专利名称：一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法
技术领域：
本发明涉及一种含钾岩石的分解方法，尤其涉及一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，具体适用于提高钾长石中钾、铝、硅元素的提取率。
背景技术：
目前，我国土壤缺钾严重，钾肥的需求很大，而我国的水溶性钾盐矿资源却很少， 远远不能满足需求，但我国具有很丰富的水不溶性钾盐矿资源，如钾长石，因而如何综合开发利用钾长石资源，具有重要意义。中国专利授权公告号为CN101559959B，授权公告日为2010年12月1日的发明专利公开了一种湿法分解钾长石生产硫酸钾和硫酸铵的工艺，该工艺先在低温常压条件下将钾长石分解，再在一定工艺条件下将物料分离，得到硫酸铵、硫酸钾、白炭黑、氢氧化铝及硅酸钠等产品。虽然该发明能够分解钾长石，实现钾长石资源的综合开发利用，但其先加硫酸，再对过量的硫酸、离心分离的液体、滤液等用氨水中和，然后又加入硫酸，还需要进窑干燥，不仅步骤繁琐，增加了硫酸、氨水的使用量，提高了生产成本，而且，其采用氟硅酸作为助剂时，用量很大，循环利用措施不健全，利用率不高，不仅提高了生产成本，而且增加了大量的副产物，此外，该发明只能从钾长石中提取钾、硅元素，而无法提取铝元素，不仅提取范围较窄，而且提取率较低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的循环利用率较低、操作步骤繁琐、生产成本较高、提取效果较差的缺陷与问题，提供一种循环利用率较高、操作步骤简易、生产成本较低、提取效果较好的从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法。为实现以上目的，本发明的技术解决方案是一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺
第一次酸浸工艺先将粒度为100 - 300目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1:2-3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第一次酸浸反应，反应温度为90°C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 2 - 3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应温度为 900C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；
第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 4 - 3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第三次酸浸反应，反应温度为 900C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取；所述酸浸液为质量百分比浓度为10% - 60%的硫酸。所述钾长石矿粉经过除铁预处理，该除铁预处理采取的处理工艺为硫酸浸泡除铁工艺或磁选除铁工艺。所述酸浸液由结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成。所述酸浸液由水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；所述水洗涤操作的后续洗液用于进行下轮酸浸后处理工艺中的水洗涤操作。所述第一次酸浸反应、第二次酸浸反应、第三次酸浸反应的反应过程中都边搅拌边缓慢加入酸浸反应助剂，钾长石矿粉与酸浸反应助剂的质量比为1 :0. 003 - 0. 03。所述酸浸反应助剂为氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵或氟硅酸。所述第一次酸浸反应、第二次酸浸反应、第三次酸浸反应都在酸浸反应釜中进行， 酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。与现有技术相比，本发明的有益效果为
1、由于本发明一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法中一共进行了三次酸浸反应与过滤操作，即先对钾长石粉进行酸浸反应，然后过滤得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，再对第一次酸浸滤渣进行酸浸反应，然后过滤得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，再对二次酸浸滤渣进行酸浸反应，然后过滤得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，再对第三次酸浸滤渣进行洗涤、干燥以得到二氧化硅，同时，对第一次酸浸滤液、第二次酸浸滤液、第三次酸浸滤液进行结晶分离，通过结晶的方式提取钾元素与铝元素，这种复式交替循环酸浸、逐次过滤分离滤液和滤渣的酸浸方法提高了反应中的离子交换效率，并具有以下优点首先，可使钾长石中钾、铝的提取率提高到99%以上，同时使滤渣中二氧化硅的纯度达到99%以上，该较高纯度的二氧化硅既能直接作为白炭黑产品，也便于进一步加工以得到更高质量和性能的白炭黑产品，简化了加工工艺；其次，三次循环酸浸工艺对硫酸进行了充分的循环使用，几乎不浪费一点硫酸，这使得每次酸浸反应时，只需在酸浸开始时加入一次硫酸即可，而不需要在后续反应中继续加入硫酸，同时也不用多次加入氨水以中和每次反应后剩余的过量硫酸，不仅大大简化了操作工艺，降低了生产成本，而且减少了氨水用量，减少了硫酸铵的产生，提高了后续产品，如钾-氮复合肥中钾的含量，提高了钾元素的提取率；第三，由于复式循环酸浸能使每轮的钾长石矿粉在酸浸的全过程中都和相应批次的酸浸液交替浸溶，能够改善钾长石矿粉的不均勻性，使得本发明在工业生产控制方面更加方便和容易，利于钾长石的工业化利用；第四，本发明还在三次循环酸浸过程中加有含氟助剂以加强酸浸反应强度，从而进一步提高钾、铝、硅的提取率。因此本发明不仅提取效果较好、操作步骤简易，而且循环利用率较高、生产成本较低。
2、由于本发明一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法中钾长石矿粉与酸浸反应助剂的质量比为1 :0. 003 - 0. 03，酸浸反应助剂的使用量很少，该设计不仅通过含氟助剂加强了酸浸反应的强度，有利于钾长石中钾、铝、硅元素的提取，而且很少的助剂使用量能够大大减少含氟助剂的回收处理量，并大大降低副产物的产生，从而降低生产成本， 简化操作步骤。因此本发明不仅生产成本较低，而且操作步骤简易。3、由于本发明一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法中的酸浸液、洗涤液、酸浸助剂都设计有对应的循环利用方法，即酸浸液可由结晶余酸液或水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；水洗涤操作的后续洗液可用于进行下轮酸浸后处理工艺中的水洗涤操作；酸浸反应中的气体可由吸收池中的水吸收，并当吸收到一定浓度后再对其过滤，然后将滤液回收进酸浸反应釜进行助剂的循环使用，滤渣则作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑；这些循环使用方法不仅可使全部硫酸都用于分解矿粉，无需氨水或氢氧化钙等碱中和，简化了操作工艺，降低了生产成本，而且不会产生副产物、废液、废渣及其它污染物，提高了钾长石的开发价值与经济效益，降低了生产成本，具有较大的工业化前景。因此本发明不仅循环利用率较高、操作步骤简易，而且生产成本较低、经济效益较好。4、由于本发明一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法中是采取结晶的方式提取钾长石中的钾、铝元素，并收取未耗尽的结晶余酸液，相对于现有技术中采取的离心分离方式或干燥方式，结晶的提取方式能够提高钾、铝元素的提取率，从而确保后续制作的氢氧化铝和钾-氮复合肥可达到更高的纯度，同时，结晶余酸液的收取能够最大程度上回收酸浸反应中剩余的硫酸，便于将其循环利用，从而提高酸浸效率。因此本发明不仅提取效果较好，而且循环利用率较高。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式以下结合
和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。参见图1，一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺
第一次酸浸工艺先将粒度为100 - 300目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1:2-3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第一次酸浸反应，反应温度为90°C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 2 - 3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应温度为 900C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液； 第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 4 - 3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第三次酸浸反应，反应温度为 900C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取；所述酸浸液为质量百分比浓度为10% - 60%的硫酸。所述钾长石矿粉经过除铁预处理，该除铁预处理采取的处理工艺为硫酸浸泡除铁工艺或磁选除铁工艺。所述酸浸液由结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成。所述酸浸液由水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；所述水洗涤操作的后续洗液用于进行下轮酸浸后处理工艺中的水洗涤操作。所述第一次酸浸反应、第二次酸浸反应、第三次酸浸反应的反应过程中都边搅拌边缓慢加入酸浸反应助剂，钾长石矿粉与酸浸反应助剂的质量比为1 :0. 003 - 0. 03。所述酸浸反应助剂为氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵或氟硅酸。所述第一次酸浸反应、第二次酸浸反应、第三次酸浸反应都在酸浸反应釜中进行， 酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。为便于操作，气体吸收池一般定期进行过滤。同时，强调气体抽取时间的原因在于如果一开始就进行抽出操作，会导致反应釜里酸浸反应助剂的含量越来越少，从而导致参与催化反应的量也就越来越少，会影响浸取率，而后面能进行抽出操作的基础是，此时催化反应已经进行大部，这时抽出的对象主要是反应时产生的气体，是为了排出助剂并回收，从而避免其进入后续步骤，影响后续操作。本发明不仅适用于钾长石矿粉，也同样适用于其他含钾岩石，如含钾页岩石、白云母或霞石等。对于钾长石矿粉，在酸浸反应前，可根据各矿区矿石中铁含量的不同，进行不同的除铁预处理，一般而言，对于铁含量高的钾长石矿粉，可采用低浓度的硫酸浸泡或采用磁选方法除铁。实施例1
一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺 第一次酸浸工艺先将粒度为100目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1 :3. 5，然后在常压下搅拌1-4小时以进行第一次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氢氟酸，钾长石矿粉与氢氟酸的质量比为1 :0. 003 - 0. 03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上轮的结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氢氟酸，钾长石矿粉与氢氟酸的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由第一次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第三次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氢氟酸，钾长石矿粉与氢氟酸的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由第二次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，该洗涤液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的后续洗液制成，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取。所述酸浸液为质量百分比浓度为60%的硫酸。所述酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。实施例2
一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺 第一次酸浸工艺先将粒度为200目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1 :2，钾长石矿粉经过硫酸浸泡除铁工艺预处理，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第一次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化钠，钾长石矿粉与氟化钠的质量比为1 :0. 003 - 0. 03，反应温度为90°C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 2，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化钠，钾长石矿粉与氟化钠的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由第一次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 4，然后在常压下搅拌1-4小时以进行第三次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化钠，钾长石矿粉与氟化钠的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由第二次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取。所述酸浸液为质量百分比浓度为10%的硫酸。所述酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。实施例3
一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺 第一次酸浸工艺先将粒度为300目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1 :3，钾长石矿粉经过磁选除铁工艺预处理，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第一次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化钾，钾长石矿粉与氟化钾的质量比为1 0. 003 - 0. 03，反应温度为90°C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 8，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化钾，钾长石矿粉与氟化钾的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上述第一次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90%-98%的硫酸调配而成；
第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 9，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第三次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化钾，钾长石矿粉与氟化钾的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上述第二次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90%-98%的硫酸调配而成；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，该洗涤液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的后续洗液制成，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取。所述酸浸液为质量百分比浓度为35%的硫酸。所述酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。实施例4
一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺 第一次酸浸工艺先将粒度为150目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1 :2. 8，钾长石矿粉经过硫酸浸泡除铁工艺预处理，然后在常压下搅拌1-4 小时以进行第一次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化铵，钾长石矿粉与氟化铵的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C _ 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化铵，钾长石矿粉与氟化铵的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 5，然后在常压下搅拌1-4小时以进行第三次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化铵，钾长石矿粉与氟化铵的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上述第二次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90%-98%的硫酸调配而成；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，该洗涤液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的后续洗液制成，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取。所述酸浸液为质量百分比浓度为20%的硫酸。所述酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。实施例5
一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺 第一次酸浸工艺先将粒度为250目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1 :3. 2，钾长石矿粉经过磁选除铁工艺预处理，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第一次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟硅酸，钾长石矿粉与氟硅酸的质量比为 1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C _ 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :3. 1，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟硅酸，钾长石矿粉与氟硅酸的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :3. 2，然后在常压下搅拌1-4小时以进行第三次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟硅酸，钾长石矿粉与氟硅酸的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上述第二次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90%-98%的硫酸调配而成；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取。所述酸浸液为质量百分比浓度为40%的硫酸。所述酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。实施例6:
一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该酸浸方法依次包括以下工艺 第一次酸浸工艺先将粒度为观0目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1 :2. 3，钾长石矿粉经过硫酸浸泡除铁工艺预处理，然后在常压下搅拌1-4小时以进行第一次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氢氟酸，钾长石矿粉与氢氟酸的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C _ 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上轮第三次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 5，然后在常压下搅拌1-4小时以进行第二次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟硅酸，钾长石矿粉与氟硅酸的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成；
第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 6，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第三次酸浸反应，反应时边搅拌边缓慢加氟化铵，钾长石矿粉与氟化铵的质量比为1 :0. 003 - 0.03，反应温度为90°C -120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；所述酸浸液由上述第二次酸浸工艺中的结晶余酸液与质量百分比浓度为90%-98%的硫酸调配而成；
酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，该洗涤液由上轮酸浸后处理工艺中水洗涤操作的后续洗液制成，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6-8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取。所述酸浸液为质量百分比浓度为50%的硫酸。所述酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5-1.5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。本发明通过对钾长石粉进行复式交替循环酸浸，并在逐次过滤分离滤液和滤渣之后再进行后续处理的方式提取了钾长石粉中的钾、铝、硅元素，且在反应过程中加入少量含氟助剂以加强酸浸反应强度，其中，酸浸液经过结晶除去浸出物，再进一步循环进行酸浸， 提高了反应中的离子交换效率，经过三次循环酸浸，使得滤渣中二氧化硅的纯度达到99% 以上，钾、铝元素的提取率达到99%以上，并通过循环酸浸实现了酸浸过程中酸浸液和洗涤液的反复回用。整个过程完全不产生废液、废渣及其它污染物，提高了钾长石的开发价值， 降低了生产成本。得到的硅纯度高，可直接作为白炭黑产品，且便于经过进一步加工得到更高质量和性能的白炭黑产品，而且，由于复式循环酸浸使每次的矿粉在酸浸的全过程中能和相应批次的酸浸液交替浸溶，进一步改善了矿粉的不均勻性问题，在工业生产控制方面更加方便和容易，利于钾长石工业化利用。
1权利要求
1.一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，其特征在于该酸浸方法依次包括以下工艺第一次酸浸工艺先将粒度为100 - 300目的钾长石矿粉加到酸浸液中，钾长石矿粉与酸浸液的质量比为1:2-3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第一次酸浸反应，反应温度为90°C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第一次酸浸滤渣和第一次酸浸滤液，然后对第一次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；第二次酸浸工艺先将上述第一次酸浸滤渣加到酸浸液中，第一次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 2 - 3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第二次酸浸反应，反应温度为 900C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第二次酸浸滤渣和第二次酸浸滤液，然后对第二次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；第三次酸浸工艺先将上述第二次酸浸滤渣加到酸浸液中，第二次酸浸滤渣与酸浸液的质量比为1 :2. 4 - 3. 5，然后在常压下搅拌1 - 4小时以进行第三次酸浸反应，反应温度为 900C - 120°C，反应结束后，再对反应液过滤分离以得到第三次酸浸滤渣和第三次酸浸滤液，然后对第三次酸浸滤液依次进行冷却结晶、过滤分离操作以得到结晶和结晶余酸液；酸浸后处理工艺先对上述第三次酸浸滤渣进行多次水洗涤操作，然后进行干燥操作以得到二氧化硅，此时完成对钾长石中硅元素的提取；同时，将第一次酸浸工艺、第二次酸浸工艺、第三次酸浸工艺中得到的结晶混合，然后用水溶解，再在搅拌状态下加入氨水以调节其PH值到6 - 8，然后过滤以得到氢氧化铝和含硫酸钾、硫酸铵的溶液，此时完成对钾长石中钾元素、铝元素的提取；所述酸浸液为质量百分比浓度为10% - 60%的硫酸。
2.根据权利要求1所述的一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，其特征在于所述钾长石矿粉经过除铁预处理，该除铁预处理采取的处理工艺为硫酸浸泡除铁工艺或磁选除铁工艺。
3.根据权利要求1所述的一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，其特征在于所述酸浸液由结晶余酸液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成。
4.根据权利要求1所述的一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，其特征在于所述酸浸液由水洗涤操作的初次洗液与质量百分比浓度为90% - 98%的硫酸调配而成； 所述水洗涤操作的后续洗液用于进行下轮酸浸后处理工艺中的水洗涤操作。
5.根据权利要求1所述的一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，其特征在于所述第一次酸浸反应、第二次酸浸反应、第三次酸浸反应的反应过程中都边搅拌边缓慢加入酸浸反应助剂，钾长石矿粉与酸浸反应助剂的质量比为1 :0. 003 - 0. 03。
6.根据权利要求5所述的一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，其特征在于所述酸浸反应助剂为氢氟酸、氟化钠、氟化钾、氟化铵或氟硅酸。
7.根据权利要求5所述的一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，其特征在于所述第一次酸浸反应、第二次酸浸反应、第三次酸浸反应都在酸浸反应釜中进行，酸浸反应的前0. 5 - 2. 5小时酸浸反应釜采用冷凝回流装置使酸浸反应助剂在反应釜内循环反应，后0. 5 - 1. 5小时采用泵低压抽出反应中产生的气体，并用吸收池中的水吸收被抽出的气体以得到酸浸反应助剂溶液，当吸收到一定浓度后再对吸收池进行过滤，滤液回收进酸浸反应釜循环使用，滤渣作为含硅产品或经干燥、粉碎后得到白炭黑。
全文摘要
一种从钾长石中提取钾、铝、硅元素的酸浸方法，该方法先对钾长石粉进行酸浸反应，然后过滤得到第一次酸浸滤渣与酸浸滤液，再对第一次酸浸滤渣进行酸浸反应，然后过滤得到第二次酸浸滤渣与酸浸滤液，再对第二次酸浸滤渣进行酸浸反应，然后过滤得到第三次酸浸滤渣与酸浸滤液，再对第三次酸浸滤渣进行洗涤干燥以得到二氧化硅，同时对所有酸浸滤液进行结晶分离，以结晶的方式提取钾铝元素，并回收剩余酸液进入下一轮循环酸浸，该种复式交替循环酸浸、逐次过滤分离滤液滤渣的酸浸方法提高了离子交换率，可使钾铝元素的提取率、二氧化硅的纯度均达到99%以上。因此本发明不仅提取效果较好、操作步骤简易，而且循环利用率较高、生产成本较低。
文档编号C22B26/10GK102230081SQ20111010233
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月23日 优先权日2011年4月23日
发明者刘花子, 张卫军, 袁灿, 高中洪 申请人:大悟华龙吕王石材有限公司