專利名稱：利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝。
背景技術：
硫酸鉀是制鉀鹽的基本原料，如用于制碳酸鉀及硫酸鋁鉀等，用于玻璃、染料、香料等工業(yè)，在醫(yī)藥上用作緩瀉劑等。農業(yè)上，硫酸鉀是世界通用的忌氯作物肥料，特別適用于對氯離子敏感的農作物，如煙草、亞麻、棉花、西瓜、茶葉、柑桔、葡萄等作物生長。它含 50%的氧化鉀和18%的硫，可以同時提供給作物鉀和硫兩種養(yǎng)分，用它做肥料，既可提高作物產量，還可改善其品質，用于缺硫土壤，可提高作物的抗病能力。此外，硫酸鉀幾乎可以和現有的所有肥料品種相混合，用于制造硫酸堿式復混肥。目前這方面的需求量不斷增加，然而國內硫酸鉀的生產能力有限，大部分依靠進口，其原因在于國內水溶性鉀礦資源及硫資源極缺，生產硫酸鉀原料嚴重依賴進口。目前我國磷石膏累計堆存量已超過2億噸，且我國非水溶性鉀礦資源豐富，利用處理鉀長石后的富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀是制備硫酸鉀的新途徑。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種產品成本低、原料來源廣泛、便于實施推廣的利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝。為實現上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，包括以下步驟(1)原料液制備步驟鉀長石經破碎、粉磨，制得原礦粉體，粉體經燒結、水浸、脫硅和除鈉后得到的富鉀母液為原料液；(2)磷石膏預處理步驟將磷石膏渣球磨制得磷石膏粉體；(3)復相反應步驟將原料液與磷石膏粉體按液固比為3 1 5 1置于反應釜中，在15 85°C的溫度條件下攪拌1 池進行復相反應，待反應結束后將反應漿液過濾分離得到硫酸鉀溶液和碳酸鈣渣；(4)制取硫酸鉀步驟將上述硫酸鉀溶液經蒸發(fā)濃縮干燥后制得農用硫酸鉀優(yōu)等品，碳酸鈣渣送至鉀長石粉體的脫硅中的脫硅濾餅燒結工段作燒結配料。本發(fā)明中的富鉀母液為鉀長石經破碎、粉磨，制得-200目的原礦粉體，粉體經燒結、水浸、脫硅、除鈉后的溶液，其制備方法請參見專利權人為中國地質大學(北京)，ZL 03 1 00563. 2的專利文件。原料液為碳酸鉀與碳酸鈉的混合溶液，其中碳酸鈉與碳酸鉀質量比彡(1 19)，溶液密度為1.05 1. lg/mL。本發(fā)明中的原料液可用雜質質量百分含量< 5 %的碳酸鉀配制溶液代替，所配制的碳酸鉀溶液的密度為1. 05 1. lg/mL，濃度> 80g/L。在本發(fā)明中，所使用的磷石膏是在磷酸生產中用硫酸處理磷礦時所產生的固體廢渣，其主要成分為硫酸鈣，其中，磷石膏中的CaSO4 ·2H20含量> 80質量％，此外在磷石膏中還含有多種其他雜質，但這些雜質對本發(fā)明的工藝沒有任何的影響。本發(fā)明在蒸發(fā)結晶時，采用的熱蒸汽都是可以循環(huán)利用的，冷凝水經過處理也可以回收使用。本發(fā)明方法的步驟O)中磷石膏渣可以烘干后球磨，也可直接球磨，其中二水硫酸鈣的含量>80質量％。磷石膏粉體粒度為-150目。本發(fā)明方法的步驟(3)中富鉀母液與磷石膏復相反應的液固比為3 1 5 1， 反應時間為1 3h，原料液中碳酸鉀與磷石膏粉體中硫酸鈣的物料摩爾比為0. 9 1. 1，反應溫度為15 85°C。本發(fā)明方法的步驟⑷中硫酸鉀溶液密度為1.05 1. lg/mL，蒸發(fā)的溫度為 100 115°C，干燥溫度為200 350°C，干燥時間為0. 5 lh。在本發(fā)明方法的步驟中碳酸鈣渣可以返回鉀長石粉體的脫硅濾餅燒結工段中作燒結配料也可以除雜后用作橡膠、塑料、紙張、涂料、牙膏等的填料，還可以用于有機合成、冶金、玻璃或石棉生產中。本發(fā)明中所用蒸發(fā)結晶方法可以采用真空蒸發(fā)結晶或者普通蒸發(fā)結晶方式，每一步均可設計為多效蒸發(fā)。本發(fā)明中的農用優(yōu)級硫酸鉀是指符合農業(yè)用硫酸鉀國家標準(GB20406-2006)要求的優(yōu)等品，所述的優(yōu)等品中氧化鉀的質量分數> 51%，氯離子的質量分數< 1.5%，水分的質量分數彡2. 0%，游離酸(以H2SO4計)的質量分數彡0. 5%。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明利用鉀長石經破碎、粉磨，制得原礦粉體，粉體經燒結、水浸、脫硅、除鈉后的富鉀母液與磷石膏粉體反應制得農用硫酸鉀優(yōu)等品。蒸發(fā)結晶過程產生的水蒸汽和冷凝水都是可以收集回收利用的。本發(fā)明的工藝設計合理，工藝流程簡單，生產過程無“三廢”排放，符合高效節(jié)能和“清潔生產”的環(huán)保要求。該方法以鉀長石與磷石膏為原料，來源廣泛，資源利用率高，環(huán)境友好，產品成本低，經濟效益顯著，便于實施推廣。


圖1為利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀工藝流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，將磷石膏渣球磨制得一定粒度的磷石膏粉體，鉀長石經破碎、粉磨， 制得原礦粉體，粉體經燒結、水浸、脫硅、除鈉后得到的富鉀母液為原料液。將富鉀母液與磷石膏粉體按一定物料比、液固比置于反應釜中，在一定溫度下攪拌一定時間進行復相反應， 待反應結束后將反應漿液過濾分離得到硫酸鉀溶液和碳酸鈣渣。將硫酸鉀溶液經蒸發(fā)濃縮干燥后制得農用硫酸鉀優(yōu)等品，碳酸鈣渣送至鉀長石粉體的脫硅中的脫硅濾餅燒結工段作燒結配料。實施例將磷石膏渣球磨制得-150目的磷石膏粉體；鉀長石原礦經粗碎、粉磨后制得-200 目的鉀長石原礦粉體。鉀長石原礦粉體經燒結、水浸、脫硅、除鈉后得到密度為1. lg/mL的富鉀母液。將富鉀母液與磷石膏按液固比為5 1，反應時間為池，物料摩爾比為1.1，反應溫度為45°C進行復相反應制得硫酸鉀溶液與碳酸鈣渣。硫酸鉀溶液密度為1. lg/mL，蒸發(fā)的溫度為100°C，干燥溫度為200°C，干燥時間為lh。碳酸鈣渣送至脫硅濾餅燒結工段作燒結配料。對本方法制得的硫酸鉀送至普尼測試北京實驗室進行了平行測試，并與農用硫酸鉀國家專業(yè)標準GB 20406-2006中的優(yōu)等品的指標進行了比較，其結果見表1。表1試制硫酸鉀樣品與國標標準對比
項目GB 20406-2006試制樣品優(yōu)等品一絕口寺口口合格品氧化鉀(K2O)的質量百分數/%彡51. O50. O45. O51 51. 7氯離子(cr)的質量百分數/%<1.51. 52.00. 075 0. 12水分(ftO)的質量百分數/%彡2.02.03.00. 078 0. 32游離酸(以H2SO4計)的質量百分數/%彡0. 50. OOO 0. 00權利要求
1.一種利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟(1)原料液制備步驟鉀長石經破碎和粉磨，制得原礦粉體，粉體經燒結、水浸、脫硅和除鈉后得到的富鉀母液為原料液；(2)磷石膏預處理步驟將磷石膏渣球磨制得磷石膏粉體；(3)復相反應步驟將原料液與磷石膏粉體按液固比為3 1 5 1置于反應釜中， 在15 85°C的溫度條件下攪拌1 池進行復相反應，待反應結束后將反應漿液過濾分離得到硫酸鉀溶液和碳酸鈣渣；(4)制取硫酸鉀步驟將上述硫酸鉀溶液經蒸發(fā)濃縮干燥后制得農用硫酸鉀優(yōu)等品， 碳酸鈣渣送至鉀長石粉體的脫硅中的脫硅濾餅燒結工段作燒結配料。
2.根據權利要求1所述的利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，其特征在于所述的原料液為碳酸鉀與碳酸鈉的混合溶液，其中碳酸鈉與碳酸鉀質量比< 1 19，溶液密度為 1. 05 1. lg/mL。
3.根據權利要求1所述的利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，其特征在于所述的原料液用雜質質量百分含量< 5%的碳酸鉀配制溶液代替，所配制的碳酸鉀溶液的密度為1. 05 1. lg/mL，濃度彡80g/L。
4.根據權利要求1所述利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，其特征在于在所述步驟O)中，磷石膏渣烘干后球磨，或直接球磨，其中二水硫酸鈣的含量>80質量％，磷石膏粉體粒度為-150目。
5.根據權利要求1或2所述利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，其特征在于 所述步驟(3)中，原料液中碳酸鉀與磷石膏粉體中硫酸鈣的物料摩爾比為0. 9 1. 1。
6.根據權利要求1所述利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，其特征在于所述步驟(4)中硫酸鉀溶液密度為1. 05 1. lg/mL，在硫酸鉀溶液經蒸發(fā)濃縮干燥過程中，蒸發(fā)的溫度為100 115°C，蒸發(fā)濃縮后的硫酸鉀進行干燥，干燥溫度為200 350°C，干燥時間為0. 5 Ih0
7.根據權利要求1所述利用富鉀母液與磷石膏制取硫酸鉀的工藝，其特征在于所述步驟中得到的碳酸鈣渣或者除雜后用作橡膠、塑料、紙張、涂料或牙膏的填料；或者用于有機合成、冶金、玻璃或石棉生產中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用富鉀母液與磷石膏制取農用硫酸鉀的工藝。該工藝是以鉀長石破碎、粉磨得原礦粉體，經燒結、水浸、脫硅、除鈉后得到的碳酸鉀為主要成份的富鉀母液為原料液。將磷石膏渣球磨制得一定粒度的磷石膏粉體與原料液充分混合，在一定溫度下進行復相反應。反應結束后反應漿液經過濾分離得到硫酸鉀溶液和碳酸鈣渣。硫酸鉀溶液直接蒸發(fā)濃縮干燥后制得農用硫酸鉀優(yōu)等品，碳酸鈣渣送至脫硅濾餅燒結工段作燒結配料綜合利用。本發(fā)明的工藝設計合理，工藝流程簡單，生產過程無“三廢”排放，符合高效節(jié)能和“清潔生產”的環(huán)保要求。該方法以鉀長石與磷石膏為原料，來源廣泛，資源利用率高，環(huán)境友好，產品成本低，經濟效益顯著，便于實施推廣。
文檔編號C01D5/00GK102372292SQ20101025877
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者劉曉婷, 劉梅堂, 李世舵, 洪懷中, 蔡比亞, 蔡炎梁, 金國清, 馬鴻文 申請人:中國地質大學(北京), 安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司