一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝的製作方法

2023-09-21 16:15:55

專利名稱：一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於礦石浸提技術領域，具體涉及一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝。
背景技術：
鉀長石礦中提取鉀肥對於解決世界以及中國的農業鉀肥的需求具有重要戰略意義，一直以來研究的方法很多，主要研究的技術路線有碳酸鉀、石灰等鹼法高溫煅燒法，氟矽酸、氫氟酸、氟化物等與硫酸反應的氟化學方法。鹼法高溫煅燒存在能耗高、綜合利用難度大等難題，而目前的採用氟矽酸、氫氟酸、氟化物等於硫酸反應的氟化學方法也存在氟循環利用的方式、鉀長石中鉀、鋁、矽利用方式的問題。由於目前氟化學法均是採用常壓分解的方式，四氟化矽以及氟化氫易揮發，導致需要循環的氟矽酸、氫氟酸、氟化物等量比較大，從而導致能耗較高，成本高；目前的氟化學法中氟的高效循環利用方式比較複雜，導致對於鉀長石中的鋁、矽的利用的成本高，使目前的氟化學法大規模工業應用存在難度。

本發明針對目前各種鉀長石提取鉀肥的方法提出了一個鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，可以大幅度減少需要循環的氟矽酸、氫氟酸、氟化物量，並綜合利用鉀長石中的鋁、矽，可以大幅度降低成本及能耗，流程及產品系列合理，適合大規模的工業開發。

發明內容
本發明的目的在於提供一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，首次提出了利用鉀長石加壓氟化學法提鉀肥，並綜合利用鉀長石的鋁、矽等成分。本發明硫酸消耗可接近理論消耗，轉化率可達到93%以上，氟矽酸用量少，並可循環利用，反應溫度低，生產能耗小，綜合利用鉀長石礦中的各種成分生產硫酸鉀、氫氧化鋁、石英砂及石膏，提鉀成本低，效益好。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝包括以下步驟:
(1)將原料鉀長石粉、氟矽酸、硫酸、循環稀硫酸分別投入到壓力反應器中反應並均勻攪拌；
(2)將反應後的物料轉入到迴轉窯中完成反應或者經過中間槽進入迴轉窯中完成反應，迴轉窯中產生的氣體及時抽出，並用水吸收穫得含矽膠的氟矽酸溶液，過濾矽膠後獲得氟矽酸溶液返回步驟(I);
(3)反應渣用水浸取後，液固分離得到硫酸鹽溶液，濾液冷卻結晶獲得鉀明礬結晶，濾渣主要為石英渣；
(4)步驟(3)獲得的濾液經冷卻結晶獲得鉀明礬結晶，並液固分離，分離鉀明礬後的濾液為循環稀硫酸返回到步驟(I)進行反應，或者返回步驟(3)浸取；
(5)步驟(4)分離獲得的鉀明礬晶體與石灰、水調漿反應並進行液固分離，獲得含有氫氧化鋁的硫酸鈣沉澱，以及含硫酸鉀的溶液，含硫酸鉀的溶液濃縮結晶獲得硫酸鉀；
(6)步驟(5)獲得的含有氫氧化鋁的硫酸鈣固體，採用氫氧化鈉以及循環母液浸取獲得石膏渣以及鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液冷卻結晶，並液固分離獲得氫氧化鋁結晶，液固分離後的循環母液返回去浸取含有氫氧化鋁的硫酸鈣固體。原料鉀長石粉、氟矽酸、硫酸、循環稀硫酸的重量比為1:(0.1-3):(0.5-1.5):(0.2-2)。所述鉀長石粉中含氧化鉀> 10%，顆粒大小為小於150目；所述氟矽酸的質量濃度為10-40% ;所述硫酸的質量濃度為50-105% ;所述循環稀硫酸中硫酸的質量濃度為1%_15%，為步驟(4)結晶獲得鉀明礬後的濾液。步驟(I)中所述的反應器，反應溫度為105_160°C，壓力為0.02_0.5MPa，反應時間為0.5-5小時,反應所需的熱量通過硫酸稀釋放熱、夾套或者換熱器加熱、預熱硫酸、通入蒸汽加熱方式的一種或多種方式獲得，單個反應器的反應過程為間歇反應。由多個步驟(I)的反應器中反應完的物料連續穩定進入步驟(2)的迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為100-450°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為1-5小時。步驟(3)中反應物料採用水浸取，水浸取的溫度> 50°C，反應物料與浸取水的液固重量比為(1-6):1，浸取時間為0.5-3小時，然後液固分離，獲得主要成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為-15 10°C。步驟(4)中分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:1%_15%，返回步驟(I)中配料反應，或者返回步驟(3)浸取。步驟(5)中採用氧化鈣或者氫氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為4.0-9.0，反應溫度30°C -90°C，反應時間0.5-5小時，反應完成後液固分離，獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。步驟(6)中採用氫氧化鈉加壓浸取步驟(5)獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:120°C _160°C，壓力為:0.05MPa-0.6MPa，浸取時間:0.5_5小時，浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化招的石膏洛中氫氧化招的摩爾比為:1.3-2.0:1 ;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固分離獲得的固體為石膏渣。本發明的顯著優點在於:
(I)本發明所提供的工藝路線不需要高溫煅燒，利用氟化學腐蝕矽氧化物的特性，並大幅度減少需要添加的氟矽酸量，大大節約了生產能耗。(2)本發明採用壓力反應器進行氟化學腐蝕鉀長石，反應器為密閉體系，反應速度大幅度提高，並大幅度減少氟矽酸量，大幅度減少脫水脫氟時的能耗。(3)本發明反應物料中的氟以氟化矽、氟化氫氣體的形式與在迴轉窯內與反應渣最終分離，並被吸收穫得氟矽酸循環利用，反應渣被水浸出後獲得含鋰的硫酸鹽溶液，濾渣主要為可利用石英渣。(4)本發明獲得的含鉀、鋁的硫酸鹽溶液在冷卻結晶後獲得鉀明礬結晶，並進一步與石灰反應或的硫酸 鉀溶液，該硫酸鉀溶液結晶獲得硫酸鉀產品，通過這些步驟可以避免硫酸鉀產品帶入氟，確保產品中的氟雜質達到國標及化肥使用的要求，含鉀、鋁的硫酸鹽溶液在冷卻結晶獲得鉀明礬結晶後的稀硫酸濾液循環返回加壓氟化學反應器中反應，可大幅度減少生產中的硫酸消耗，減少原料消耗，降低成本。(5)本發明所述的工藝可綜合利用鉀長石中的鋁、矽獲得氫氧化鋁產品以及可利用的石英渣，綜合效益好，生產成本低、生產能耗小，無環境汙染隱患等優點。(6)本發明所述工藝鉀長石綜合利用的產品系列規劃合理，適合大規模的鉀長石工業開發。
具體實施例方式本發明的一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，按下面步驟進行:
1)將原料鉀長石粉、氟矽酸、硫酸、循環稀硫酸分別投入到反應器中反應並均勻攪拌；
2)將反應後的物料轉入到迴轉窯中完成反應或者經過中間槽進入迴轉窯中完成反應，迴轉窯中產生的氣體及時抽出，並用水吸收穫得含矽膠的氟矽酸溶液，過濾矽膠後獲得氟矽酸溶液返回步驟1 ;
3)反應渣用水浸取後，液固分離得到硫酸鹽溶液，濾液去冷卻結晶獲得鉀明礬結晶，濾渣主要為含石英渣；
4)步驟3獲得的濾液冷卻結晶獲得鉀明礬結晶，並液固分離，濾液為循環廢酸返回到步驟I進行反應，或者返回步驟3浸取。5)步驟4分離 獲得的鉀明礬晶體與石灰調漿反應並進行液固分離，獲得含有氫氧化鋁的硫酸鈣沉澱，以及含硫酸鉀的溶液，含硫酸鉀的溶液濃縮結晶獲得硫酸鉀。6)步驟5獲得的含有氫氧化鋁的硫酸鈣固體，採用氫氧化鈉浸取獲得石膏渣以及鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液結晶獲得氫氧化鋁結晶，結晶後的母液返回去浸取含有氫氧化鋁的硫酸鈣固體。原料物料重量比為鉀長石:氟矽酸:硫酸:循環稀硫酸=1:(0.1-3):(0.5-1.5):(0.2-2)。所述鉀長石含氧化鉀彡10%，顆粒大小為小於150目；所述氟矽酸濃度為10-40% ；所述硫酸濃度為50-105% ;所述的循環稀硫酸中硫酸濃度為1%_15%，為結晶獲得鉀明礬後的濾液。所述的反應器，反應溫度為:105°C _160°C，壓力為:0.02MPa_0.5MPa，反應時間為:0.5-5小時,反應所需的熱量通過:I)硫酸稀釋放熱、2)夾套或者換熱器加熱、3)預熱硫酸、4)通入蒸汽等加熱方式的一種獲得多種方式獲得。反應器中反應完的物料連續進入步驟2的迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為100-450°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為1-5小時。步驟3反應物料採用水浸取，水浸取的溫度> 50°C，浸取時間為0.5-3小時，然後液固分離，獲得主要為成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液去冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為(_15°C — IO0O0步驟4中分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:1%_15%，返回步驟I中配料反應，或者返回步驟3浸取。步驟5中採用氧化鈣或者氫氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為4.0-9.0，反應溫度30°C -90°C，反應時間0.5-5小時，反應完成後液固分離，獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。步驟6中採用氫氧化鈉加壓浸取步驟5獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:105°C _160°C，壓力為:0.05MPa-0.6MPa，浸取時間:0.5_5小時，浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化鋁的石膏渣中的氫氧化鋁的苛性比值:1.3-2.0:1 ;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固分離獲得的固體為石膏渣。 實施例1:原料物料重量比為鍾長石:氣娃Ife:硫Ife:循環稀硫fe=l:0.5:0.7:0.5，進入到反應器中反應。所述鉀長石含氧化鉀12%，顆粒大小150目；所述氟矽酸濃度為20% ;所述硫酸濃度為98.3% ;所述的循環稀硫酸中硫酸濃度為10%，為結晶獲得鉀明礬後的濾液。所述的反應器，反應溫度為:130°C，壓力為:0.2MPa，反應時間為:3小時，反應所需的熱量通過:1)硫酸稀釋放熱、2)夾套或者換熱器加熱、3)預熱硫酸、4)通入蒸汽等加熱方式的1)、4)兩種方式獲得。反應器中反應完的物料連續進入迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為100-400°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為3小時。迴轉窯反應完的物料採用水浸取，水浸取的溫度60°C，浸取時間為2小時，然後液固分離，獲得主要為成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液去冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為-1o°c。分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:10%，返回反應器中配料反應。採用氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為5.0,反應溫度70°C,反應時間2小時,反應完成後液固分離,獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。採用氫氧化鈉加壓浸取鉀明礬與石灰反應獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:146°C，壓力為:0.6MPa，浸取時間:1小時，浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化鋁的石膏渣中的氫氧化鋁的摩爾比比值:1.8 ;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固分離獲得的固體為石骨洛。

實施例2:原料物料重量比為鉀長石:氟矽酸:硫酸:循環稀硫酸=1:0.25:0.9:0.3，進入到反應器中反應。所述鉀長石含氧化鉀12%，顆粒大小150目；所述氟矽酸濃度為25% ;所述硫酸濃度為90% ;所述的循環稀硫酸中硫酸濃度為5%，為結晶獲得鉀明礬後的濾液。所述的反應器，反應溫度為:120°C，壓力為:0.2MPa，反應時間為:5小時，反應所需的熱量通過:1)硫酸稀釋放熱、2)夾套或者換熱器加熱、3)預熱硫酸、4)通入蒸汽等加熱方式的
2)、4)兩種方式獲得。反應器中反應完的物料連續進入迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為120-400°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為2小時。迴轉窯反應完的物料採用水浸取，水浸取的溫度70 V，浸取時間為1.5小時，然後液固分離，獲得主要為成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液去冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為_5°C。分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:5%，部分返回反應器中配料反應，部分返回浸取。採用氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為6.0,反應溫度80°C,反應時間2小時，反應完成後液固分離,獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。採用氫氧化鈉加壓浸取鉀明礬與石灰反應獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:120°C，壓力為:
0.3MPa，浸取時間:0.5小時，浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化鋁的石膏渣中的氫氧化鋁的摩爾比比值:1.5;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固分離獲得的固體為石骨洛。實施例3、原料物料重量比為鉀長石:氟矽酸:硫酸:循環稀硫酸=1:0.9:0.8:
0.6，進入到反應器中反應。所述鉀長石含氧化鉀13%，顆粒大小150目；所述氟矽酸濃度為30% ;所述硫酸濃度為80% ;所述的循環稀硫酸中硫酸濃度為12%，為結晶獲得鉀明礬後的濾液。所述的反應器，反應溫度為:140°C，壓力為:0.3MPa，反應時間為:2小時，反應所需的熱量通過:1)硫酸稀釋放熱、2)夾套或者換熱器加熱、3)預熱硫酸、4)通入蒸汽等加熱方式的
3)方式獲得。反應器中反應完的物料連續進入迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為100-450°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為3小時。迴轉窯反應完的物料採用水浸取，水浸取的溫度70°C，浸取時間為2小時，然後液固分離，獲得主要為成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液去冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為0°C。分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:12%，返回反應器中配料反應。採用氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為7.0，反應溫度90°C，反應時間2小時，反應完成後液固分離，獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。採用氫氧化鈉加壓浸取鉀明礬與石灰反應獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:140°C，壓力為:0.5MPa，浸取時間:1小時，浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化鋁的石膏渣中的氫氧化鋁的摩爾比比值:1.8 ;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固分離獲得的固體為石膏渣。實施例4、原料物料重量比為鉀`長石:氟矽酸:硫酸:循環稀硫酸=1:1.6:0.7:
0.5，進入到反應器中反應。所述鉀長石含氧化鉀12%，顆粒大小150目；所述氟矽酸濃度為20% ;所述硫酸濃度為98.3% ;所述的循環稀硫酸中硫酸濃度為10%，為結晶獲得鉀明礬後的濾液。所述的反應器，反應溫度為:130°C，壓力為:0.2MPa，反應時間為:3小時，反應所需的熱量通過:I)硫酸稀釋放熱、2)夾套或者換熱器加熱、3)預熱硫酸、4)通入蒸汽等加熱方式的1)、4)兩種方式獲得。反應器中反應完的物料連續進入迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為100-400°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為3小時。迴轉窯反應完的物料採用水浸取，水浸取的溫度60°C，浸取時間為2小時，然後液固分離，獲得主要為成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液去冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為-1o°c。分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:10%，返回反應器中配料反應。採用氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為5.0,反應溫度70°C,反應時間2小時,反應完成後液固分離,獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。採用氫氧化鈉加壓浸取鉀明礬與石灰反應獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:146°C，壓力為:0.6MPa，浸取時間:1小時，浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化鋁的石膏渣中的氫氧化鋁的苛性比值:1.8 ;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固分離獲得的固體為石膏渣。實施例5、原料物料重量比為鉀長石:氟矽酸:硫酸:循環稀硫酸=1:2.5:0.7:
1.5，進入到反應器中反應。所述鉀長石含氧化鉀14%，顆粒大小150目；所述氟矽酸濃度為13% ;所述硫酸濃度為98.3% ;所述的循環稀硫酸中硫酸濃度為7%，為結晶獲得鉀明礬後的濾液。所述的反應器，反應溫度為:135°C，壓力為:0.25MPa，反應時間為:3小時，反應所需的熱量通過:I)硫酸稀釋放熱、2)夾套或者換熱器加熱、3)預熱硫酸、4)通入蒸汽等加熱方式的1)、2)兩種方式獲得。反應器中反應完的物料連續進入迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為100-450°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為3小時。迴轉窯反應完的物料採用水浸取，水浸取的溫度60 V，浸取時間為2小時，然後液固分離，獲得主要為成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液去冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為_6°C。分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:7%，部分返回反應器中配料反應，部分返回浸取。採用氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為8.0,反應溫度70°C,反應時間2小時,反應完成後液固分離,獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。採用氫氧化鈉加壓浸取鉀明礬與石灰反應獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:116°C，壓力為:0.1MPa，浸取時間:1小時，浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化鋁的石膏渣中的氫氧化鋁的摩爾比比值:1.4 ;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固分離獲得的固體為石膏渣。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明 的涵蓋範圍。
權利要求
1.一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:包括以下步驟: (1)將原料鉀長石粉、氟矽酸、硫酸、循環稀硫酸分別投入到壓力反應器中反應並均勻攪拌； (2)將反應後的物料轉入到迴轉窯中完成反應或者經過中間槽進入迴轉窯中完成反應，迴轉窯中產生的氣體及時抽出，並用水吸收穫得含矽膠的氟矽酸溶液，過濾矽膠後獲得氟矽酸溶液返回步驟(I); (3)反應渣用水浸取後，液固分離得到硫酸鹽溶液，濾液冷卻結晶獲得鉀明礬結晶，濾渣主要為石英渣； (4)步驟(3)獲得的濾液經冷卻結晶獲得鉀明礬結晶，並液固分離，分離鉀明礬後的濾液為循環稀硫酸返回到步驟(I)進行反應，或者返回步驟(3)浸取； (5)步驟(4)分離獲得的鉀明礬晶體與石灰、水調漿反應並進行液固分離，獲得含有氫氧化鋁的硫酸鈣沉澱，以及含硫酸鉀的溶液，含硫酸鉀的溶液濃縮結晶獲得硫酸鉀； (6 )步驟(5 )獲得的含有氫氧化鋁的硫酸鈣固體，採用氫氧化鈉以及循環母液浸取獲得石膏渣以及鋁酸鈉溶液，鋁酸鈉溶液冷卻結晶，並液固分離獲得氫氧化鋁結晶，液固分離後的循環母液返回去浸取含有氫氧化鋁的硫酸鈣固體。
2.根據權利要求1所述的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:原料鉀長石粉、氟矽酸、硫酸、循環稀硫酸的重量比為1: (0.1-3): (0.5-1.5): (0.2-2)。
3.根據權利要求1所述的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:所述鉀長石粉中含氧化鉀> 10%，顆粒大小為小於150目；所述氟矽酸的質量濃度為10-40% ;所述硫酸的質量濃度為50-105% ;所述循環稀硫酸中硫酸的質量濃度為1%_15%，為步驟(4)結晶獲得鉀明礬後的濾液。
4.根據權利要求1所述 的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:步驟(I)中所述的反應器，反應溫度為105-160°C，壓力為0.02-0.5MPa，反應時間為0.5-5小時，反應所需的熱量通過硫酸稀釋放熱、夾套或者換熱器加熱、預熱硫酸、通入蒸汽加熱方式的一種或多種方式獲得，單個反應器的反應過程為間歇反應。
5.根據權利要求1所述的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:由多個步驟(I)的反應器中反應完的物料連續穩定進入步驟(2)的迴轉窯內，完成反應物料的脫水與脫氟，迴轉窯內的溫度範圍為100-450°C，物料與熱空氣運動方向為逆流方式，物料的停留時間為1-5小時。
6.根據權利要求1所述的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:步驟(3)中反應物料採用水浸取，水浸取的溫度> 50°C，反應物料與浸取水的液固重量比為(1-6):1，浸取時間為0.5-3小時，然後液固分離，獲得主要成分是二氧化矽的浸取渣，以及主要含硫酸鋁與硫酸鉀的硫酸鹽濾液，該濾液冷卻結晶獲得鉀明礬，冷卻結晶終點溫度為-15 10°C。
7.根據權利要求1所述的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:步驟(4)中分離鉀明礬獲得的濾液含有少量的硫酸以及未結晶完全的硫酸鉀等硫酸鹽，該濾液為循環稀硫酸，其含硫酸濃度為:1%_15%，返回步驟(I)中配料反應，或者返回步驟(3)浸取。
8.根據權利要求1所述的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:步驟(5)中採用氧化鈣或者氫氧化鈣與鉀明礬結晶與水調漿反應，反應的pH範圍為4.0-9.0,反應溫度300C -90°C，反應時間0.5-5小時，反應完成後液固分離，獲得的濾液濃縮結晶獲得硫酸鉀固體產品，獲得的固體為含有氫氧化鋁的硫酸鈣渣。
9.根據權利要求1所述的鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，其特徵在於:步驟(6)中採用氫氧化鈉加壓浸取步驟(5)獲得的含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取反應溫度為:120°C _160°C，壓力為:0.05MPa-0.6MPa,浸取時間:0.5_5小時,浸取過程中總的氫氧化鈉與含有氫氧化招的石膏渣中氫氧化鋁的摩爾比為:1.3-2.0:1 ;浸取後液固分離，獲得的鋁酸鈉溶液通過濃縮、降溫結晶，獲得氫氧化鋁結晶並分離獲得氫氧化鋁產品，母液循環去浸取含有氫氧化鋁的石膏渣，浸取液固 分離獲得的固體為石膏渣。
全文摘要
本發明公開了一種鉀長石加壓酸浸提鉀工藝，由原料鉀長石粉、氟矽酸、硫酸、循環稀硫酸獲得硫酸鉀、氫氧化鋁、石英、石膏等產品。本發明硫酸消耗低，轉化率高，反應溫度低，生產能耗小，綜合利用鉀長石礦中的各種成分，提鉀成本低。
文檔編號C01F11/46GK103193253SQ20131015457
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者曠戈, 林誠, 劉善軍, 郭慧, 林榮英, 羅文斌, 李寶霞 申請人:福州大學