一種生產硝酸鉀並聯產氯化銨和硝酸銨的方法

2023-05-31 10:29:36

專利名稱：一種生產硝酸鉀並聯產氯化銨和硝酸銨的方法
技術領域：
本發明專利涉及無機化工生產領域，具體涉及硝酸鉀和硝酸銨的生產方法。
背景技術：
硝酸鉀產品是一種重要無機鹽，它在工業上用作黑火藥的氧化劑，玻璃生 產清潔劑、陶瓷釉、醫藥及金屬淬火劑。也是農業最好的鉀氮肥。目前高科技
農業大力推廣使用硝酸鉀，全國年用量約50萬噸。其生產方法很多，包括復分 解法NH4N0:i+ KC1—KN03+ NH4C1，該工藝是本發明專利的前身，國內硝酸鉀生 產廠家60%以上用該方法生產；直接法,4N03+KC1—KN03+HC1，該方法生成的低 濃度鹽酸沒有市場，生產中用到的萃取劑異戊醇在使用過程中有爆炸的危險； 離子交換法R.. NE>+KC1—R.. K+ NH4C1， R.. K+ NH4N03—KN03+ R. NHJ亥方法能耗 比較高，廢水氯化銨濃度較低，很難回收。

發明內容
本發明的目的在於解決上述現有技術的不足，提供一種安全、高效、能耗 低的生產硝酸鉀的方法，本方法還能聯產出其他具有經濟價值的產品。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案
將一定量的硝酸與含氧化鋅的鋅灰中和到PH值為微酸性，過濾，濾渣留用 繼續提取其它貴金屬元素，濾液先加高錳酸鉀除去鐵，再加入等摩爾或過量的 鋅粉將銅、鎘等重金屬置換出來，過濾得到純度比較高的硝酸鋅溶液，硝酸鋅 溶液用於生產硝酸鉀、鹼式碳酸鋅、氯化銨和硝酸銨產品，具體操作步驟如下 1、生產硝酸鋅溶液
將含氧化鋅的鋅灰與稀硝酸(HN03)中和至微酸性，得到硝酸鋅(Zn(N03)2) 中和液，濾出酸不溶物；然後將濾液升溫至65 95。C，再加入高錳酸鉀(KMn04) 氧化二價鐵得到氫氧化鐵(Fe(0H)3)沉澱(加入的高錳酸鉀與鐵的摩爾比為l:3)， 二次過濾除去二氧化錳及鐵；向二次濾液中加入等摩爾或過量的鋅粉並加熱至 65 95。C置換出銅(Cu)、鎘(Cd)和鉛(Pb)等重金屬，三次過濾得到精製的 硝酸鋅(Zn(N03)2)溶液備用。
硝酸鋅溶液生產原理ZnO+2HN03 二 Zn(N03)2 +H20 (中和反應) 2KMnOi + 6Fe(N03)2 + 5H20 = 3Fe(N0:,):, + 2Mn02 + 2跳,+ 3Fe (OH) 3+HN03 (除 鐵)
Cu(N03)2+Cd(N0:i)2+Pb(N03)2+3Zn = 3Zn(N03)2+ Cu+ Cd+ Pb (除重金屬)
2、 生產硝酸鉀
往上述精製的硝酸鋅溶液加入氯化鉀(氯化鉀與硝酸鋅的摩爾比為2: 1)加
熱溶解形成ck^5.0 6.2mol/L的溶液此為母液，常溫冷卻得結晶1，母液繼續 冷凍至-10 -3CTC得結晶2，將結晶l和2合併洗滌得到農用硝酸鉀產品，再
次溶解、重結晶得工業級硝酸鉀產品。
硝酸鉀生產原理Zn(NO丄+ 2KC1 = 2KN03 + ZnCl2 (制硝酸鉀)
3、 生產鹼式碳酸鋅和含鉀氯化銨
將上述冷凍後的母液(含ZnCl》配入適量的碳化氨水(ZnCl2與碳化氨水的 摩爾比例為1:1)可製得鹼式碳酸鋅和氯化銨溶液(含有少量的KN03)，將此溶 液濃縮至'化f40 45，再冷卻到3(TC 70。C結晶得含鉀氯化銨產品(N. K複合肥)。
生產原理NH3 + NH4HC03 = (NH4)2C03 (碳化氨水)
3ZnCl2 + 3(NH》2C03+ 3 H20 = ZnC03. 2Zn (OH) 2. H20 + 2C02 + 6 NH4C1 (制碳
酸鋅)
4、 生產硝酸銨
往步驟1中精製的硝酸鋅溶液中加入碳化氨水(硝酸鋅與碳化氨水的摩爾 比為0.75 2:1)，過濾沉澱物得到成品鹼式碳酸鋅產品，再通過洗滌乾燥達 到工業級鹼式碳酸鋅產品，含硝酸銨的濾液用作硝酸鉀生產的原料；
往上述含硝酸銨的濾液中加入等摩爾的氯化鉀原料，加熱溶解形成 C^4.0 6.0mol/L溶液，冷卻結晶，當溫度為10 4(TC停止冷卻，分離得到粗 品硝酸鉀產品，再洗滌達到農用級硝酸鉀標準，重結晶得到工業級硝酸鉀產品；
往上述分離硝酸鉀後的溶液中加入含硝酸銨的濾液，濃縮至。B^:42 48後， 40 8(TC冷卻結晶，固液分離得到含鉀氯化銨產品，往上述分離氯化銨後的濾 液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環生產。
生產原理3Zn (N03) 2+3 (NH4) 2C03+3H20= ZnC03. 2Zn (OH) 2. H20+2C02 +6 NH4N0:i (制碳酸鋅)
腳0:! + KC1 二 跳 + NH4C1 本發明的優點是
1、 本發明採用的原料鋅灰與硝酸等，均廉價易得，來源廣泛，原料成本 低。
2、 本方法生產效率高，操作簡單，原料利用率高，所得的主產物和聯帶 產物均有很高的經濟價值，且應用廣泛，避免原料的浪費。
3、 採用循環操作，母液均循環用於生產，能耗低、生產成本低。本發明所得產品純度高，符合國家標準，且無環境汙染。


圖1為鋅灰中和工藝流程圖，
圖2為硝酸鋅溶液製取硝酸鉀工藝流程圖， 圖3為氯化鋅溶液制鹼式碳酸鋅工藝流程圖， 圖4為鋅灰中和法製取鹼式碳酸鋅工藝流程圖， 圖5為硝酸銨溶液製取工業硝酸鉀工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1:
1、 將40% (質量百分比)稀硝酸3500公升，置入5000公升耐酸反應釜中， 開啟攪拌機慢慢加入鋅灰(含Zn0約44%，質量百分比)2580Kg中和至 pH值為4， 4(TC保溫30分鐘，過濾，濾渣用少量清水洗滌，得含硝酸 鋅洗滌液作稀釋硝酸用。
2、 將濾液加入反應釜中升溫到95"C，溶液中鐵離子含量為0. 3M，加入高 錳酸鉀除鐵，高錳酸鉀含量為0. 1M，整個除鐵反應保溫3小時左右， 將除鐵完全後的溶液加鹼式碳酸鋅9Kg中和至pH=8水解產生的酸液， 過濾，濾液存儲待用，濾渣用少量清水洗滌，洗滌水合併至步驟l洗滌 水中。
3、 將步驟2中最終所得濾液置於反應釜中進行除銅、隔和鉛等雜質，測定 溶液中銅、隔和鉛雜質含量均為為0. 17M，加入鋅粉95'C保溫置換2 小時，加入的鋅粉在溶液中的含量為0.51M，待完全置換好後過濾，濾 渣回收利用，濾液為精製硝酸鋅溶液。
4、 將步驟3所得的精製硝酸鋅溶液置於反應釜中，根據氯化鉀與硝酸鐸的 摩爾比為2: 1加入氯化鉀(質量含量98%)，升溫到105'C度左右將氯化 鉀完全溶解，溶液中CKei=5. Omol/L，將溶解後的溶液過濾，濾渣作複合 肥生產原料使用，濾液常溫冷卻得結晶l，繼續冷卻到-30。C得結晶2， 結晶體通過離心機分離，結晶1和2即為硝酸鉀粗品，用清水洗滌至氯 離子達標(CP/c)《0. 5%)即可，將合格的半成品硝酸鉀烘乾後包裝得農用 硝酸鉀產品，重結晶得工業硝酸鉀，洗滌水用於氯化鉀溶解。
5、 將步驟4中冷卻至-3(TC的溶液(含ZnCl2)，配入碳化氨水，ZnCl2與碳 化氨水的摩爾比為1: 1，可製得鹼式碳酸鋅和氯化銨溶液，將此溶液 濃縮至fe二45，再冷卻到30。C結晶得含鉀氯化銨產品(N.K複合肥)。
6、 將步驟3中所得精製硝酸鋅溶液置於反應釜中，加入碳化氨水，硝酸鋅與碳化氨水的摩爾比為0. 75 : 1，反應1小時，將反應後的溶液過濾， 濾渣用清水洗滌三次，再送烘乾得到鹼式碳酸鋅產品，洗滌水可以循環 使用，待濃度高時合併至濾液中(含硝酸銨)。
7、 往步驟6中所得含硝酸銨的濾液中加入等摩爾的氯化鉀原料，加熱溶解 形成CKc^4.0mol/L溶液，冷卻結晶，當溫度為4(TC停止冷卻，分離得到 粗品硝酸鉀產品，再洗滌達到農用級硝酸鉀標準，重結晶得到工業級硝 酸鉀產品；往上述分離硝酸鉀後的溶液中加入硝酸銨濾液濃縮(fe二48) 後，冷卻結晶，溫度t二80。C,固液分離得到含鉀氯化銨產品。
8、 往上述分離氯化銨後的濾液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環生 產。
實施例2:
1、 將40%稀硝酸3500公升，置入5000公升耐酸反應釜中，開啟攪拌機 慢慢加入鋅灰(含ZnO約44%,質量百分比)2580Kg中和至pH值為6， 4CTC保溫30分鐘，過濾，濾渣用少量清水洗滌，得含硝酸鋅洗滌液作稀 釋硝酸用。
2、 將濾液加入反應釜中升溫到65°C，溶液中鐵離子含量為0.3M，加入 高錳酸鉀除鐵，高猛酸鉀含量為O. 1M，整個除鐵反應保溫3小時左右， 將除鐵完全後的溶液加鹼式碳酸鋅9Kg中和水解產生的酸液，過濾，濾 液存儲待用，濾渣用少量清水洗滌，洗滌水合併至步驟l洗滌水中。
3、 將步驟2中最終所得濾液置於反應釜中進行除銅、隔和鉛等雜質，測 定溶液中銅、隔和鉛等雜質含量均為0. 17M，加入鋅粉65'C保溫置換2 小時，加入的鋅粉含量為0. 7M，待完全置換好後過濾，濾渣回收利用， 濾液為精製硝酸鋅溶液。
4、 將步驟3所得的精製硝酸鋅溶液置於反應釜中，根據氯化鉀與硝酸鋅 的摩爾比為2: 1加入氯化鉀(質量含量98%)，升溫到95。C度左右將氯化 鉀完全溶解，溶液中CK(;1=6.2m0l/L，將溶解後的溶液過濾，濾渣作複合 肥生產原料使用，濾液常溫冷卻得結晶l，繼續冷卻到-l(TC得結晶2， 結晶體通過離心機分離，結晶1和2即為硝酸鉀粗品，用清水洗滌至氯 離子達標(CP/。《0. 5%)即可，將合格的半成品硝酸鉀烘乾後包裝得農用 硝酸鉀產品，重結晶得工業硝酸鉀，洗滌水用於氯化鉀溶解。
5、 將步驟4中冷卻至-l(TC的母液(含ZnCl》，配入碳化氨水，ZnCL與 碳化氨水的摩爾比為1:1，可製得鹼式碳酸鋅和氯化銨溶液，將此溶液 濃縮至"B、二40，再冷卻到70。C結晶得含鉀氯化銨產品(N.K複合肥)。6、 將步驟3中所得精製硝酸鋅溶液置於反應釜中，加入碳化氨水，硝酸
鋅與碳化氨水的摩爾比為2 : 1，反應1小時，將反應後的溶液過濾，濾 渣用清水洗滌三次，再送烘乾得到鹼式碳酸鋅產品，洗滌水可以循環使 用，待濃度高時合併至濾液中(含硝酸銨)。
7、 將步驟6中所得含硝酸銨的濾液中加入等摩爾的氯化鉀原料，加熱溶 解形成CKc;F6.0mol/L溶液，冷卻結晶，當溫度為l(TC停止冷卻，分離得 到粗品硝酸鉀產品，再洗滌達到農用級硝酸鉀標準，重結晶得到工業級 硝酸鉀產品；往上述分離硝酸鉀後的溶液中加入硝酸銨濾液濃縮CB^二42) 後，冷卻結晶，溫度4(TC，固液分離得到含鉀氯化銨產品。
8、 往上述分離氯化銨後的濾液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環 生產。
權利要求
1、一種生產硝酸鉀並聯產氯化銨和硝酸銨的方法，其特徵在於包括以下具體步驟a、將含氧化鋅的鋅灰與稀硝酸中和至微酸性，得到硝酸鋅中和液，濾出酸不溶物，然後將濾液升溫至65～95℃，再加入高錳酸鉀氧化二價鐵得到氫氧化鐵沉澱，二次過濾除去二氧化錳及鐵，向二次濾液中加入等摩爾或過量的鋅粉並加熱至65～95℃置換出銅、鎘等重金屬，三次過濾得到精製的硝酸鋅溶液備用；b、將上述精製的硝酸鋅溶液加入氯化鉀加熱溶解形成CKCl＝5.0~6.2mol/L的溶液此為母液，常溫冷卻得結晶1，母液繼續冷凍至-10～-30℃得結晶2，將結晶1和2合併洗滌得到農用硝酸鉀產品，再次溶解、重結晶得工業級硝酸鉀產品；c、將上述冷凍後的母液配入適量的碳化氨水可製得鹼式碳酸鋅和氯化銨溶液，將此溶液濃縮至°B/e＝40～45，再冷卻到30℃～70℃結晶得含鉀氯化銨產品；d、往步驟a中精製的硝酸鋅溶液中加入碳化氨水，過濾沉澱物得到成品鹼式碳酸鋅產品，再通過洗滌乾燥達到工業級鹼式碳酸鋅產品，含硝酸銨的濾液用作硝酸鉀生產的原料；往上述含硝酸銨的濾液中加入等摩爾的氯化鉀原料，加熱溶解形成CKCl＝4.0～6.0mol/L溶液，冷卻結晶，當溫度為10～40℃停止冷卻，分離得到粗品硝酸鉀產品，再洗滌達到農用級硝酸鉀標準，重結晶得到工業級硝酸鉀產品；往上述分離硝酸鉀後的溶液中加入含硝酸銨的濾液，濃縮至°B/e＝42～48後，40～80℃冷卻結晶，固液分離得到含鉀氯化銨產品，往上述分離氯化銨後的濾液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環生產。
2、 根據權利要求1所述的一種生產硝酸鉀並聯產氯化銨和硝酸銨的方法， 其特徵在於所述步驟a中加入的高錳酸鉀與鐵的摩爾比1: 3。
3、 根據權利要求1或2所述的一種生產硝酸鉀並聯產氯化銨和硝酸銨的方 法，其特徵在於所述步驟b中氯化鉀與硝酸鋅的摩爾比為2: 1。
4、 根據權利要求1或2所述的一種生產硝酸鉀並聯產氯化銨和硝酸銨的方 法，其特徵在於所述步驟c中ZnCl2與碳化氨水的摩爾比例為1 : 1。
5、 根據權利要求1或2所述的一種生產硝酸鉀並聯產氯化銨和硝酸銨的方 法，其特徵在於所述步驟d中硝酸鋅與碳化氨水的摩爾比為O. 75 2 : 1。
全文摘要
本發明利用硝酸與鋅灰中和後過濾，濾液加高錳酸鉀除去鐵，再加入鋅粉將銅、鎘等重金屬置換出來，過濾得到純度比較高的硝酸鋅溶液，硝酸鋅溶液用於生產硝酸鉀、鹼式碳酸鋅、氯化銨和硝酸銨等產品；本發明安全、高效、能耗低並能同時生產幾種具有經濟價值的產品。
文檔編號C01D9/00GK101544386SQ20091009808
公開日2009年9月30日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者餘榮華 申請人:餘榮華