专利名称：一种利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于钾长石开发利用技术领域，涉及一种实现钾长石分解、转 化分离钾成分的工艺，具体涉及一种利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾的工艺。
背景技术：
钾长石是自然界广泛存在的具有稳定结构的含钾、铝、硅等成分的矿 石，国外有近百年的研究开发历史，国内有近五十年的研究开发，但均没有形成有实际应用 价值的完整技术。现有的钾长石分解提取钾成分技术存在能耗高、钾收率低、原材料利用率 低、污染重、不能规模化生产等技术问题，这一技术领域的突破，可以开辟一条含钾产品的 生产新途径，提升我国钾盐产品的自主产能。含有氟硅酸(H2SiF6)、氢氟酸(HF)或二者以 任意摩尔比组成的混合酸，即称为含氟酸，我国可溶性钾资源贫乏，目前钾盐产品严重依赖 进口，利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾是当务之急。发明内容本发明的目的是解决现有技术存在能耗高、产出低、回收率低等技术 问题，提供一种利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾的工艺，以克服现有技术的不足。为了实现上述目的，本发明一种利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾的工艺， 其工艺步骤如下1)、配料150 250目的钾长石粉与质量浓度为15 30%的含氟酸，按1 1 5的质量比在混料槽内配料，搅拌均勻；2)、分解分离将配料加入到反应釜内，搅拌、升温，保持釜内温度在60 100°C， 保温反应1 3小时，反应所产生的四氟化硅(SiF4)气体经引风机引入吸收塔三级水循环 吸收，不断提高浓度得到循环利用的氟硅酸溶液，并生成浆料和白色沉淀，白色沉淀经离心 分离、洗涤、干燥制得白炭黑产品，反应原理如下H2SiF6 — 2HF+SiF4 个Si02+6HF — H2SiF6+2H203SiF4+2H20 — 2H2SiF6+Si02 I浆料从反应釜内取出进行分离，分离出液体、浆状物和固形物，液体和固形物返回 反应釜继续进行分解反应，当反应进行3 6小时，釜内含氟酸质量浓度降到5 8%时，终 止反应，经分离得酸性液体、浆状物和固形物，所得酸性液体加入含氟酸调整浓度后回用到 钾长石的分解反应中，所得浆状物单独处理，所得固形物转入提纯工序，钾的转化反应原理 如下K2CHH2SiF6 — K2SiF6 丨 +H2O3)、提纯将固形物与质量浓度为15 30%的含氟酸，按1 2 3的质量比在 反应器内混合搅拌，20 40°C反应1小时，去除二氧化硅白色沉淀，分离后制得质量含量为 95 96%的氟硅酸钾产品，分离所得液体回用到钾长石的分解反应，反应原理为Si02+6HF — H2SiF6+2H204)、碱解将制得的氟硅酸钾投入反应釜内，在搅拌、加热的条件下，缓慢加入KOH 进行碱解，KOH加入量与K2SiF6的摩尔比为4. 1 4. 2 1，温度控制在60 100°C，碱解 1 2小时，最终反应液的pH值控制在6 9，终止反应，离心分离，所得固体经洗涤、干燥 制得白炭黑产品，洗涤液和离心所得液体作为母液再次进行K2SiF6的碱解，以尽量提高KF溶液的浓度，母液中含有KF，其反应原理为K2SiF6+4K0H — 6KF+Si02 I +2H205)、加钙反应KF液体质量浓度达30 40 %后，取其中的一部分在搅拌条件下，缓 慢滴加Ca (OH) 2浆液，充分反应1 2小时，离心分离，所得CaF2固体经洗涤干燥，用于制备 钾长石分解所需的氢氟酸，洗涤液用于Ca(OH)2I液的制备，离心所得氢氧化钾溶液回用到 步骤4)的K2SiF6碱解过程，反应原理如下2KF+Ca (OH) 2 — CaF2 J, +2K0H6)、复分解转化取步骤4)中的另一部分浓度在30 40 %的KF溶液在反应器内、 搅拌条件下缓慢加入已经计量的Ca(NO3)2粉，充分反应1 2小时后，离心分离，所得CaF2 固体经洗涤、干燥，用于制备钾长石分解所需的氢氟酸，离心所得硝酸钾溶液经蒸发浓缩、 结晶、离心、干燥制得硝酸钾产品。反应原理如下2KF+Ca (NO3) 2 — CaF2 J, +2KN03所述含氟酸是氟硅酸(H2Si6)、氢氟酸(HF)或二者以任意摩尔比组成的混合酸。本发明整个生产过程无废气、废渣、废水产生，原料循环利用率高，实现钾长石的 综合开发利用，得到了白炭黑副产品和氢氧化钾产品，解决了现有技术存在能耗高、产出 低、回收率低等技术问题。
具体实施方式
本发明利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾的工艺，具体实施 例如下实施例1 1)、配料200目的钾长石粉与质量浓度为30%的氟硅酸，按1 4的质量比在混 料槽内配料，搅拌均勻；2)、分解分离将配料加入到反应釜内，搅拌、升温，保持釜内温度在60°C，保温反 应1小时，反应所产生的四氟化硅气体经引风机引入吸收塔三级水循环吸收，不断提高浓 度得到循环利用的氟硅酸溶液，并生成浆料和白色沉淀，白色沉淀经离心分离、洗涤、干燥 制得白炭黑产成品，浆料从反应釜内取出进行分离，分离出液体、浆状物和固形物，液体和 固形物返回反应釜继续进行分解反应，当反应进行3小时，釜内含氟酸质量浓度降到5% 时，终止反应，经分离得酸性液体、浆状物和固形物，所得酸性液体加入含氟酸调整浓度后 回用到钾长石的分解反应中，所得浆状物单独处理，所得固形物转入提纯工序；3)、提纯将固形物与质量浓度为30%的氟硅酸，按1 3的质量比在反应器内混 合搅拌，20°C反应1小时，去除二氧化硅白色沉淀，分离后制得质量含量为96%的氟硅酸钾 产品，分离所得液体回用到钾长石的分解反应；4)、碱解将制得的氟硅酸钾投入反应釜内，在搅拌、加热的条件下，缓慢加入KOH 进行碱解，KOH加入量与K2SiF6的摩尔比为4.1 1，温度控制在60°C，碱解1小时，最终反 应液的PH值控制在7，终止反应，离心分离，所得固体即SiO2. ηΗ20,经洗涤、干燥制得白炭黑 产品，洗涤液和离心所得液体即KF溶液作为母液再次进RK2SiF6的碱解，以尽量提高KF溶 液的浓度，母液中含有KF;5)、加钙反应KF液体质量浓度达35%后，取其中的五分之一在搅拌条件下，缓慢 滴加Ca (OH) 2浆液，充分反应1小时，离心分离，所得CaF2固体经洗涤干燥，用于制备钾长石 分解所需的氢氟酸，洗涤液用于Ca (OH) 2浆液的制备，离心所得氢氧化钾溶液回用到步骤4)
4的K2SiF6碱解过程；6)、复分解转化取步骤4)中的剩余部分浓度在35%的KF溶液在反应器内、搅 拌条件下缓慢加入已经计量的Ca(NO3)2粉，充分反应1小时后，离心分离，所得CaF2固体经 洗涤、干燥，用于制备钾长石分解所需的氢氟酸，离心所得硝酸钾溶液经蒸发浓缩、结晶、离 心、干燥制得硝酸钾产品。实施例2 根据实施例1，用氢氟酸(HF)替代氟硅酸(H2SiF6)。实施例3 根据实施例1，用氟硅酸(H2SiF6)和氢氟酸(HF)按1 2的摩尔比组成 混合酸，替代氟硅酸(H2SiF6)15实施例4 根据实施例1，用氟硅酸(H2SiF6)和氢氟酸(HF)按5 5的摩尔比组成 混合酸，替代氟硅酸(H2SiF6)1权利要求
1. 一种利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾的工艺，其特征是工艺步骤如下1)、配料150 250目的钾长石粉与质量浓度为15 30%的含氟酸，按1 1 5的 质量比在混料槽内配料，搅拌均勻；2)、分解分离将配料加入到反应釜内，搅拌、升温，保持釜内温度在60 100°C，保温 反应1 3小时，反应所产生的四氟化硅气体经引风机引入吸收塔三级水循环吸收，不断提 高浓度得到循环利用的氟硅酸溶液，并生成浆料和白色沉淀，白色沉淀经离心分离、洗涤、 干燥制得白炭黑产成品，浆料从反应釜内取出进行分离，分离出液体、浆状物和固形物，液 体和固形物返回反应釜继续进行分解反应，当反应进行3 6小时，釜内含氟酸质量浓度降 到5 8%时，终止反应，经分离得酸性液体、浆状物和固形物，所得酸性液体加入含氟酸调 整浓度后回用到钾长石的分解反应中，所得浆状物单独处理，所得固形物转入提纯工序；3)、提纯将固形物与质量浓度为15 30%的含氟酸，按1 2 3的质量比在反应器 内混合搅拌，20 40°C反应1小时，去除二氧化硅白色沉淀，分离后制得质量含量为95 96%的氟硅酸钾产品，分离所得液体回用到钾长石的分解反应；4)、碱解将制得的氟硅酸钾投入反应釜内，在搅拌、加热的条件下，缓慢加入KOH进行 碱解，KOH加入量与K2SiF6的摩尔比为4. 1 4. 2 1，温度控制在60 100°C，碱解1 2小时，最终反应液的pH值控制在6 9，终止反应，离心分离，所得固体经洗涤、干燥制得 白炭黑产品，洗涤液和离心所得液体作为母液再次进行K2SiF6的碱解；5)、加钙反应KF液体质量浓度达30 40%后，取其中的一部分在搅拌条件下，缓慢滴 加Ca (OH) 2浆液，充分反应1 2小时，离心分离，所得CaF2固体经洗涤干燥，用于制备钾长 石分解所需的氢氟酸，洗涤液用于Ca(OH)2浆液的制备，离心所得氢氧化钾溶液回用到步骤 4)的K2SiF6碱解过程；6)、复分解转化取步骤4)中的另一部分浓度在30 40%的KF溶液在反应器内、搅拌 条件下缓慢加入已经计量的Ca(NO3)2粉，充分反应1 2小时后，离心分离，所得CaF2固体 经洗涤、干燥，用于制备钾长石分解所需的氢氟酸，离心所得硝酸钾溶液经蒸发浓缩、结晶、 离心、干燥制得硝酸钾产品。
全文摘要
本发明公开了一种利用含氟酸低温分解钾长石生产硝酸钾的工艺，利用含氟酸分解钾长石粉，酸料比1～5∶1，在60-100℃反应时间1～6小时，产生的SiF4气体用水吸收，得到H2SiF6和白炭黑产品；反应所得浆料经分离，得到液体、浆状物和固形物。液体和和固形物回反应釜内进行二次分解、分离，钾长石分解后最终得到酸性液体、浆状物和固形物，将固形物经含氟酸提纯、分离，制得氟硅酸钾产品，所得酸液回用到钾长石的分解反应。K2SiF6与KOH在加热条件下进行充分碱解反应后，分离得到KF溶液和SiO2.nH2O，部分KF溶液与Ca(OH)2反应后，分离得到KOH溶液和CaF2固体，部分KF溶液与Ca(NO3)2反应，得CaF2和硝酸钾产品。生产过程无三废产生，解决了现有技术存在能耗高、产出低、回收率低等技术问题。
文档编号C01D9/00GK102001691SQ20101058613
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年12月1日
发明者李欣, 李烁, 杨威, 王严民, 陈锋 申请人:陈锋