一种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法技术

本发明专利技术涉及一种以非水溶性钾矿或铝土矿等含有铝钾两种元素的矿石为原料生产氧化铝时，通过从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾，实现联产硫酸钾的方法。其特征为往含钾铝酸钠溶液中添加硫酸钠、硫酸铝(碱式硫酸铝)、钾(钠)明矾、明矾石矿(纯明矾石)中的一种或几种混合物引入SO42-，使铝酸钠溶液中的氧化钾转化为硫酸钾，以钾芒硝的形式析出分离，钾芒硝再通过变温溶解分离、氯化钾转化、铝酸钾置换等方法纯化为硫酸钾，析出在高苛碱，低温度条件下进行，能够避免硫酸钠在溶液中残留，并净化溶液。发明专利技术不影响拜耳法工艺，可从氧化铝生产循环母液中回收积累的氧化钾，可采用霞石、钾长石等非水溶性钾矿和明矾石矿或人造纯明矾石以并联法工艺生产氧化铝和硫酸钾。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种以非水溶性钾矿或铝土矿等含有铝钾两种元素的矿石为原料生产氧化铝时，通过从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾，实现联产硫酸钾的方法。其特征为往含钾铝酸钠溶液中添加硫酸钠、硫酸铝(碱式硫酸铝)、钾(钠)明矾、明矾石矿(纯明矾石)中的一种或几种混合物引入SO42-，使铝酸钠溶液中的氧化钾转化为硫酸钾，以钾芒硝的形式析出分离，钾芒硝再通过变温溶解分离、氯化钾转化、铝酸钾置换等方法纯化为硫酸钾，析出在高苛碱，低温度条件下进行，能够避免硫酸钠在溶液中残留，并净化溶液。专利技术不影响拜耳法工艺，可从氧化铝生产循环母液中回收积累的氧化钾，可采用霞石、钾长石等非水溶性钾矿和明矾石矿或人造纯明矾石以并联法工艺生产氧化铝和硫酸钾。【专利说明】
，涉及一种以非水溶性钾矿或铝土矿 等含有铝钾两种元素的矿石为原料生产氧化铝时，从生成的含钾铝酸钠溶液中分离氧化 钾，实现联产硫酸钾的方法。
技术介绍
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，我国水溶性钾资源储量少 且只集中在西部个别省份，远不能满足工农业要求，需要大量进口氯化钾。非水溶性钾矿为 另一含钾资源，国内储量巨大，分布广泛，品质优良，为提取非水溶钾矿中的氧化铝和氧化 钾，国内外技术人员做了长期大量研究，开发出热法、碱法、酸法等许多行之有效的工艺，却 都存在加工成本高或产品结构不合理等弊端。俄罗斯用霞石矿以碱石灰烧结法生产氧化 铝、钾钠盐和水泥，该工艺将含钾铝酸钠溶液先碳酸化分解使苛性碱转变为碳碱与氧化铝 分离，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，流程复杂，生成的碳酸钾产品市场容量有限。 铝土矿、石灰中存在少量含钾矿物，氧化铝生产条件下，大部分钾被溶出进入溶液 循环积累，因缺乏有效的分离技术无法回收，最后只能任其通过赤泥、碳碱、结疤排出，近年 随着矿石品位的持续降低，部分地方产品氧化铝中杂质钾含量逐渐升高，给电解带来困扰。 虽然氧化钾为流程提供了苛性碱，但其积累成为产品中的杂质，而且加重蒸发结垢，更重要 的是价格远高于氧化钠，损失掉非常可惜。
技术实现思路
针对以上不足，本专利技术使含钾铝酸钠溶液中的氧化钾转变为硫酸钾以复盐的形式 析出分离，得到回收，专利技术无须将铝酸钠溶液碳酸化分解，不影响拜耳法生产工艺，可回收 氧化铝生产母液中积累的氧化钾，生成硫酸钾副产品，能大幅降低采用非水溶性钾矿生产 钾盐和氧化铝的成本，并使产品结构得到优化。专利技术的反应条件温和易控，适合规模化生 产。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。 -种从含钾铝酸钠溶液中分离氧化钾的方法，其特征在于往含有氧化钾的 铝酸钠溶液中引入S0 42_，使其成为K2O的沉析剂，在有Na2SO4S与时反应生成钾芒硝 (3K 2S04 · Na2SO4)沉淀实现铝钾分离和溶液净化，S0,由硫酸钠、硫酸铝（碱式硫酸铝）、钾 (钠）明矾、明矾石矿（纯明矾石）中的一种或几种混合物提供，加入量为加入沉析剂后满 足溶液中K 2O和SO3W摩尔比/在5?0. 6之间。当沉析剂为粉状无水硫酸钠 时，含钾种分母液蒸发到折合成钠苛性碱（Na20k+0. 658K20k)浓度170g/l?280g/l，降温至 20°C?70°C，加入沉析剂，若沉析剂为硫酸钠水溶液，加入后需使钠苛碱达到同样目标值， 后搅拌反应100?200分钟；当沉析剂为硫酸铝（碱式硫酸铝）、钾（钠）明矾、人造纯明 矾石或其水溶液时，可先将沉析剂按照氧化铝生产需要量加入到含钾铝酸钠精液或种分母 液中进行中合反应，析出Al(OH)3后的反应母液蒸发或（并）加入到高蒸含钾种分母液中 使Na 20k+0. 658K20k达到170g/l?260g/l，降温至20°C?70°C，需要的话，再以粉状无水硫 酸钠补入不足SOf，搅拌反应80?180分钟；沉析剂为明矾石矿或人造纯明矾石时，可先 将沉析剂按照氧化铝生产需要量加入到热的含钾种分母液中反应，后再稀释除杂、种分、蒸 发到Na 20k+0. 658K20k达170g/l?260g/l，降温至20°C?70°C，视情况以无水硫酸钠补入 不足S0，，搅拌反应80?180分钟。总之，含钾铝酸钠溶液先种分析出氢氧化铝，再从种分 母液中分离氧化钾，沉析剂在母液蒸发后加入，可防止钾芒硝提前析出，需要时，也可按照 生产氧化铝的最佳工艺提前加入沉析剂。搅拌过程中，母液所含K 2O与加入或反应生成的 Na2SO4发生复分解反应生成K #04和Na 20, 1(2304再与过量Na 2S04生成溶解度更小的复盐钾 芒硝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，甚至先从铝酸钠精液中分离氧化 钾，再种分，均可将氧化钾从铝酸钠溶液中分离，但其收率或者分离经济性会打折扣。析出 固相产物为3K 2S04 · Na2S04、Na2SO4和少量似20) 3等钠盐的混合物，由其制得纯硫酸钾可先 用少量冷水洗掉种母附液、Na2CO3等杂质，再依据钾芒硝不相称溶解的性质，通过变温溶解 分离出纯硫酸钾产品，剩下硫酸钠循环使用；或者将混合物溶于纯铝酸钾溶液中，发生置换 反应生成硫酸钾沉淀和铝酸钠，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。 表1不同条件下50ml含钾铝酸钠溶液中加入无水Na2S04产生的氧化钾分离效果 【权利要求】1. ，其特征在于：用硫酸钠、硫酸铝（碱式 硫酸铝）、钾（钠）明矾、明矾石矿（纯明矾石）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k2o。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于：沉析剂添加量为加入沉析剂后满足溶液中K20和503的摩尔比/在5?0. 6之 间。3. 根据权利要求1所述的，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。4. 根据权利要求1所述的，其特征在于：含钾铝酸钠溶液中氧化钾析出过程控制折合钠苛性碱（Na20k+0.658K 20k)浓度在170g/l? 280g/l 之间。5. 根据权利要求1所述的，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80?200分钟。6. -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，可将氧化铝生产需补充的液体氢氧化钠加入分离溶液中，或者将分离 后的溶液蒸发，使苛性碱浓度达到270g/l以上，再降温至40°C以下，按10g/l?20g/l加入 Na2S〇0eH种或不加晶种，搅拌100?150分钟使硫酸钠析出滤掉。【文档编号】C01D1/02GK104445277SQ201410724520【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年1月13日【专利技术者】赵凿元 申请人:赵凿元本文档来自技高网...

【技术保护点】
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)、钾(钠)明矾、明矾石矿(纯明矾石)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K2O。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵凿元，
申请(专利权)人：赵凿元，
类型：发明
国别省市：河南;41