一种芒硝制备硫酸钾的方法技术

本发明专利技术公开了一种芒硝制备硫酸钾的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以盐湖芒硝和氯化钾为原料，以水‑醇体系为溶剂进行反应，室温下反应一段时间后过滤得钾芒硝和母液A，母液A经浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液A；(2)称取钾芒硝和氯化钾，以水‑醇体系为溶剂，反应后得硫酸钾和母液B，母液B经浓缩结晶抽滤后得氯化钠和滤液B。与现有技术相比，本发明专利技术降低生产能效，缩短生产时间，提高了硫酸钾的产率。

A method for the preparation of potassium sulfate by a kind of mirabilite

The invention discloses a method for preparing potassium sulfate mirabilite, characterized by comprising the following steps: (1) the Saline Lake with sodium sulfate and potassium chloride as raw material, using water as the solvent system alcohol reaction, reaction at room temperature for a period of time after the filtering of potassium sulfate and A liquor, liquor was concentrated and crystallized A Choulv to sodium chloride and A filtrate; (2) the potassium sulfate and potassium chloride in water alcohol system as solvent after the reaction of potassium sulfate and liquor B, B liquor was concentrated and crystallized after filtration of sodium chloride and B filtrate. Compared with the existing technology, the invention reduces the energy efficiency of production, shorten the production time and increase the yield of potassium sulfate.

【技术实现步骤摘要】
一种芒硝制备硫酸钾的方法
本专利技术涉及一种芒硝制备硫酸钾的方法，具体涉及一种采用盐湖芒硝为原料，以水-醇体系为溶剂制备硫酸钾的方法。
技术介绍
钾肥是农业生产中最常使用的肥料之一，其中硫酸钾是一种重要的钾肥，需求量非常大，目前，以氯化钾为主要原料制取硫酸钾的方法较多，如曼海姆法、缔置法、萃取法以及复分解法中的芒硝法、硫酸铵转化法、硫酸钙法、硫酸亚铁法等，其中，芒硝法制备硫酸钾是最常用且研究最多的方法，在我国，芒硝矿产资源已探明总储量为200亿吨，居世界首位，分布在我国14个省区，其中，以青海，新疆、四川、内蒙、湖南、云南六省最为丰富，尤其是利用资源丰富的盐湖芒硝作为原料生产硫酸钾，原料成本低，资源丰富，市场前景十分广阔。芒硝法包括两种方法，即一步法和二步法：一步法就是直接将芒硝与氯化钾反应制备硫酸钾，同时副产氯化钠。一步生成硫酸钾和氯化钠的方法，制备和分离出的硫酸钾非常少，而且有大量的母液需处理，无法再进入系统。目前基本不采用此法进行工业生产；二步法，即第1步先生成钾芒硝，然后将分离出的钾芒硝与再次加入的氯化钾在水溶液中进行第2次复分解反应生成硫酸钾，这样成品的收率要比一步法高得多，然而由于钾芒硝是复盐，组分不恒定，钾、钠物质的量比不稳定，钾芒硝母液稍蒸就会有钾芒硝共同结晶，因此硫酸钾成品的质量不容易提高，而且盐质也很难纯净。目前，市场上也有很多利用芒硝法制备硫酸钾的方法，但是芒硝与氯化钾的反应体系是Na+，K+//Cl-，SO42--H2O四元水盐体系，一般芒硝两步法利用四元水盐体系的反应物和产物都是可溶性盐，因此硫酸钾在溶液中的溶解度较高，结晶析出量少，从而导致硫酸钾的产率较低，而且整个方法的工艺过程复杂。因此，一种芒硝制备硫酸钾的方法，尤其是一种采用盐湖芒硝为原料，以水-醇体系为溶剂制备硫酸钾的方法被提出。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种芒硝制备硫酸钾的方法，通过降低硫酸钾的溶解度，从而解决硫酸钾产率低的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种芒硝制备硫酸钾的方法，至少包括以下步骤：(1)准确称取5～7重量份的Na2SO4·10H2O，按重量比为1～2：1称取氯化钾，以水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.2～1.6，在室温下进行充分搅拌，时间为1～2h，抽滤得钾芒硝和母液A，钾芒硝作为步骤(2)的原料，母液A经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液A，滤液A可当作溶剂重新循环参与第(1)步反应；(2)按重量比为4～5：1称取钾芒硝和氯化钾，所述钾芒硝为步骤(1)抽滤得到，以水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.2～1.8，在室温下进行充分搅拌，时间为0.8～1.2h，反应后抽滤得结晶析出物和母液B，所述结晶析出物纯化后得硫酸钾，母液B经加热蒸发浓缩结晶抽滤后得氯化钠和滤液B，滤液B可当作溶剂重新循环参与第(2)步反应。进一步的，所述步骤(2)中钾芒硝的重量按干重计。作为优化，将步骤(1)与步骤(2)中的氯化钠合并后重新溶解，由于上述氯化钠中含有的氯化钾、硫酸钾、硫酸钠等杂质随温度的升高其溶解度增加，而氯化钠的溶解度随温度的升高变化不大，因此加热浓缩结晶后析出氯化钠，而其他杂质仍然留在溶液中，趁热抽滤得纯度为90％以上的氯化钠。进一步的，上述步骤(2)中结晶析出物为粗硫酸钾产品，以水-醇体系为溶剂溶解后加纯硫酸钾晶体诱导结晶后，得纯度为98.5％以上的硫酸钾。进一步的，所述步骤(1)与步骤(2)的水-醇体系中所述醇为甲醇、乙醇、异丙醇或丁醇中的一种，优选为丁醇。进一步的，所述步骤(1)与步骤(2)的水-醇体系中的水：醇的体积比为100：1～9，优选为100：8～9。作为优选，在上述步骤(1)之前，取一定量盐湖芒硝加水至饱和，用0.22～0.8μm水性超滤膜过滤，将滤液加热浓缩后放置冷却结晶，得纯净的Na2SO4·10H2O，热重法测结晶水含量。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术以盐湖废弃物芒硝为原料，使用水-醇反应体系，在室温条件下将反应物混合，显著降低了能耗；且硫酸钾产品的溶解度降低，而其余杂质都较水体系溶解度有所升高或不变，能更好地将产品与副产物分离开，提高转化率。2、原料芒硝溶解后采用超滤膜过滤除杂，有效地去除少量的胶体，从而提高原料纯度。3、采用晶核诱导结晶技术，加快结晶形成过程，缩短生产时间，经重结晶后硫酸钾的纯度达到98.5％以上。4、将两步法反应得到的副产物氯化钠同时进行提纯，得纯度为90％以上的氯化钠，进一步的提高了产品的利用率。具体实施方式下面详细说明本专利技术的优选实施方式。实施例1：包括以下步骤：(1)准确称取5重量份的Na2SO4·10H2O，按重量比为2：1称取氯化钾，以体积比为100：5的水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.6，在室温下进行充分搅拌，时间为1.9h，抽滤即得钾芒硝和母液A，钾芒硝作为步骤(2)的原料，母液A经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液A，滤液A可当作溶剂重新循环参与第(1)步反应；(2)按重量比为4：1称取钾芒硝和氯化钾，所述钾芒硝为步骤(1)抽滤得到，以体积比为100：9的水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.8，在室温下进行充分搅拌，时间为0.8h，反应后抽滤得结晶析出物和母液B，所述结晶析出物经重结晶后得硫酸钾；母液B经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液B，滤液B可当作溶剂重新循环参与第(2)步反应。实施例2：包括以下步骤：(1)准确称取5.2重量份的Na2SO4·10H2O，按重量比为1：1称取氯化钾，以体积比为100：9的水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.5，在室温下进行充分搅拌，时间为1.3h，抽滤即得钾芒硝和母液A，钾芒硝作为步骤(2)的原料，母液A经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液A，滤液A可当作溶剂重新循环参与第(1)步反应；(2)按重量比为5：1称取钾芒硝和氯化钾，所述钾芒硝为步骤(1)抽滤得到，以体积比为100：7的水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.7，在室温下进行充分搅拌，时间为0.85h，反应后抽滤得结晶析出物和母液B，所述结晶析出物经重结晶后得硫酸钾；母液B经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液B，滤液B可当作溶剂重新循环参与第(2)步反应。实施例3：包括以下步骤：(1)准确称取5.4重量份的Na2SO4·10H2O，按重量比为1.9：1称取氯化钾，以体积比为100：8的水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.4，在室温下进行充分搅拌，时间为1.1h，抽滤即得钾芒硝和母液A，钾芒硝作为步骤(2)的原料，母液A经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液A，滤液A可当作溶剂重新循环参与第(1)步反应；(2)按重量比为4.9：1称取钾芒硝和氯化钾，所述钾芒硝为步骤(1)抽滤得到，以体积比为100：8的水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.2，在室温下进行充分搅拌，时间为0.9h，反应后抽滤得结晶析出物和母液B，所述结晶析出物经重结晶后得硫酸钾；母液B经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液B，滤液B可当作溶剂重新循环参与第(2)步反应。实施例4：包括以下步骤：(1)准确称取5.6重量份的Na2SO4·10H2O，按重量比为1.8：1称取氯化钾，以体积比为100：7的水-醇体系为溶剂，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芒硝制备硫酸钾的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：(1)、称取5～7重量份的Na2SO4·10H2O，按重量比为1～2：1称取氯化钾，以水‑醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.2～1.6，在室温下进行充分搅拌，时间为1～2h，抽滤得钾芒硝和母液A，钾芒硝作为步骤(2)的原料，母液A经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液A，滤液A可当作溶剂重新循环参与第(1)步反应；(2)、按重量比为4～5：1称取钾芒硝和氯化钾，所述钾芒硝为步骤(1)抽滤得到，以水‑醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.2～1.8，在室温下进行充分搅拌，时间为0.8～1.2h，反应后抽滤得结晶析出物和母液B，所述结晶析出物经重结晶后得硫酸钾，母液B经加热蒸发浓缩结晶抽滤后得氯化钠和滤液B，滤液B可当作溶剂重新循环参与第(2)步反应。

【技术特征摘要】
1.一种芒硝制备硫酸钾的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：(1)、称取5～7重量份的Na2SO4·10H2O，按重量比为1～2：1称取氯化钾，以水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.2～1.6，在室温下进行充分搅拌，时间为1～2h，抽滤得钾芒硝和母液A，钾芒硝作为步骤(2)的原料，母液A经加热蒸发浓缩结晶抽滤得氯化钠和滤液A，滤液A可当作溶剂重新循环参与第(1)步反应；(2)、按重量比为4～5：1称取钾芒硝和氯化钾，所述钾芒硝为步骤(1)抽滤得到，以水-醇体系为溶剂，所述固液比为1：1.2～1.8，在室温下进行充分搅拌，时间为0.8～1.2h，反应后抽滤得结晶析出物和母液B，所述结晶析出物经重结晶后得硫酸钾，母液B经加热蒸发浓缩结晶抽滤后得氯化钠和滤液B，滤液B可当作溶剂重新循环参与第(2)步反应。2.如权利要求1所述的芒硝制备硫酸钾的方法，其特征在于，将步骤(2)中结晶析出物以水-醇体系为溶剂溶解后，加纯硫酸钾晶体诱导结晶，得纯度为98.5％以上的硫酸钾。3.如权利要求1或2所述的芒硝制备硫酸钾的方法，其特征在于，所述步骤(1)与步骤(2)的水-醇体系中的水：醇的体积比为100：1～9。4.如权利要求1或2所述的芒硝制备硫酸钾的方法，其特征在于，所述步骤(1)与步骤(2)的水-醇体系中所述醇为甲醇、...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐誉，但建明，洪成林，乔秀文，李洪玲，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：新疆,65