水云母氧化法提取可溶性钾的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种从水云母中采用氧化法提取可溶性钾的方法。包括将水云母进行酸处理后固液分离；酸处理后的水云母与氧化剂的水溶液混合进行氧化处理，温度60℃-80℃，时间1.5-3.0h，过滤收集含钾滤液并得到固体不溶物；还可以在氧化处理之后进行酸化学处理提取可溶性钾；或是氧化处理之后进行焙烧法提取可溶性钾。可以直接利用我国丰富的难溶性天然水云母矿为原料，不需要进行高温加热以及大量的酸碱试剂，减少成本、降低环境污染，还能保持云母层状结构的不变性，结合后期酸化学发或者焙烧法提取工艺可以使钾离子的综合提取率达到85%～95%。
【专利说明】水云母氧化法提取可溶性钾【技术领域】
[0001]本发明属于化学、冶金领域，涉及一种从矿物中提取有色金属的方法，具体涉及一种从水云母中采用氧化法提取可溶性钾离子。
【背景技术】
[0002]我国历来缺钾，我国的可溶性钾资源少，难溶性钾资源储量丰富。已有很多学者尝试用各种方法从难溶性钾矿石中提取可溶性的钾离子。目前，国内外从难溶性富钾岩石中提取钾的方法主要有:直接法、湿化学法、焙烧法、挥发法、生物法、高压水热法:
[0003]直接法是直接将含钾岩石用于土壤中，此方法虽然对农作物的增产有一定的效果，但是没有充分利用其他的有用成分并且造成严重的浪费，并且长时间施用还会造成土壤沙化。
[0004]湿化学法是采用酸碱盐等化学试剂在溶液中分解富钾岩石，达到钾离子溶离出来的目的。其优点是:反应温度低，能耗少。但存在问题是:①在使用酸碱盐等化学试剂中，加大了成本的使用；②原料产地受到限制、尾渣多；③使用酸碱的过程中，产生的废液量大且难处理,对环境造成一定伤害。
[0005]焙烧法是最常用的脱钾方法之一，其原理是把富钾矿石与其它配料(钠化)在高温条件下焙烧，使其结构破坏，钾元素与其它元素形成可溶性钾盐。该法优点是:生产工艺和技术较成熟。也存在问题:由于煅烧过程中需要的温度较高，这样对设备的要求加大，成本高，因此效益低。
[0006]高压水热法研究了利用高压水热法在助剂作用下富钾岩石的脱钾过程。是采用固液分离，冷却浓缩结晶的方法制备Κ0Η。该法的优点:能够有较高的转化率，能够达到95%以上。但也存在问题:由于反应过程要求高压，所以对设备要求很高。
【发明内容】
[0007]本发明克服现有技术的不足，提供一种从水云母中采用氧化法提取可溶性钾离子的方法，该方法经济高效，简单易行。
[0008]为达到上述目的，采用技术方案如下:
[0009]一种含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，包括对含钒水云母矿石进行氧化处理，将位于铝氧八面体晶格结构中的V3+氧化成V5+。
[0010]按上述方案，氧化处理所用氧化剂为次氯酸钠、过硼酸钠或过碳酸钠。
[0011]一种含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，包括以下步骤:
[0012]将水云母进行酸处理后固液分离；酸处理后的水云母与氧化剂的水溶液混合进行氧化处理，温度60°C -80°c，时间1.5-3.0h，过滤收集含钾滤液并得到固体不溶物。
[0013]按上述方案，所述氧化剂为次氯酸钠、过硼酸钠或过碳酸钠。
[0014]按上述方案，氧化处理之后进行酸化学处理提取可溶性钾。
[0015]按上述方案，酸化学法提取可溶性钾时时硫酸浓度为33.03%,液固比为3，反应时间Ih。
[0016]按上述方案，氧化处理之后进行焙烧法提取可溶性钾。
[0017]按上述方案，焙烧法提取可溶性钾时焙烧温度为830°C，焙烧时间为Ih。
[0018]本发明的技术原理:氧化处理水云母将位于铝氧八面体中的V3+氧化成V5+，【V3+ — v5+] OO 2【Al3+ — Si4+】-2K+ / ,改变位于硅氧四面体层间的K+与Ob层的价键连接，减小云母层层间K+补偿硅氧四面体产生的多余负电荷的静电束缚，活化了结构稳定的铝氧八面体晶格，形成“库仑效应”。
[0019] 采用“氧化法”形成的“库仑效应”不仅可以作为一种提取可溶性钾的方法，同时还是对水云母稳定结构的一种活化处理。在氧化的过程中，可以浸出部分钾离子，也可以作为预处理，提高后期层间钾离子的浸出效率。
[0020]本发明的有益效果:
[0021]该方法加入氧化剂将水云母铝氧结构八面体中的三价钒氧化成五价钒，从而改变硅氧四面体中非桥氧的价键分布，减小其对钾离子的电荷吸附作用，利用这种‘库仑效应’将位于云母层层间的部分钾离子首先变成游离的钾离子而被提取出。这种用于提取钾离子的新方法较之以前的直接法、湿化学法、焙烧法、挥发法、生物法和高压水热法有着成本低、环境污染小并且能够保持云母结构的不变性等优点。
[0022]可以直接利用我国丰富的难溶性天然水云母矿为原料，不需要进行高温加热以及大量的酸碱试剂，减少成本、降低环境污染，还能保持云母层状结构的不变性，结合后期酸化学发或者焙烧法提取工艺可以使钾离子的综合提取率达到85%~95%。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1:水云母的晶体结构示意图。
[0024]图2:水云母氧化处理“库仑效应”示意图(氧化前)。
[0025]图3:水云母氧化处理“库仑效应”示意图(氧化后)。
【具体实施方式】
[0026]以下结合实施例进一步解释本发明的技术内容，但不作为对本发明保护范围的限制。
[0027]实施例1
[0028]以水云母矿为原料，通过X射线荧光分析(XRF)测出原矿中的含钒量和含钾量W。；
[0029]经球磨破碎至过200目，经稀盐酸处理，去除难溶性碳酸盐矿物和氧化物杂质；
[0030]按摩尔比水云母原矿含钒量:次氯酸钠=1: 1，将水云母原矿与次氯酸钠的水溶液混合，置于80°C的恒温水浴，搅拌90min，过滤收集含钾滤液和固体不溶物，XRF测出固体不溶物的含钾量W。
[0031]根据公式=W=(Wq-W1)ZWq ;脱钾率达到33.6%。
[0032]实施例2
[0033]以水云母矿为原料，通过XRF测出原矿中的含钒量和含钾量；
[0034]经球磨破碎至过200目，经稀硫酸处理，去除难溶性碳酸盐矿物和氧化物杂质；
[0035]按摩尔比水云母原矿含钒量:过硼酸钠=1: 1.2，将水云母原矿与过硼酸钠的水溶液混合，置于60°C的恒温水浴，搅拌180min，过滤收集含钾滤液和固体不溶物。
[0036]脱钾率达到43.8%。
[0037]实施例3
[0038]以水云母矿为原料，通过XRF测出原矿中的含钒量和含钾量；
[0039]经球磨破碎至过200目，经稀硝酸处理，去除难溶性碳酸盐矿物和氧化物杂质；
[0040]按摩尔比水云母原矿含钒量:过碳酸钠=1: 1.5，将水云母原矿与过碳酸钠的水溶液混合，置于70°C的恒温水浴，搅拌120min，过滤收集含钾滤液和固体不溶物。
[0041]脱钾率达到49.5%。
[0042]实施例4
[0043]取实施例3中的固体不溶物进行酸化学处理，将固体不溶物在加压加温(压力1.2MP，80°C)酸性溶液条件下置于反应釜中，其中硫酸浓度为33.03%、液固比(液体和固体的质量比)为3，反应lh，过滤，得含钾滤液和固体不溶物。清液为所提取的可溶性含钾离子溶液，测定固体不溶物中的钾含量为W1 ;总的脱钾率W=(Wc1-W1)ZVc^
[0044]另取实施例3中所用原料水云母直接进行酸化学处理，采用上述相同的工艺，得到含钾滤液和固体不溶物，测定固体不溶物中的钾含量为W2;总的脱钾率W=(Wcrw2)ZV^
[0045]实际测得氧化/酸化学法脱钾率为:93.2% ;直接酸化学法脱钾率为:78.4% ;先氧化预处理相对于直接采用酸化学法，脱钾率有明显的提高。
[0046]实施例5
[0047]取实施例3所得固体不溶物烘干再采用焙烧法提钾，将烘干的固体不溶物与氢氧化钠混合置于SX-2.5-10型高温电阻炉中焙烧，设定焙烧温度为830°C，焙烧时间为lh，质量配比为m(NaOH):m(固体不溶物)=0.7:1 ;溶于水后搅拌、过滤得含钾滤液和固体不溶物。测定固体不溶物中的钾含量为W1 ;总的脱钾率W=(Wc1-W1)A^
[0048]另取实施例3中所用原料水云母直接进行焙烧法处理，采用相同的工艺条件，得到含钾滤液和固体不溶物。测定其含钾量为W2 ;总的脱钾率W=(Wtl-W2)/Wtl,
[0049]实际测得氧化焙烧法脱钾率为:91.8% ;直接焙烧法脱钾率为:75.4% ;先氧化预处理相对于直接采用酸化学法，脱钾率有明显的提高。
【权利要求】
1.一种含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于包括对含钒水云母矿石进行氧化处理，将位于铝氧八面体晶格结构中的V3+氧化成V5+。
2.如权利要求1中所述的含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于氧化处理所用氧化剂为次氯酸钠、过硼酸钠或过碳酸钠。
3.一种含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于包括以下步骤: 将水云母进行酸处理后固液分离；然后将酸处理后的水云母与氧化剂的水溶液混合进行氧化处理，温度60°C -80°C，时间1.5-3.0h，过滤收集含钾滤液并得到固体不溶物。
4.如权利要求3所述的含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于所述氧化剂为次氯酸钠、过硼酸钠或过碳酸钠。
5.如权利要求3或4所述的含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于氧化处理之后进行酸化学处理提取可溶性钾。
6.如权利要求5所述的含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于酸化学法提取可溶性钾时时硫酸浓度为33.03%，液固比为3，反应时间lh。
7.如权利要求3或4所述的含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于氧化处理之后进行焙烧法提取可溶性钾。
8.如权利要求7所述的含钒水云母矿石中提取可溶性钾的方法，其特征在于焙烧法提取可溶性钾时焙烧温度为830°C，焙烧时间为lh。
【文档编号】C22B3/00GK103468974SQ201310460136
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】黄志良, 孟鹏, 胡名卫, 罗晶, 罗马亚, 夏俊杰, 王宏全, 池汝安 申请人:武汉工程大学