本发明属于硫酸钾和氯化铝生产技术领域，涉及一种钾明矾加压复分解生产硫酸钾和氯化铝的方法。
背景技术：
钾作为植物所需的氮、磷、钾三大营养元素之一，是其体内含量最高的阳离子，对植物体多种酶的活化、光合作用、渗透压的调节、营养物质的合成和运转等方面起着不可替代的作用。但是我国大部分土壤普遍缺钾，且长期钾肥施肥不足，而氯离子敏感的喜钾型农作物的生长只能施用无氯钾肥，硫酸钾含50%的氧化钾和18%的硫，作为一种优质无氯钾肥需求量逐年增高。而我国硫酸钾产量不能满足需求，每年需进口大量的硫酸钾。氯化铝结晶被广泛应用于水净化行业也被应用于造纸、石油化工、香料、农药、涂料等行业，是一种重要的铝盐。因此开发钾明矾制取硫酸钾和氯化铝的新工艺具有深远的意义。
现有的利用钾明矾制取硫酸钾的工艺主要是明矾热解法、常压复分解法。明矾热解法生产硫酸钾主要有高温焙烧、水浸取、固液分离、蒸发浓缩结晶等工段，在1000℃左右的高温下焙烧2h，需要消耗大量的能量，且硫酸铝分解出来的SO2、SO3回收难度高、对设备要求高，易造成环境污染，蒸发浓缩结晶工段需蒸发大量的水，能耗高。对于常压复分解法，由于复分解温度较低（≤90℃），复分解的硫酸钾结晶产物易混入12水钾明矾结晶，产品纯度不高，需二次提纯才能获得合格的硫酸钾产品，且相同体积的循环母液单次产品产出量较小。本技术的钾明矾加压复分解方法，复分解温度高（>92.5℃，≤200℃），在此温度下的溶液钾明矾的结晶特性存在根本的改变，不会再形成12水钾明矾结晶，只可能形成3水钾明矾，钾明矾溶解度更高，不易与硫酸钾结晶析出，获得的硫酸钾产品更纯净，不需要经过二次提纯步骤。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决现有技术不能简单、高效的利用钾明矾转化硫酸钾和氯化铝的技术问题，提供一种钾明矾加压复分解生产硫酸钾和氯化铝的方法，以克服现有技术的不足。本发明方法具有工艺流程短，条件温和、蒸发水量少、直接制备高附加值的氯化铝结晶、不产生三废、生产设备简单、能耗低、效益好，因此更适宜于工业化生产。
为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实施的：
1）按一定质量比将钾明矾、氯化钾加入到循环母液中，搅拌使混合均匀、高温加压复分解反应一段时间使硫酸钾结晶析出；
2）在一定的温度下进行固液分离，得到硫酸钾结晶和硫酸钾结晶母液，硫酸钾结晶经洗涤、干燥、包装即为成品硫酸钾；
3）硫酸钾结晶母液到闪蒸器蒸发浓缩结晶制取氯化铝结晶，固液分离，得到氯化铝结晶和氯化铝结晶母液，氯化铝结晶经洗涤、干燥、包装即为成品氯化铝，氯化铝结晶母液作为循环母液返回到盐溶解阶段。
在步骤（1）中所述钾明矾与氯化钾的质量比为1-3：1，硫酸钾结晶过程压力为0.1-1Mpa，反应温度为110-180℃。循环母液为反应的酸性溶液，其pH≤3。硫酸钾结晶过程时间为30-90min。
步骤（2）中固液分离所用温度不低于步骤（1）复分解反应温度10℃以下，即复分解温度－固液分离温度≤10℃。
在步骤（3）中闪蒸器结晶最终控制温度为30-80℃，氯化铝结晶过程时间为10-60min。
本发明与现有其他的钾明矾制取硫酸钾的方法相比优点在于：
1、钾明矾直接溶解于溶液中，以离子的状态在溶液中进行硫酸钾结晶，避免了高温焙烧钾明矾使其脱水、破坏其结构的过程，极大的降低了能耗。
2、铝以氯化铝结晶的形式从溶液中析出，避免了高温焙烧分解硫酸铝和SO2、SO3吸收的过程，且直接生成了附加值高的铝盐而不是氧化铝，降低了能耗，缩短了工艺流程，提高了经济效益、更加环保安全。
3、相对于其他方法的蒸发浓缩结晶，本发明以调节温度的方式使硫酸钾结晶从溶液中析出，从而大大降低了水蒸发量，有效的降低了能耗，并且利用前工段高温加压的能量用闪蒸器蒸发结晶氯化铝，所以并不增加能耗。
4、各元素一直在整个流程中循环，没有废料排出，原料利用率高、钾收率高。
5、采用本发明的方法生产硫酸钾，硫酸钾纯度>95%，氯化铝纯度>95%。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方法
实施例1
将30g的钾明矾、15g的氯化钾和100g的循环母液1（pH=1）加入到高压反应釜中，缓缓加热至压力为0.2Mpa，搅拌速度为200r/min使混合均匀，保持在该压力下反应60min，在此温度下固液分离，得到123g的硫酸钾结晶母液，固体经水洗、干燥后得到22g硫酸钾结晶，水洗液并入循环母液；硫酸钾结晶母液进入氯化铝结晶阶段，调节温度到50℃，在搅拌速度为200r/min的状态下结晶30min后，固液分离，得到105g的氯化铝结晶母液，固体经水洗、干燥后得到18g氯化铝结晶，水洗液并入循环母液；最终的母液经蒸发到100g后作为循环母液返回盐溶解阶段，循环利用。产品硫酸钾符合农用硫酸钾一级标准，氯化铝满足工业品要求。
实施例2
将40g的钾明矾、20g的氯化钾和100g的循环母液2（pH=1）加入到高压反应釜中，缓缓加热至压力为0.3Mpa，搅拌速度为200r/min使混合均匀，保持在该压力下反应60min，在此温度下固液分离，得到130g的硫酸钾结晶母液，固体经水洗、干燥后得到30g硫酸钾结晶，水洗液并入循环母液；硫酸钾结晶母液进入氯化铝结晶阶段，调节温度到60℃，在搅拌速度为200r/min的状态下结晶30min后，固液分离，得到110g的氯化铝结晶母液，固体经水洗、干燥后得到22g氯化铝结晶，水洗液并入循环母液；最终的母液经蒸发到100g后作为循环母液返回盐溶解阶段，循环利用。产品硫酸钾符合农用硫酸钾一级标准，氯化铝满足工业品要求。
实施例3
将30g的钾明矾、15g的氯化钾和100g的循环母液3（pH=1）加入到高压反应釜中，缓缓加热至压力为0.4Mpa，搅拌速度为100r/min使混合均匀，保持在该压力下反应90min，在此温度下固液分离，得到125g的硫酸钾结晶母液，固体经水洗、干燥后得到20g硫酸钾结晶，水洗液并入循环母液；硫酸钾结晶母液进入氯化铝结晶阶段，调节温度到80℃，在搅拌速度为100r/min的状态下结晶60min后，固液分离，得到110g的氯化铝结晶母液，固体经水洗、干燥后得到15g氯化铝结晶，水洗液并入循环母液；最终的母液经蒸发为100g后作为循环母液返回盐溶解阶段，循环利用。产品硫酸钾符合农用硫酸钾一级标准，氯化铝满足工业品要求。
实施例4
将40g的钾明矾、20g的氯化钾和100g的循环母液4（pH=1）加入到高压反应釜中，缓缓加热至压力为0.2Mpa，搅拌速度为100r/min使混合均匀，保持在该压力下反应60min，在此温度下固液分离，得到120g的硫酸钾结晶母液，固体经水洗、干燥后得到40g硫酸钾结晶，水洗液并入循环母液；硫酸钾结晶母液进入氯化铝结晶阶段，调节温度到70℃，在搅拌速度为100r/min的状态下结晶60min后，固液分离，得到100g的氯化铝结晶母液，固体经水洗、干燥后得到20g氯化铝结晶，水洗液并入循环母液；最终的母液经蒸发为100g后作为循环母液返回盐溶解阶段，循环利用。产品硫酸钾符合农用硫酸钾一级标准，氯化铝满足工业品要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。