[发明专利]一种钾长石分解脱硅制取可溶钾的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温分解钾长石的工艺，尤其是涉及一种水热碱法低温分解钾长石的工艺。

背景技术

我国钾盐矿资源贫乏，但钾长石资源丰富，分布广泛，储量大，且含钾量较高，一般大于10%（以氧化钾计），是进行综合利用生产钾盐的较理想原料。钾长石矿是Si-Al-O架状结构，其分子式为K[AlSi₃O₈]，它的组成是网状结构，极其稳定，常温常压下几乎不被酸、碱所分解，因此，钾长石的开发利用受到限制。

分解钾长石是钾长石开发利用的前提与关键，如何将非水溶性钾转化成可溶性钾资源是该领域研究的主要课题。目前，比较经典的分解钾长石方法为高温煅烧，但该方法能耗高，虽然通过添加助剂可降低温度，但很少有低于800℃的。另一种分解方法是含氟体系分解法，利用氢氟酸的强腐蚀性分解钾长石，但该方法助剂消耗量大，设备材质要求高，同时环保压力巨大。

目前，有采用碱液作为分解原料，在较低温度下分解钾长石的研究，如烟台大学刘伟等采用钾长石与碱按一定比例进行低温（105~380℃）水热反应，通过碱破坏钾长石内部的晶格结构，使难溶钾盐析出。但在反应中硅也会被碱溶出，因此反应需要复杂的后续除硅过程，工艺流程较长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有分解钾长石工艺的不足，提供一种钾长石分解脱硅制取可溶钾的工艺，采用本发明分解钾长石的同时，将硅沉淀在固相中，获得较纯的可溶性钾。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种钾长石分解脱硅制取可溶钾的工艺，包括以下步骤：

（1）将钾长石通过磨矿使其细度降至-50~-400目（优选-100~-150目）；

（2）将步骤（1）所得钾长石粉与沉硅试剂、强碱溶液按质量比钾长石粉︰沉硅试剂︰强碱溶液=1︰0.1~3︰0.2~4混合均匀； 

所述沉硅试剂为CaCl₂、Ca(NO₃)₂、CaO或这些化合物的5wt%~60wt%的溶液；

所述强碱溶液的质量浓度优选为10%~60%；

所述强碱溶液优选为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液； 

（3）将步骤（2）所得混合物在反应罐中进行水热反应，所述水热反应条件为：反应温度为100℃~300℃（优选200~250℃），压力为0.1MPa~6MPa（优选2MPa~4MPa），反应时间为1h~24h（优选4h~8h）； 

（4）将经步骤（3）反应后的物料固液分离，得到可溶性钾溶液。

本发明的有益效果是：（1）工艺流程简单，分解温度较低，焙烧时间短，能耗低，生产成本低，经济效益好；（2）分解母液可做为后续提钾原料；（3）所选用试剂来源广泛，价格低廉，对环境污染小。

本发明利用硅酸根离子与钙离子结合生成难溶的硅酸钙沉淀的原理，将硅沉淀在反应后的渣中，可得到组成简单的可溶性钾母液，大大简化了后续提钾工艺，具有极大的实际应用价值。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

（1）将钾长石磨细至-100目；

（2）将步骤（1）所得钾长石粉与CaCl₂粉末、浓度为10wt%的NaOH溶液按质量比1:0.2:1混合均匀；

（3）将步骤（2）所得混合物在反应罐中加热至300℃进行水热反应，压力为6MPa，反应时间为4h；

（4）将经步骤（3）反应后的物料固液分离，得到可溶性钾溶液。

本实施例中钾溶出率为95wt%，硅溶出率为3wt%，钾的溶出率高，硅溶出较少。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

（1）将钾长石磨细至-100目；

（2）将步骤（1）所得钾长石粉与CaCl₂粉末、浓度为40wt%的NaOH溶液按质量比1:0.4:1混合均匀；

（3）将步骤（2）所得混合物在反应罐中加热至200℃进行水热反应，压力为4MPa，反应时间为4h；

（4）将经步骤（3）反应后的物料固液分离，得到可溶性钾溶液。

本实施例中钾溶出率为94wt%，硅溶出率为0.5wt%，钾的溶出率高，硅溶出较少。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

（1）将钾长石磨细至-100目