽物料溫度在常溫～50℃并逐級(jí)升高，每級(jí)浸取時(shí)間為8～10小時(shí)，使浸取液中NaNO3的含量≥450g/l，制得浸取完成液；c.熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)浸取完成液加熱到90℃后進(jìn)入反應(yīng)槽，按配料比K+∶NO3-＝0.78∶1.0(mol)加入氯化鉀，控制反應(yīng)料漿溫度50～70℃，攪拌反應(yīng)1～2h，得轉(zhuǎn)化母液；d.四效蒸發(fā)除鹽轉(zhuǎn)化母液進(jìn)入四效蒸發(fā)系統(tǒng)，每效逆流進(jìn)料，熱蒸汽從第一效進(jìn)入，順序依次進(jìn)入第二、三、四效，各效蒸發(fā)室蒸汽溫度、料漿溫度、蒸汽壓力逐級(jí)遞減，母液從第四效進(jìn)入，逐級(jí)蒸發(fā)析鹽，除去NaCL、NaSO4，使KNO3含量≥800g/l，從一效排出；e.三級(jí)串聯(lián)真空冷析結(jié)晶從第一效排出的蒸發(fā)母液經(jīng)沉清后進(jìn)入三級(jí)串聯(lián)真空冷析系統(tǒng)，系統(tǒng)一至三級(jí)的溫度、壓力逐級(jí)下降，母液從一級(jí)進(jìn)入，逐級(jí)結(jié)晶析鹽，料漿從三級(jí)排出；f.分離干燥從三級(jí)排出的冷析料漿經(jīng)離心分離、干燥包裝得硝酸鉀成品，分離母液返回四效蒸發(fā)系統(tǒng)，直接進(jìn)入第三效蒸發(fā)器。2、如權(quán)利要求l所述的生產(chǎn)硝酸鉀的方法，其特征在于所述的四效蒸發(fā)除鹽的第二、三、四效分別與三級(jí)串聯(lián)真空冷析結(jié)晶的一、二、三級(jí)具有大致相同的溫度及壓力。3、如權(quán)利要求1或2所述的生產(chǎn)硝酸鉀的方法，其特征在于所述的多級(jí)逆流循環(huán)浸取包括五級(jí)浸取和三級(jí)洗滌，浸取后的礦石加入清水進(jìn)行三級(jí)洗滌后，洗滌液再進(jìn)行后續(xù)礦石的逐級(jí)加熱浸取。全文摘要一種用鈉硝石礦轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)硝酸鉀的方法，其工藝步驟為將礦石粉碎至粒徑2cm以下，進(jìn)行多級(jí)逆流熱浸，使浸取液中NaNO₃的含量≥450g/l；加入氯化鉀進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)；進(jìn)行四效蒸發(fā)，逐級(jí)蒸發(fā)析鹽，使KNO₃含量≥800g/l；經(jīng)過(guò)三級(jí)真空冷析結(jié)晶，離心分離后干燥得到成品硝酸鉀。該方法礦石中硝酸根回收率≥75％，鉀回收率≥85％，簡(jiǎn)化了工藝流程，節(jié)省投資成本低，能效利用率較高，適合低品位鈉硝石礦的開(kāi)采。文檔編號(hào)C01D9/00GK101177287SQ200710180030公開(kāi)日2008年5月14日申請(qǐng)日期2007年11月16日優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日發(fā)明者戴斌聯(lián),王有才,茆曉寶,賀其華,陳偉來(lái),龔增德申請(qǐng)人:新疆硝石鉀肥有限公司