专利名称：一种制取氯化钾的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备氯化钾的方法，具体的说是涉及一种利用钢铁企业烧结电除尘灰制备氯化钾的方法。
背景技术：
传统氯化钾制备工艺分为两种， 一种是从天然钾矿石提取氯化钾，另一种是从苦卣钾或海水中提取钾，但这两种制备方法均具有工艺复杂、运行成本高的缺陷，而且随着矿产资源、苦卣钾资源的日益紧缺，造成原料成本不断增加同时，传统制备工艺会造成环境污染和能源的浪费。
中国专利文献CN101234766A中公开了一种利用钢铁企业烧结电除尘灰生产氯化钾的方法，具体步骤为将含有氯化钾的电除尘灰配制成水溶液并添加SDD浸出，待浸出液蒸发浓缩至原体积的3/5-4/5时冷却结晶，最终得到氯化钾。该方法采用钢铁企业产生的废料电除尘灰生产氯化钾，工艺简单且实现了废料再生利用，同时减少了废料对环境的污染。但该现有技术仍然存在以下问题1)由于钢铁企业烧结产生的电除尘灰中氯化钾含量很不稳定，烧结阶段不同，电除尘灰中氯化钾含量有很大的差别，通常氯化钾平均含量很难达到30%以上，而在该现有技术中将自来水和电除尘灰按液固比为1/1-2/1配成溶液，因此氯化钾浓度较低且需要大量水作溶剂， 一方面大大增加氯化钾制备过程的用水量，另一方面大量溶剂会溶解更多氯化钾，直接导致结晶析出的氯化钾比率降低，即氯化钾提取率降低；2)常温常压下氯化钾水溶液的溶解度较小，故该现有技术在常温下配制的电除尘灰水溶液中氯化钾含量较低，在随后的浸出过程中为了得到氯化钾晶体就需要蒸发掉大量水分，因此蒸发浓缩过程耗时较长，又由于水的比热容较高，浓缩会消耗掉大量热能，即能耗高；3)此外，浸出液中残留的滤渣由于碱性很强，将其返回至烧结工序会严重腐蚀设备，且滤渣中铁含量极低，在工业上不易直接利用。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中用制备氯化钾时 用水量大、能耗高、氯化钾提取率低的缺点，提供一种用水量少、能耗低、氯 化钾提取率高的制备氯化钾的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种制取氯化钾的方法，包括如下步 骤a)将氯化钾重量百分比为10-25wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和 水溶液按重量比为(4-7): l进行混合得到混合液；b)在加热的条件下充分搅 拌后，再经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣；c)所述氯化钾溶液经冷却、结晶 后得到所述氯化钾成品。
步骤c中，所述结晶步骤后剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述 氯化钾饱和水溶液混合并作为溶解电除尘灰的溶剂使用。
步骤b中，所述滤渣与水混合，经磁选处理后得到铁粉和剩余的残渣液。
步骤a中，还包括调节所述混合液的pH值为6-8的步骤。向所述混合液中 加入体积浓度为5-7%的盐酸水溶液，直至所述混合液的pH值为6-8。
所述步骤b中产生的所述剩余的残渣液经分离后得到废渣和废渣水，所述 废渣水用于调配所述盐酸溶液
所述电除尘灰与所述氯化钾饱和水溶液按重量比为(4-5): l进行混合。
步骤a中，向所述混合液中加入乙醇和/或曱醇，所述常温常压下氯化钾饱 和水溶液与所述乙醇和/或曱醇的体积比为(1500-3000): 1。
步骤b中的加热方法为高频电磁加热或微波加热；所述热过滤过程中，在 待过滤的所述混合液一侧提供一个正压力或在所述滤液收集一侧提供一个负压 力。
步骤b中，所述加热温度为65-85°C;步骤c中，所述氯化钾溶液在室温下 冷却、结晶，并控制时间为30分钟以上，即得到所述氯化钾成品。
本发明具有如下优点1 ) 本发明制备氯化钾的过程中，控制电除尘灰与氯化钾饱和溶液的重量
比在4-7的范围内，通过加热溶液，可以得到氯化钾浓度极高的氯化钾溶液， 降温时随着温度的降低大量氯化钾晶体可以迅速析出。 一方面减少溶剂的用 量，另一方面可以降低溶剂对氯化钾的消耗，提高氯化钾的提取率。通过加热 的方式可以大大加快电除尘灰的溶解速度，同时增加溶液中氯化钾含量，从而 增加降温结晶过程中氯化钾析出量，此外，采用饱和氯化钾溶液作为溶解电除 尘灰的溶剂，可以进一步增加溶液中氯化钾含量。
2 ) 由于本发明配制的电除尘灰溶液中氯化钾浓度极高而水含量相应较 低，冷却过程中无需溶液浓缩蒸发，氯化钾晶体就会大量析出，因此避免现有 技术中为了浓缩蒸发水溶液所需要损耗的大量热能，即本发明可以大大降低氯 化钾制备过程的能耗。
3 ) 本发明电除尘灰和饱和氯化钾溶液加热、溶解后进^f亍分离，分离得到 的滤渣与水混合后进行磁选，可以得到品位到达50-60%的铁粉，实现了滤渣 的再生，同时避免现有技术中滤渣返回烧结设备所造成设备腐蚀的情况，同时 剩余的残渣液中的水还可配制盐酸溶液，最终整个氯化钾制备过程中没有任何 废水产生，实现水的循环利用，达到节能环保，减少环境污染。
具体实施例方式
实施例1
a) 将氯化钾重量百分比为20wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水 溶液按重量比为5: l进行混合得到混合液，随后加入体积浓度为6%的盐酸水 溶液，调节所述混合液的pH值为7。
b) 在加热的条件下进行充分搅拌后，再在待过滤的所述混合液一侧提供 一个正压力的条件下经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣。所述滤渣与水混合， 经磁选处理后，得到铁粉和剩余的残渣液，所述滤渣液经分离后得到废渣和废 渣水，所述废渣水用于调配所述盐酸溶液。本实施例中采用高频电》兹加热，加 热温度为80°C。
c) 所述氯化钾溶液在室温下冷却、结晶40分钟后得到所述氯化钾成品，剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合并作为
溶解电除尘灰的溶剂使用。
本实施例中选择氯化钾平均重量百分含量为20wt。/。的电除尘灰作为原料， 经过整个制备工艺后得到的氯化钾纯度为97.8%,氯化钾提取率为99.63%。其 中，氯化钾纯度的计算式为(氯化钾成品中纯氯化钾重量/氯化钾成品总重量) xlOO%,氯化钾提取率的计算式为(氯化钾成品中纯氯化钾重量/电除尘灰中 纯氯化钾重量)xi00%。
本实施例的步骤a中需要进一步说明的是1 )选用的电除尘灰为钢铁厂 烧结工艺产生的电除尘灰，该所述电除尘灰中氯化钾的含量随烧结工艺中各阶 段的不同而有所不同；2)所述常温常压指25。C、 一个标准大气压下，当然随 外界天气变化所造成室温发生一定幅度的变化，不会对本发明的制备过程造成 影响；3)本实施例中向饱和氯化钾溶液中加入一定比例的盐酸溶液，主要原 因是，通常情况下电除尘灰混合液的碱性较强， 一方面会对设备造成腐蚀，另 一方面导致溶液粘度以及表面张力较大，会影响下一步中氯化钾分离过程和铁 粉磁选过程，因此需要调节混合液的pH值至7左右。
本实施例的步骤b中需要进一步说明的是1)滤渣经过磁选处理后得到 的铁粉品位为50-62% (铁粉中铁的重量百分含量为50-62%),可以看出通过 对滤渣进行磁选处理，可以得到品位较高的铁粉，实现了滤渣的再利用，同时 避免现有技术中滤渣应用过程可能产生的设备腐蚀等问题。其中所述的磁选处 理是指采用磁选机借助设备中磁力和机械力将滤渣中所需特定磁性的物料颗 粒筛选出来的过程；2)本实施例中采用高频电磁方式加热可以实现电除尘灰 的快速溶解，主要原因是电除尘灰中含有一定量的磁性金属颗粒，在高频电磁 波的作用下相互撞击，从而加速溶液温度的增加，有效缩短电除尘灰溶液的配 制过程；3)本发明中电除尘灰在加热条件下溶解后，维持加热时的温度进行 热过滤，同时向待过滤的混合液一侧施加一个正压力，以保证滤液和滤渣的快 速分离，避免过滤时温度降低而造成氯化钾的析出，即避免过滤过程中氯化钾 的损失，所述正压力的大小控制在0.1-0.35Mpa时，即可实现氯化钾完全通过而不出现残留(即氯化钾的通过率为100%),当然正压力越大，所述混合液分
离速度越快，氯化钾析出产生残留的几率越低，所述氯化钾的通过率是指所述
滤液中氯化钾重量与所述混合液中氯化钾重量的比值；4)此外，步骤b中冷 却、结晶过程通常在室温下进行，当然冷却结晶过程中的温度只要低于加热时 的温度即可实现氯化钾的浸出结晶，但氯化钾浸出结晶用时较长；并且随着冷 却结晶过程中温度的降低，氯化钾浸出结晶的速度就会随之增加。
本实施例的步骤c中，经过冷却、结晶得到氯化钾成品后，剩余的饱和氯 化钾母液与步骤a中的饱和氯化钾溶液合并，作为溶解电除尘灰的溶剂使用， 实现了制备过程的零排放，所有溶液都得到循环再利用，节能环保。
实施例2
a) 将氯化钾重量百分比为25wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水 溶液按重量比为4: l进行混合得到混合液，随后加入体积浓度为7%的盐酸水 溶液，调节所述混合液的pH值为6。
b) 在加热的条件下进行充分搅拌后，再在所述滤液收集一侧提供一个负 压力的条件下经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣。所述滤渣与水混合，经磁选 处理后，得到铁粉和剩余的残渣液，所述滤渣液经分离后得到废渣和废渣水， 所述废渣水用于调配所述盐酸溶液。本实施例中采用高频电磁加热，加热温度 为85°C。
c) 所述氯化钾溶液经在室温下冷却、结晶30分钟后得到所述氯化钾成品， 剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合并作为 溶解电除尘灰的溶剂使用。
本实施例中选择氯化钾平均重量百分含量为25wt。/。的电除尘灰作为原料， 经过整个制备工艺后得到的氯化钾纯度为98.5%,氯化钾提取率为99.62%。
本实施例的步骤b中，热过滤过程中在所述滤液收集一侧提供一个负压 力，其起到的作用与实施例1中的在待过滤的混合液一侧施加一个正压力相 同，均是为了确保滤液和滤渣的快速分离，降低氯化鉀在热过滤过程中的损失， 提高氯化钾的通过率，通常情况下在滤液收集一侧连接一个真空泵，在抽真空的条件下进行热过滤即可实现滤液和滤渣的快速分离，氯化钾的通过率基本可
以达到100%。 实施例3
a) 将氯化钾重量百分比为10wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水 溶液按重量比为7: 1进行混合得到混合液，随后加入体积浓度为5%的盐酸水 溶液，调节所述混合液的pH值为8;同时向所述混合液中加入乙醇，且使所 述氯化钾々包和水溶液与所述乙醇的体积比为1500: 1。
b) 在加热的条件下进行充分搅拌后，再在待过滤的所述混合液一侧提供 一个正压力的条件下经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣。所述滤渣与水混合， 经磁选处理后，得到铁粉和剩余的残渣液，所述滤渣液经分离后得到废渣和废 渣水，所述废渣水用于调配所述盐酸溶液。本实施例中釆用微波加热，加热温 度为65°C。
c) 所述氯化钾溶液在10。C下冷却、结晶20分钟后得到所述氯化钾成品， 剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合并作为 溶解电除尘灰的溶剂使用。
本实施例中选择氯化钾平均重量百分含量为10wt。/。的电除尘灰作为原料， 经过整个制备工艺后得到的氯化钾纯度为95.6%,氯化钾提取率为99.56%。
本实施例的步骤a中，向所述混合液中加入适量乙醇的目的是进一步降低 混合液的表面张力，使得磁选过程中铁粒子更加容易筛选出来，但是需要指出 的是当室温大于20。C时，通过调节混合液的pH值为中性后，混合液的表面张 力得以明显降低，则无需加入乙醇即可实现下一步骤中磁选过程的顺利进行。
实施例4
a) 将氯化钾重量百分比为15wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化鉀饱和水 溶液按重量比为6: l进行混合得到混合液，随后加入体积浓度为6%的盐酸水 溶液，调节所述混合液的pH值为7。
b) 在加热的条件下进行充分搅拌后，再在待过滤的所述混合液一侧提供 一个正压力的条件下经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣。所述滤渣与水混合，经磁选处理后，得到铁粉和剩余的残渣液，所述滤渣液经分离后得到废渣和废 渣水，所述废渣水用于调配所述盐酸溶液。本实施例中采用电热套加热，加热
温度为75°C。
c)所述氯化钾溶液在室温下冷却、结晶40分钟后得到所述氯化钾成品， 剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合并作为 溶解电除尘灰的溶剂使用。
本实施例中选择氯化钾平均重量百分含量为15wt。/。的电除尘灰作为原料， 经过整个制备工艺后得到的氯化钾纯度为96.1,氯化钾提取率为99.61%。
实施例5
a) 将氯化钾重量百分比为22wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水 溶液按重量比为4.5: l进行混合得到混合液，随后加入体积浓度为6%的盐酸 水溶液，调节所述混合液的pH值为7。
b) 在加热的条件下进行充分搅拌后，再在待过滤的所述混合液一侧提供 一个正压力的条件下经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣。所述滤渣与水混合， 经磁选处理后，得到铁粉和剩余的残渣液，所述滤渣液经分离后得到废渣和废 渣水，所述废渣水用于调配所述盐酸溶液。本实施例中采用高频电磁加热，加 热温度为85°C。
c) 所述氯化钾溶液在50。C经冷却、结晶2小时后得到所述氯化钾成品， 剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合并作为 溶解电除尘灰的溶剂使用。
本实施例中选择氯化钾平均重量百分含量为22wt。/。的电除尘灰作为原料， 经过整个制备工艺后得到的氯化钾纯度为98.1%,氯化钾提取率为99.62%。
实施例6
a) 将氯化钾重量百分比为18wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水 溶液按重量比为5.5: l进行混合得到混合液，随后加入体积浓度为6%的盐酸 水溶液，调节所述混合液的pH值为7。
b) 在加热的条件下进行充分搅拌后，再在待过滤的所述混合液一侧提供一个正压力的条件下经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣。所述滤渣与水混合， 经磁选处理后，得到铁粉和剩余的残渣液，所述滤渣液经分离后得到废渣和废 渣水，所述废渣水用于调配所述盐酸溶液。本实施例中采用高频电磁加热，加
热温度为80°C。
c)所述氯化钾溶液在室温下冷却、结晶40分钟后得到所述氯化钾成品， 剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合并作为 溶解电除尘灰的溶剂使用。
本实施例中选择氯化钾平均重量百分含量为18wt。/。的电除尘灰作为原料， 经过整个制备工艺后得到的氯化钾纯度为96.1%,氯化钾提取率为99.58%。
实施例7
a) 将氯化钾重量百分比为25wt。/。的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水 溶液按重量比为4.5: 1进行混合得到混合液。随后向所述混合液中加入乙醇 和曱醇的混合液，且使所述氯化钾饱和水溶液与所述乙醇和曱醇混合液的体积 比为3000: 1。
b) 在加热的条件下进行充分搅拌后，再在待过滤的所述混合液一侧提供 一个正压力的条件下经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣。本实施例中采用高频 电/F兹力o热，加热温度为85°C。
c) 所述氯化钾溶液在室温下冷却、结晶50分钟后得到所述氯化钾成品， 剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合并作为 溶解电除尘灰的溶剂使用。
本实施例中选4,氯化钾平均重量百分含量为25wt。/。的电除尘灰作为原料， 经过整个制备工艺后得到的氯化钾纯度为95.1%,氯化钾提取率为99.52%。
本实施例的步骤a中通过向所述电除尘灰混合溶液中加入乙醇和曱醇混 合液，从而达到降低混合液表面张力的作用，以保证随后氯化钾的结晶过程顺 利进行，本实施例中无需加入酸性溶液，调节电除尘灰溶液的pH值，同样可 以得到纯度较高的氯化钾成品，且氯化钾成品的提成率可以达到99.5%以上。通过上述具体实施例，我们可以看出本发明中氯化钾的拔J又率可达到
99.63%,制备出的氯化钾平均重量百分含量可以达到95-98%。与现有技术相 比，本发明不使用任何抑制金属沉淀剂(如SDD),主要原因是通过大量实 验发现，制备氯化钾的过程中可以不必添加任何抑制金属沉淀剂(如SDD)， 同样可以实现制备高纯度，高提取率的氯化钾的目的，既可以省去配制SDD 溶液的过程、简化氯化钾的制备工艺，又可以降低制备氯化钾成本。
显然，上述实施例仅j叉是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的 限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其 它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由 此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明权利要求的保护范围之中。
权利要求
1、一种制取氯化钾的方法，包括如下步骤a)将氯化钾重量百分比为10-25wt％的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水溶液按重量比为(4-7)1进行混合得到混合液；b)在加热的条件下充分搅拌后，再经热过滤即得到氯化钾溶液和滤渣；c)所述氯化钾溶液经冷却、结晶后得到所述氯化钾成品。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中，所述结晶步 骤后剩余的饱和氯化钾母液与所述步骤a中的所述氯化钾饱和水溶液混合 并作为溶解电除尘灰的溶剂使用。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤b中，所述滤 渣与水混合，经磁选处理后得到铁粉和剩余的残渣液。
4、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤a中，还包括 调节所述混合液的pH值为6-8的步骤。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于步骤a中，向所述混合 液中加入体积浓度为5-7%的盐酸水溶液，直至所述混合液的pH值为6-8。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述步骤b中产生的所 述剩余的残渣液经分离后得到废渣和废渣水，所述废渣水用于调配所述盐酸 溶液。
7、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述电除尘灰与所 述氯化钾饱和水溶液按重量比为(4-5): l进行混合。
8、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步.骤a中，向所述 混合液中加入乙醇和/或曱醇，所述常温常压下氯化钾饱和水溶液与所述乙 醇和/或曱醇的体积比为(1500-3000): 1。
9、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤b中的加热方 法为高频电;兹加热或孩i波加热；所述热过滤过程中，在待过滤的所述混合液一侧-提供一个正压力或在所述滤液收集一侧^提供一个负压力。
10、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于步骤b.中，所述加 热温度为65-85°C;步骤c中，所述氯化钾溶液在室温下冷却、结晶，并控 制时间为30分钟以上，即得到所述氯化钾成品。
全文摘要
本发明涉及一种制取氯化钾的方法，包括如下步骤a)将氯化钾重量百分比为10-25wt％的电除尘灰与常温常压下氯化钾饱和水溶液按重量比为(4-7)∶1进行混合；b)在加热的条件下进行充分搅拌，再经热过滤后得到氯化钾溶液和滤渣；c)所述氯化钾溶液经冷却、结晶后得到所述氯化钾成品。本发明中的方法具有用水量少、能耗低、氯化钾提取率高的优点。
文档编号C01D3/00GK101519218SQ20091013147
公开日2009年9月2日 申请日期2009年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者李金发 申请人:李金发;王国玉