[发明专利]用复合盐处理不溶性富钾铝矿物制备硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及不溶性富钾铝矿物的资源综合利用，具体涉及一种用复合盐处理不溶性富钾铝矿物制备硫酸钾的方法。

背景技术

钾盐是重要的化工原料，在工业生产上用途广泛，但是对农业生产更为重要，世界钾盐产量90％以上用作钾肥。我国是一个农业大国，钾是肥料三要素之一，因此对钾肥需求量很大。

根据最新统计数据：2013年我国国产钾肥总量为499万吨(折合成氧化钾)，较2012年上涨了32％，2013年中国钾肥自给率为53.3％，较2012年的47.8％上涨了5.7个百分点。由于我国可溶性钾资源匮乏，按照目前的开采速度，我国可溶性钾肥资源只能开采20～30年。目前50％左右的自给率已是个很好的比例。

据美国地质调查局统计表明，2010年世界探明的可溶性钾盐储量约为185.8亿吨，主要集中在欧洲、北美、中东、南美和亚洲泰国等国家和地区，其中加拿大、俄罗斯、白俄罗斯和德国四个国家的探明储量占全世界总量的90.58％，我国仅占全世界总量的2.36％。另一方面，我国不溶性钾矿资源丰富、种类繁多，已知含钾矿物包括钾长石、白榴石、黑云母、明矾石、海绿石、伊利石等；主要含钾岩石有含钾页岩、水云母粘土岩、各类钾质火山岩与侵入岩等。这些不溶性钾矿资源几乎遍布全国各个省、市、自治区，据资料统计，储量达数百亿吨。因此，利用不溶性富钾铝矿物制取钾盐，是保障中国农业可持续发展的战略需要。

如何利用不溶性富钾铝矿物资源日益受到关注，尤其是如何将非水溶性钾转化为水溶性钾更是重点研究的内容。目前较典型的转化方法有高温气化法、氢氟酸分解法、微生物分解法、高温烧结法、离子交换法等，开发出来几十种工艺，但都由于各种原因，尤其是经济效益难以过关，还未实现工业化。因此开展不溶性富钾铝矿物制取钾盐的研究仍具有重要的实际意义。

发明内容

针对上述问题，发明人在大量前期基础研究的基础上开发了“一种不溶性富钾矿物的复合盐处理与综合利用工艺(CN201410743448.2)”，该工艺采用复合盐处理不溶性富钾铝矿物，实现了不溶性富钾铝矿物中的钾、铝及废渣等资源的综合回收利用。本发明是上述发明的进一步深化，旨在提供复合盐处理不溶性富钾铝矿物制备硫酸钾的方法，实现不溶性富钾铝矿物中的钾的回收与利用。

在本发明中，不溶性富钾铝矿物指的是钾、铝含量在8％以上的不溶性硅酸盐矿物，例如可以为钾长石、白榴石、黑云母、明矾石、海绿石、伊利石、钾页岩、水云母粘土岩、各类钾质火山岩与侵入岩等。

根据本发明的采用复合盐处理不溶性富钾铝矿物制备硫酸钾的方法包括：

(1)焙烧：将不溶性富钾铝矿物与复合盐混合后进行焙烧处理，焙烧料经水浸出，固液分离后获得固体1和液体1；

(2)脱硅：向液体1中加入氧化钙或氢氧化钙后搅拌，经固液分离获得固体2和液体2；

(3)碳分：向液体2中通入CO₂直至溶液pH到约9～10，经固液分离获得Al(OH)₃固体和液体3；

(4)结晶：将溶液3用硫酸调节pH至约7～9，蒸发结晶，固液分离后得到硫酸钾和液体4。

固体1和固体2可以用于制备加气砖或硅酸盐水泥添加料，实现废渣的综合利用。Al(OH)₃固体可以经煅烧后制备氧化铝。液体4可以经进一步处理后循环利用。

在本发明中，对固液分离的方法没有特殊限制，只要能够将固体和液体分开即可。可以采用本领域中固液分离方法，如过滤、压滤、浓密或沉降、离心等。

相关内容分述如下：

(1)焙烧：

在步骤(1)中，所述的复合盐为钙盐和钠盐的复合盐。

所述钙盐可以为除了CaCl₂之外的任意无机钙盐，包括CaCO₃、CaSO₄、Ca(NO₃)₂等。

所述钠盐可以为除了Na₂CO₃之外的任意无机钠盐，例如NaNO₃、NaCl、Na₂SO₄、NaF等。

所述钙盐和钠盐可以为化合物的形式，也可以为含钙和/或钠的矿物或废物的形式，含钙矿物如方解石、石灰岩、萤石、白云石、磷灰石等，含钙盐废物如电石渣、造纸白泥等，含钠的矿物如芒硝、冰晶石、石盐等，配料时需保证复合盐内有足量的有效钙和有效钠。