一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法
【专利摘要】一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，涉及一种氧化铝生产时，通过往种分蒸发母液中添加硫酸钠、硫酸铝(碱式硫酸铝)、明矾石矿中的一种或几种混合物引入SO42-，使氧化钾转化为硫酸钾，以钾钠芒硝的形式析出分离的方法。析出在高苛碱，低温条件下进行，能够避免硫酸钠在溶液中残留，并可净化溶液。钾钠芒硝可经变温溶解分离出硫酸钾产品，硫酸钠循环使用；或者用高钾低钠矿经石灰石烧结法生成纯铝酸钾溶液，再和钾钠芒硝发生置换反应生成硫酸钾和铝酸钠；也可通过氯化钾将钾钠芒硝转化为纯硫酸钾。本发明的方法可采用霞石、明矾石矿以并联法工艺生产氧化铝和硫酸钾；也可采用钾长石、锂云母、伊利石等高硅矿以酸碱联合法生产化学品氧化铝和硫酸钾。
【专利说明】一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法
【技术领域】
[0001]一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，涉及一种氧化铝生产过程中，从含钾种分蒸发母液中分离氧化钾的方法。
【背景技术】
[0002]钾盐是重要的化工原料和农用肥料，工业上通过盐湖水、钾盐矿等水溶性含钾资源生产氯化钾，再将其中一部分转化成硫酸钾等其它钾盐产品。非水溶性钾矿为另一含钾资源，国际上对其利用做了大量的研究，但因生产成本高于水溶性钾盐而没有实现大规模工业化生产。我国水溶性钾资源稀少，非水溶性钾矿储量巨大，后者亦因成本高昂而未工业应用，因此仍需大量进口氯化钾。
[0003]铝土矿、石灰中存在少量含钾矿物，氧化铝生产条件下，大部分钾进入溶液循环积累，最后通过赤泥、碳碱、结疤排出。虽然氧化钾有益流程，但其价格远高于氧化钠，损失掉非常可惜。
[0004]在用富钾含铝原料烧结法生产氧化铝时，含钾铝酸钠溶液先碳酸化分解使苛性碱转变为碳碱，再跟据碳酸钾和碳酸钠溶解度的差异，通过蒸发实现二者分离，由于碳酸钾的溶解度远大于碳酸钠，为获得碳酸钾，需将碳分母液全部蒸干，且蒸发过程大量析出钾、钠碳酸盐的混合物，分离成本高，该法只在俄罗斯工业应用。
【发明内容】
[0005]针对以上不足，本发明从含钾铝酸钠溶液种分后的循环母液中分离氧化钾，使其转变为硫酸钾以复盐的形式析出。发明无须将铝酸钠溶液碳酸化分解，不影响拜尔法工艺，节能，可降低采用富钾含铝资源生产钾盐和氧化铝的成本，使产品结构得到优化。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007]一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于往种分蒸发母液中引入SO42-,使其和K2O互为对方的沉析剂，在有Na2O参与时反应生成钾芒硝沉淀实现铝钾分离和溶液净化，SO/—由硫酸钠、硫酸铝(碱式硫酸铝)、明矾石矿中的一种或几种混合物提供，加入量为母液中K2O全部反应生成钾芒硝(3K2S04 -Na2SO4)所需S042_理论量的0.4~1.2倍。种分母液蒸发到Na20k170g/1~280g/l后，降温至20°C~70°C (当沉析剂为明矾石矿时无需降温，使矿石与热母液反应，再除杂、种分、蒸发、降温)，加入沉析剂，搅拌反应100~210分钟，母液所含K2O和加入或反应生成的Na2SO4发生复分解反应生成K2SO4和Na2O, K2SO4再与过量Na2SO4生成溶解度更小的3K2S04.Na2SO4析出，分离效果见表1。当沉析剂加入量和铝酸钠溶液浓度、温度、反应时间等条件在所给区间之外，或者先加入沉析剂，再降温，亦会将氧化钾从铝酸钠溶液中分离，但分离收率或者经济性会打折扣。所得固相产物为3K2S04 -Na2SO4^Na2SO4和少量Na2CO3的混合物，由其制得纯硫酸钾可依据钾钠芒硝不相称溶解的性质，通过变温溶解分离硫酸钾产品，剩下含少量碳酸钠杂质的硫酸钠循环使用；或者将混合物溶于纯铝酸钾溶液中，使硫酸钠和铝酸钾发生置换反应生成硫酸钾和铝酸钠，纯铝酸钾用钾长石等高钾低钠矿以石灰石烧结法制得；也可通过氯化钾将混合物转化为纯硫酸钾。
[0008]表1不同条件下50ml含钾铝酸钠溶液中加入Na2SO4产生的氧化钾分离效果
[0009]
【权利要求】
1.一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于:用硫酸钠、硫酸铝(碱式硫酸铝)、明矾石矿中的一种或几种混合物作为沉析剂，从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾，沉析剂加入量为母液中K2O全部反应生成钾芒硝(3K2S04 -Na2SO4)理论量的0.4~1.2倍。
2.根据权利要求1所述的一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于:含钾铝酸钠溶液中氧化钾析出过程需降温至20°C~70°C。
3.根据权利要求1所述的一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于:含钾铝酸钠溶液中氧化钾析出过程控制Na2Ok浓度在170g/l~280g/l之间。
4.根据权利要求1所述的一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于:含钾铝酸钠溶液中氧化钾析出过程需搅拌反应100~210分钟。
5.一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于需排除分离氧化钾后溶液中残留的硫酸钠时，可将正常生产补充的液体氢氧化钠加入分离母液中，使浓度达到Na20k280g/1，再加0.5g /l~lg/1 Na2SO4晶种，搅拌120~210分钟使硫酸钠析出滤掉。
【文档编号】C01F7/47GK104016390SQ201410277004
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】赵凿元 申请人:赵凿元