一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法技术

本发明专利技术提供了一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法，该方法包括以下步骤：(1)将钠钾混合氯盐与硫酸混合，进料至曼海姆炉中进行反应，得到硫酸盐和HCl气体；用酸溶液浸取锂云母提锂废渣，然后固液分离，得到沉矾剂和浸取废渣；(2)将步骤(1)中得到的硫酸盐和沉矾剂混合，使硫酸盐溶解得到混合溶液，然后将混合溶液蒸发浓缩至钠盐饱和浓度，再冷却结晶并进行固液分离，所得固体为钾矾，滤液为钠矾溶液。本发明专利技术的方法工艺简单，成本低廉，易于工艺化生产，钠钾混合氯盐的高效分离真正意义上实现了锂云母的综合利用效率的提高。本发明专利技术中钠、钾混合盐分离率可高达97.25％以上，得到的钾明矾纯度高达99.75％。

A method for efficient separation and CO production of HCl from sodium potassium mixed chlorine salts

The present invention provides a method of high efficiency separation and CO production of HCl by sodium and potassium chloride salt. The method comprises the following steps: (1) mixing sodium potassium chloride salt with sulfuric acid, reacting to Mannheim furnace, obtaining sulphate and HCl gas, leaching lithium mica lithium residue with acid solution, and separating the liquid by solid liquid and obtaining alum agent and Leaching waste residue; (2) a mixture of sulfate and vitriol in step (1) is mixed to dissolve the sulfate solution, then the mixed solution is evaporated and condensed to the saturated concentration of sodium salt, then cooling and crystallizing and separating the solid and liquid, and the solid is potassium alum and the filtrate is sodium alum solution. The method of the invention has the advantages of simple process, low cost, easy process production, and high efficiency separation of sodium potassium mixed chloride salt, which realizes the improvement of comprehensive utilization efficiency of lithium-mica. The separation rate of the mixed salt of sodium and potassium can reach more than 97.25%, and the purity of potassium alum is as high as 99.75%.

【技术实现步骤摘要】
一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法
本专利技术属于化工
，尤其涉及一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法。
技术介绍
江西宜春锂云母矿中含有Li、Na、K、Rb、Cs、Al和F等多种有价值的金属和非金属元素，具有极大的经济价值，锂云母矿中Li2O含量在4～5wt.％，仅次于锂辉石的6～8wt.％，K2O含量可高达8.5wt.％，并且含有的Rb和Cs等为贵金属元素，因此在提取锂、铷、铯之后，对钠钾进行综合开发利用具有十分重要经济和战略价值。钾、铝是我国的重要矿产资源，其中钾是我国的紧缺资源。锂云母作为钾、铝的潜在资源越来越受到国内外研究的重视。目前，国内综合利用锂云母均没有经济、技术上合理的处理工艺。我国是锂云母储量大国，江西宜春更有“亚洲锂都”称号，存在大量原生及伴生长石矿，但目前我国的锂云母矿中钾、铝均未得到有效利用或利用效率很低。十二水合硫酸铝钾，又称钾明矾或钾矾，是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐，化学式KAl(SO4)2·12H2O，无色透明集合八面体结晶，或与立方体、菱形十二面体形成聚形，属于α型明矾类复盐，有玻璃光泽。硫酸铝钾为酸性盐，在食品行业，主要用作中和碱性的疏松剂，与碳酸氢钠反应缓慢，并随有气体产生，降低碱性可使食品酥脆，同时有较强的收敛作用，可入药物。钾明矾生产方法主要有明矾石法和化学合成法。明矾石法经煅烧、溶出、萃取、结晶而制得，或者以铝土矿等为原料，经粉碎、酸浸、分离、沉矾等步骤，即可破碎包装入库。由于生产周期长，产率低，能耗高，并且随着天然明矾石矿藏的不断开采，资源越来越少，开采及生产成本也不断增加。化学合成法是用硫酸钾和硫酸铝生产合成钾明矾，化学合成法存在能耗高，蒸汽耗用量大，成本昂贵等缺点。在国家政策支持下，我国新能源产业将迎来加速发展和布局调整的重要机遇。锂电池新能源作为当今新能源发展的重要产业之一备受关注，电池级碳酸锂为锂电池材料的基础性材料，用量较大，产品质量要求高，目前主要依赖于进口，国内锂矿提锂制备电池级碳酸锂仍处于起步发展阶段。在锂云母资源综合利用开发的研究工作中，国内主要采用固氟高温矿相重构法提取碱金属盐并制备电池级碳酸锂；如中国专利CN201210080657.4提供了一种处理锂云母矿的方法，该方法针对锂云母的成分和矿物结构，设计特定的矿相重构目标，使碱金属元素等转化为易溶于水的化合物，然后经水浸提取分离有价碱金属元素的化合物；但是该类方法提取溶液进行盐分离后会产生大量的钠钾混合氯盐，由于钠钾以混盐形式存在大大降低其应用领域和应用价值，造成资源浪费，因此，亟需开发一种有效分离回收混盐中钠、钾元素以提高锂云母精矿综合利用率的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法，该方法不仅突破了锂云母精矿综合利用的技术瓶颈，而且工艺简单、生产成本低廉、易于工业化生产。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法，包括以下步骤：(1)将钠钾混合氯盐与硫酸混合，进料至曼海姆炉中进行反应，得到硫酸盐和HCl气体；用酸溶液浸取锂云母提锂废渣，然后固液分离，得到沉矾剂和浸取废渣；(2)将步骤(1)中得到的硫酸盐和沉矾剂混合，使硫酸盐溶解得到混合溶液，然后将混合溶液蒸发浓缩至钠盐饱和浓度，再冷却结晶并进行固液分离，所得固体为钾矾，滤液为钠矾溶液。上述的方法，优选的，所述步骤(1)的钠钾混合氯盐与硫酸混合过程中，控制钠钾混合氯盐中金属离子与硫酸的摩尔比为(1.5～2.5)：1。钠钾混合盐中金属离子与硫酸的摩尔比需控制在本专利技术的范围内，如果超出本专利技术的范围，则混合盐过量，金属离子不能完全转化生成硫酸盐，造成热利用率低、回收率低；如果低于本专利技术的范围，则硫酸过量，高温分解后气体中会夹杂大量二氧化硫，造成盐酸品质差。上述的方法，优选的，所述步骤(1)的曼海姆炉中反应温度为200～300℃，时间120～360min。上述的方法，优选的，控制所述HCl的出料浓度为14～20wt.％，然后经多级填料吸收塔吸收及减压浓缩制备浓度为30～36wt.％的浓盐酸。上述的方法，优选的，所述步骤(1)中酸溶液为稀硫酸，所述稀硫酸的浓度为5～15wt.％。考虑到硫酸浓度过高会降低使用安全性，并且高浓度硫酸与废渣混合的液固比较小，使得废渣与硫酸的接触面积小不利于浸取过程中反应的进行，造成有价金属元素回收率降低，因此需降低硫酸浓度，需将稀硫酸的浓度控制在本专利技术的范围内。上述的方法，优选的，所述步骤(1)的用酸溶液浸取锂云母提锂废渣的过程中，控制液固比为(5～8)：1，浸取温度为50～80℃，浸取时间为30～60min。上述的方法，优选的，所述步骤(2)中的硫酸盐溶解过程中，控制反应温度为60～90℃，溶解时间为30～60min。将反应温度和溶解时间控制在本专利技术的范围内，有利于提高硫酸盐溶解度，有利于浸出液中硫酸铝和硫酸钾结合形成矾盐。上述的方法，优选的，所述步骤(2)中冷却结晶的温度为-5～30℃。将冷却结晶温度控制在本专利技术的范围内，有利于提高有价金属沉矾率，同时彻底分离杂质铝。上述的方法，优选的，所述步骤(1)中钠钾混合氯盐是指以氯化焙烧法处理锂云母提锂制备电池级碳酸锂生产工艺中的副产品；经氯化焙烧处理过的锂云母结构已经发生转变，有价金属元素会更加容易浸出。上述的方法，优选的，所述步骤(1)中浸取废渣可直接成型烧制建筑砌块，或经配料后制备陶瓷、玻璃及环保水泥。本专利技术的技术方案，是以氯化焙烧法处理锂云母提锂制备电池级碳酸锂生产工艺中的副产品为原料，采用曼海姆炉对钠钾混合氯盐处理制备硫酸盐同时回收尾气制备HCl，并且直接从废渣中回收沉矾剂，通过将沉矾剂和硫酸盐混合再经变温处理得到纯度较高的钾明矾。本专利技术的方法不仅能够将钠钾混合氯盐进行高效分离，大大提高了提锂副产品的综合利用率，还可以对废渣进行简单化学处理降低渣中铝的含量，从而降低烧制陶瓷等产品的熔融温度，降低生产能耗。本专利技术的方法工艺简单，成本低廉，易于工艺化生产，钠钾混合氯盐的高效分离真正意义上实现了锂云母的综合利用效率的提高。本专利技术生产过程中，主要涉及的主要化学反应的方程式如下：KCl+H2SO4＝KHSO4+HCl；KCl+KHSO4＝K2SO4+2HCl；NaCl+H2SO4＝NaHSO4+HCl；NaCl+NaHSO4＝Na2SO4+2HCl；2Al2O3+3H2SO4＝2Al2(SO4)3+3H2O；K2O+H2SO4＝K2SO4+H2O；Li2O+H2SO4＝Li2SO4+H2O；Na2O+H2SO4＝Na2SO4+H2O；K2SO4+Al2(SO4)3＝2KAl(SO4)2；Na2SO4+Al2(SO4)3＝2NaAl(SO4)2。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：(1)本专利技术的方法技术构思巧妙，利用锂云母提锂制备电池级碳酸锂过程中产生的副盐，采用曼海姆炉低温处理进行晶相转变、废酸回收，同时利用废渣循环浸出富集Al2(SO4)3，结合结晶差异原理等，首次形成采用循环浸出、富集、分离等的工艺并制备出了高纯度的钾明矾产品。(2)本专利技术的方法，只采用硫酸一种浸出剂、将溶解度相近的钠、钾和铝盐转化为硫酸盐，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钠钾混合氯盐与硫酸混合，进料至曼海姆炉中进行反应，得到硫酸盐和HCl气体；用酸溶液浸取锂云母提锂废渣，然后固液分离，得到沉矾剂和浸取废渣；(2)将步骤(1)中得到的硫酸盐和沉矾剂混合，使硫酸盐溶解得到混合溶液，然后将混合溶液蒸发浓缩至钠盐饱和浓度，再冷却结晶并进行固液分离，所得固体为钾矾，滤液为钠矾溶液。

【技术特征摘要】
1.一种钠钾混合氯盐高效分离联产HCl的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钠钾混合氯盐与硫酸混合，进料至曼海姆炉中进行反应，得到硫酸盐和HCl气体；用酸溶液浸取锂云母提锂废渣，然后固液分离，得到沉矾剂和浸取废渣；(2)将步骤(1)中得到的硫酸盐和沉矾剂混合，使硫酸盐溶解得到混合溶液，然后将混合溶液蒸发浓缩至钠盐饱和浓度，再冷却结晶并进行固液分离，所得固体为钾矾，滤液为钠矾溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的钠钾混合氯盐与硫酸混合过程中，控制钠钾混合氯盐中金属离子与硫酸的摩尔比为(1.5～2.5)：1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)的曼海姆炉中反应温度为200～300℃，时间为120～360min。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，控制所述HCl的出料浓度为14～20wt.％，然后经多级填料塔吸收及减压浓缩制备浓度为30～36...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚胜兰，
申请(专利权)人：湖南中大技术创业孵化器有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43