本发明专利技术提供了一种制备硝酸钾副产结晶氯化铝的方法，所述方法包括以下步骤：(1)混合氯化钾、水、硝酸铝和/或含氧化铝原料与硝酸溶液的组合，进行加热反应，固液分离后得到硝酸钾母液；(2)将步骤(1)所得硝酸钾母液进行冷却结晶，固液分离后得到硝酸钾晶体与氯化铝母液；(3)将步骤(2)所得硝酸钾依次进行洗涤与烘干，所述洗涤得到的洗涤液回用于步骤(1)；(4)将步骤(2)所得氯化铝母液进行蒸发浓缩，得到氯化铝浓缩液；(5)将步骤(4)所得氯化铝浓缩液进行降温结晶，固液分离后得到结晶氯化铝与滤液，所述滤液回用于步骤(1)。所述方法的原料来源广，硝酸钾产品纯度与产率均高，副产结晶氯化铝纯度高、应用广、价值高。价值高。
【技术实现步骤摘要】
一种制备硝酸钾副产结晶氯化铝的方法
[0001]本专利技术属于无机化工
，涉及一种制备硝酸钾的方法，尤其涉及一种制备硝酸钾副产结晶氯化铝的方法。
技术介绍
[0002]硝酸钾是一种重要的工业原料，也是一种重要的无氯氮钾复合肥。由于硝酸钾中钾的含量高、水溶性好、溶液酸性低，而且是氮钾复合肥，易于被植物吸收，适用于各种农作物、在各季节施用，目前已被各国广泛使用，且用量逐年增加。
[0003]目前制备硝酸钾的工艺路线较多，其中应用最多的是采用硝酸铵与氯化钾为原料的复分解工艺生产硝酸钾，同时副产氯化铵，其主要缺点是副产品氯化铵中的硝酸钾含量较高，硝酸钾的得率和纯度都比较低。而采用氯化钾、活性氧化镁和硝酸为原料制备硝酸钾的复分解工艺也已有应用，但主要问题是副产品氯化镁母液中硝酸钾回收困难，导致硝酸钾的得率不够高，且氯化镁纯度较低，达不到工业品的指标要求。此外，还有以氯化钾和硝酸为原料生产硝酸钾，同时副产盐酸的工艺，其缺点是蒸馏分离回收盐酸过程对设备腐蚀性强。
[0004]CN 104445292A公开了一种采用硝酸钙溶液和氯化钾制备硝酸钾并副产氯化钙的方法，通过加入醇类有机溶剂起到溶析结晶作用，来提高硝酸钾得率和纯度，但是醇类会与氯化钙发生络合反应，导致溶剂回收困难，而溶剂的流失会导致环保问题和硝酸钾生产成本增加，且副产的氯化钙缺乏应用市场。
[0005]CN 103601221A公开了一种从拜耳法生产氧化铝的循环母液中提取硝酸钾的方法，钾的来源为拜耳法生产氧化铝过程中铝矿石中的钾，并在铝酸钠溶液中循环富集，采用硝酸钠在强碱性铝酸钠溶液体系中置换硝酸钾，经三级降温、两次重结晶，得到硝酸钾产品，工艺较复杂，且铝矿石中的钾含量不稳定，因而无法成为主流的生产方法。
[0006]由此可见，如何提供一种制备硝酸钾的方法，提升硝酸钾的纯度与得率，并副产质量好、应用价值高的产品，同时原料来源广，生产成本低，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备硝酸钾副产结晶氯化铝的方法，所述方法在提升硝酸钾的纯度与得率的同时副产应用价值高的六水合氯化铝晶体，拓宽了原料的来源，降低了生产成本。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供一种制备硝酸钾副产结晶氯化铝的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)混合氯化钾、水、硝酸铝和/或含氧化铝原料与硝酸溶液的组合，进行加热反应，固液分离后得到硝酸钾母液；
[0011](2)将步骤(1)所得硝酸钾母液进行冷却结晶，固液分离后得到硝酸钾晶体与氯化
铝母液；
[0012](3)将步骤(2)所得硝酸钾晶体依次进行洗涤与烘干，所述洗涤得到的洗涤液回用于步骤(1)；
[0013](4)将步骤(2)所得氯化铝母液进行蒸发浓缩，得到氯化铝浓缩液；
[0014](5)将步骤(4)所得氯化铝浓缩液进行降温结晶，固液分离后得到六水合氯化铝晶体与滤液，所述滤液回用于步骤(1)；
[0015]其中，步骤(3)与步骤(4)不分先后顺序。
[0016]本专利技术中，步骤(3)所述洗涤液和步骤(5)所述滤液回用于步骤(1)的具体操作为：混合氯化钾、洗涤液和/或滤液、水、硝酸铝和/或含氧化铝原料与硝酸溶液的组合，进行加热反应，固液分离后得到硝酸钾母液。
[0017]本专利技术中，氯化钾、洗涤液和/或滤液、水、硝酸铝和/或含氧化铝原料与硝酸溶液的组合混合在一起进行加热反应，硝酸的强酸性和氯离子的络合作用强化了含氧化铝原料的溶解，反应易于进行，提高了效率。
[0018]相较于传统的复分解工艺，本专利技术的主、副产品在水中溶解度随温度的变化差异大，有利于生产出纯度更高的产品；由于全工艺流程中除了蒸除部分水份外，硝酸钾晶体的洗涤液和结晶氯化铝后的滤液均可全部回用，实现了闭路循环，不会造成有用组分或产品的流失，从而提升了主、副产品的得率。同时，因为不需要采用完全蒸发法生产副产品，避免了残留的硝酸钾大量混杂在副产品中，从而提高了副产品结晶氯化铝的纯度。此外，结晶氯化铝可以直接用于精密铸造的硬化剂，也可进一步生产聚合氯化铝，在水质净化中应用广、用量大，还可制备无水氯化铝，在化工行业有着广泛应用，实现了副产品结晶氯化铝的高值化利用。因此，本专利技术提供的方法与传统的复分解工艺相比，不仅主产品硝酸钾得率更高、纯度也更高，而且副产品氯化铝得率高、质量好，应用广泛且利用价值高。
[0019]本专利技术中，步骤(1)所述水的重量，加上硝酸溶液中的水、硝酸铝原料中的水和含氧化铝原料中的水的总重量是氯化钾重量的1.5
‑
3.6倍，例如可以是1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2倍、2.1倍、2.2倍、2.3倍、2.4倍、2.5倍、2.6倍、2.7倍、2.8倍、2.9倍、3.2倍或3.6倍，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0020]优选地，步骤(1)所述硝酸铝和/或硝酸溶液中硝酸根总量与氯化钾的混合比例为n(NO3‑
):n(KCl)＝1:(0.9
‑
1.1)，例如可以是1:0.9、1:0.92、1:0.94、1:0.96、1:0.98、1:1、1:1.02、1:1.04、1:1.06、1:1.08或1:1.1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]本专利技术中，步骤(1)所述硝酸铝既可以是硝酸铝固体，也可以是硝酸铝溶液，只要能够保证所述硝酸铝和/或硝酸溶液中硝酸根总量与氯化钾的混合比例满足n(NO3‑
):n(KCl)＝1:(0.9
‑
1.1)即可，故在此不对硝酸铝溶液的浓度做具体限定。
[0022]本专利技术中，n(NO3‑
):n(KCl)为硝酸根与氯化钾两者物质的量之比。
[0023]优选地，步骤(1)所述含氧化铝原料包括氢氧化铝、铝矾土、高岭土或粉煤灰中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氢氧化铝与铝矾土的组合，铝矾土与高岭土的组合，高岭土与粉煤灰的组合，氢氧化铝、铝矾土与高岭土的组合，或铝矾土、高岭土与粉煤灰的组合。
[0024]优选地，步骤(1)所述硝酸溶液的浓度为20
‑
98wt％，例如可以是20wt％、30wt％、
40wt％、50wt％、60wt％、70wt％、80wt％、90wt％或98wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，步骤(1)所述含氧化铝原料与硝酸溶液的混合比例为n(Al):n(HNO3)＝1:(2.7
‑
3.3)，例如可以是1:2.7、1:2.8、1:2.9、1:3、1:3.1、1:3.2或1:3.3，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为n(Al):n(HNO3)本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备硝酸钾副产结晶氯化铝的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)混合氯化钾、水、硝酸铝和/或含氧化铝原料与硝酸溶液的组合，进行加热反应，固液分离后得到硝酸钾母液；(2)将步骤(1)所得硝酸钾母液进行冷却结晶，固液分离后得到硝酸钾晶体与氯化铝母液；(3)将步骤(2)所得硝酸钾晶体依次进行洗涤与烘干，所述洗涤得到的洗涤液回用于步骤(1)；(4)将步骤(2)所得氯化铝母液进行蒸发浓缩，得到氯化铝浓缩液；(5)将步骤(4)所得氯化铝浓缩液进行降温结晶，固液分离后得到六水合氯化铝晶体与滤液，所述滤液回用于步骤(1)；其中，步骤(3)与步骤(4)不分先后顺序。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述硝酸铝和/或硝酸溶液中硝酸根总量与氯化钾的混合比例为n(NO3‑
):n(KCl)＝1:(0.9
‑
1.1)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含氧化铝原料包括氢氧化铝、铝矾土、高岭土或粉煤灰中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述硝酸溶液的浓度为20
‑
98wt％；优选地，步骤(1)所述含氧化铝原料与硝酸溶液的混合比例为n(Al):n(HNO3)＝1:(2.7
‑
3.3)，进一步优选为n(Al):n(HNO3)＝1:(3
‑
3.1)。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的方式为氯化钾、水、硝酸铝和/或含氧化铝原料与硝酸溶液的组合一并投料混合；优选地，步骤(1)所述混合的方式为水、硝酸铝和/或含氧化铝原料采用一并投料混合，氯化钾或硝酸溶液采用分批投料混合；优选地，步骤(1)所述混合的方式为先混合水、含氧化铝原料与硝酸溶液的组合制取硝酸铝溶液，再混合氯化钾。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述加热反应的温度为80
‑
120℃，进一步优选为90
‑
100℃；优选地，所述加热反应的时间为60
‑
180min，进一步优选为90
‑
120min。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述冷却结晶的温度为
‑
10
‑
10℃；优选地，步骤(2)所述冷却结晶的时间为30
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：武荣成，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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