[发明专利]一种水溶性钾盐的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机盐制备技术领域，具体地讲，涉及一种水溶性钾盐的制备方法。

背景技术

我国是一个农业大国，钾肥作为一种重要的战略农资，事关国家的粮食供给安全。目前，我国农作物钾肥市场年需求量约为460万吨(以K₂O计)，加上工业用钾和合理库存，总的钾盐年需用量约为649万吨。预计到2020年，我国仅农作物钾肥市场需求量就可达到1000万吨。目前，我国钾肥生产能力有限，年生产量仅为320万吨左右(以K₂O计)，无法满足国内市场的需求，每年钾肥需求量的30％左右需要进口；同时，我国水溶性钾盐资源严重短缺，钾资源总体储量以K₂O计为1.36亿吨，仅占全球储量的1.64％；此处的水溶性钾盐是指在钾盐行业里，相对于不溶于水的富钾硅酸岩而言的在水中具有良好的溶解性的钾盐，如氯化钾、碳酸钾、硝酸钾、硫酸钾、磷酸钾等。

我国富钾岩石(即以K₂O计时，含钾量不低于8％的硅酸盐类矿物)资源十分丰富，其储量远大于水溶性钾盐资源，具有种类多、分布范围广等特点，在火山岩、沉积岩、变质岩中都有存在，含钾岩石分布广泛，具有发展钾肥的有利条件。如南方的贵州地区含钾岩石矿点就有近百个，有十余个矿点的储量达到千万吨以上，仅铜仁矿带的储量就超过50亿吨。随着钾肥产能的逐步扩大，40年后，我国水溶性钾矿将面临资源枯竭的严重问题。据相关专家预计，仅贵州万山不可溶钾岩资源，至少可以开采500年。因此，利用富钾岩石资源生产钾肥势在必行。

目前，利用富钾岩石制备水溶性钾盐的一般方法有高温焙烧法、水热法、高压蒸养法、氟化分解法、细菌分解法等，这些工艺或需要高温煅烧，或需强酸、强碱分解，或需要高压水热，或需要培养特殊菌种，在应用过程中均存在一定的局限性。由此存在能耗高、操作复杂等问题；而且，由上述方法活化富钾岩石，所得产品多为含有硅、钙等多种元素的矿物钾肥，未进行进一步的分离纯化，为制取水溶性钾盐，一般还需另行添加转化药剂，并经酸化、中和、其他复分解等多步转化，这就极大地增加了生产成本。另外，在上述方法中，当需要加热时，一般均采用常规加热，存在升温速度慢、耗时长、热能利用效率低、产物分离困难等问题；又由于富钾岩石及其他固体盐类对微波的吸收性差，若直接采用微波加热方式处理富钾岩石等，也无法达到加热混合物料的目的；且现有的微波处理富钾岩石的工艺还需要在其中加入水、酸等吸波介质，由于水、酸等吸波介质在高温下易于蒸发、分解等因素的限制，因此微波反应温度一般较低，难以达到预期的加热效果。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种水溶性钾盐的制备方法，其以富钾岩石为原料，通过两次浸取即可获得硝酸钾水溶液，工艺简单、能耗低、且绿色环保。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种水溶性钾盐的制备方法，包括步骤：A、将无机基底盐与粉碎后的富钾岩石粉末均匀混合，获得第一混合物；其中，所述无机基底盐包括金属阳离子和酸根阴离子，所述酸根阴离子与所述水溶性钾盐的阴离子相同，或所述酸根阴离子为所述水溶性钾盐的阴离子所对应的酸式酸根；所述富钾岩石是指将富钾岩石中的含钾化合物转化为K₂O的形式后，所述K₂O的质量百分数不低于8％的硅酸盐矿物；B、将所述第一混合物加热至不超过300℃，使所述无机基底盐处于熔融状态，获得第二混合物；C、将所述第二混合物微波加热至500℃～1200℃，并保温10min～2h，获得第三混合物；D、将所述第三混合物冷却至80℃～120℃后向其中通入水，获得第四混合物，使所述第四混合物在50℃～90℃下保温6h～48h，固液分离，获得第一滤渣和第一滤液；D、所述第一滤液经浓缩、冷却，析出所述水溶性钾盐。

进一步地，所述步骤A还包括：将碱性助剂和/或熔融助剂与所述无机基底盐混合；其中，所述无机基底盐与所述碱性助剂的质量之比不小于9:1，所述无机基底盐与所述熔融助剂的质量之比为8:1～9:1。

进一步地，所述碱性助剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化锶、氧化钙、氧化镁、碳酸钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、碱式碳酸镁、硼砂、硼镁石中的至少一种；所述熔融助剂选自硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾、硝酸镁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钾中的至少一种。