[发明专利]一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法

说明书

技术领域

一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，涉及一种氧化铝生产过程中，从含钾种分蒸发母液中分离氧化钾的方法。

背景技术

钾盐是重要的化工原料和农用肥料，工业上通过盐湖水、钾盐矿等水溶性含钾资源生产氯化钾，再将其中一部分转化成硫酸钾等其它钾盐产品。非水溶性钾矿为另一含钾资源，国际上对其利用做了大量的研究，但因生产成本高于水溶性钾盐而没有实现大规模工业化生产。我国水溶性钾资源稀少，非水溶性钾矿储量巨大，后者亦因成本高昂而未工业应用，因此仍需大量进口氯化钾。

铝土矿、石灰中存在少量含钾矿物，氧化铝生产条件下，大部分钾进入溶液循环积累，最后通过赤泥、碳碱、结疤排出。虽然氧化钾有益流程，但其价格远高于氧化钠，损失掉非常可惜。

在用富钾含铝原料烧结法生产氧化铝时，含钾铝酸钠溶液先碳酸化分解使苛性碱转变为碳碱，再跟据碳酸钾和碳酸钠溶解度的差异，通过蒸发实现二者分离，由于碳酸钾的溶解度远大于碳酸钠，为获得碳酸钾，需将碳分母液全部蒸干，且蒸发过程大量析出钾、钠碳酸盐的混合物，分离成本高，该法只在俄罗斯工业应用。

发明内容

针对以上不足，本发明从含钾铝酸钠溶液种分后的循环母液中分离氧化钾，使其转变为硫酸钾以复盐的形式析出。发明无须将铝酸钠溶液碳酸化分解，不影响拜尔法工艺，节能，可降低采用富钾含铝资源生产钾盐和氧化铝的成本，使产品结构得到优化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于往种分蒸发母液中引入SO₄^2-，使其和K₂O互为对方的沉析剂，在有Na₂O参与时反应生成钾芒硝沉淀实现铝钾分离和溶液净化，SO₄^2-由硫酸钠、硫酸铝(碱式硫酸铝)、明矾石矿中的一种或几种混合物提供，加入量为母液中K₂O全部反应生成钾芒硝(3K₂SO₄·Na₂SO₄)所需SO₄^2-理论量的0.4～1.2倍。种分母液蒸发到Na₂O_k170g/l～280g/l后，降温至20℃～70℃(当沉析剂为明矾石矿时无需降温，使矿石与热母液反应，再除杂、种分、蒸发、降温)，加入沉析剂，搅拌反应100～210分钟，母液所含K₂O和加入或反应生成的Na₂SO₄发生复分解反应生成K₂SO₄和Na₂O，K₂SO₄再与过量Na₂SO₄生成溶解度更小的3K₂SO₄·Na₂SO₄析出，分离效果见表1。当沉析剂加入量和铝酸钠溶液浓度、温度、反应时间等条件在所给区间之外，或者先加入沉析剂，再降温，亦会将氧化钾从铝酸钠溶液中分离，但分离收率或者经济性会打折扣。所得固相产物为3K₂SO₄·Na₂SO₄、Na₂SO₄和少量Na₂CO₃的混合物，由其制得纯硫酸钾可依据钾钠芒硝不相称溶解的性质，通过变温溶解分离硫酸钾产品，剩下含少量碳酸钠杂质的硫酸钠循环使用；或者将混合物溶于纯铝酸钾溶液中，使硫酸钠和铝酸钾发生置换反应生成硫酸钾和铝酸钠，纯铝酸钾用钾长石等高钾低钠矿以石灰石烧结法制得；也可通过氯化钾将混合物转化为纯硫酸钾。

表1不同条件下50ml含钾铝酸钠溶液中加入Na₂SO₄产生的氧化钾分离效果

一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于加入的硫酸钠需在溶液中先溶解，再携带K₂O析出，在20℃～70℃的温度区间，采用高浓度，高温度，低浓度，低温度的反应条件有利硫酸钠溶解，可提高氧化钾转化率。