利用燒結法熟料窯窯灰生產氯化鉀的方法
2023-05-31 11:20:31 4
專利名稱：利用燒結法熟料窯窯灰生產氯化鉀的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用燒結法氧化鋁熟料窯窯灰生產氯化鉀的方法，屬鉀鹽生產技術，也屬於對氧化鋁生產流程中的廢棄物料窯灰的再利用技術。
背景技術：
氯化鉀是一種重要的化工、農用原料，用途廣泛。工業上生產氯化鉀的方法有浮選法、分解-浮選聯合法和脫滷法等，所用原料為鉀石鹽礦、光滷石或苦滷。一般地，鉀石鹽礦含KCl10-12％，光滷石含KCl 16～18％、苦滷含KCl 17～20％。鉀石鹽礦、光滷石生產氯化鉀，需要將原料進行粉磨、浮選後，經過一系列分解、除雜等複雜的工序，然後多次蒸發、結晶得到氯化鉀產品，生產工藝流程長，生產原料中氯化鉀含量低，運行成本高，而從苦滷中提取氯化鉀，除了成本偏高以外，還存在氯化鉀收率偏低的弊端。
另一方面，窯灰作為氧化鋁生產流程中收塵系統聚集下來的一種廢棄物被排放，既汙染環境，又其中的有效成份K2O、Na2O、SO42-等廢棄掉，造成一定程度的浪費。
發明內容
本發明的目的在於提供一種利用燒結法氧化鋁熟料窯窯灰生產氯化鉀的方法，充分利用氧化鋁窯灰，變廢為寶，減少廢棄物排放的環境汙染，又降低氯化鉀的生產成本，且流程短，操控方便，利於得到純度較高的氯化鉀產品。
氧化鋁窯灰的主要成份為氯化鉀、硫酸鈉及氯化鈉，其中用來生產氯化鉀的K2O含量為18.3％，折合成KCl為29％，比工業生產KCl的原料鉀石鹽礦(含KCl 12％)，光滷石(含KCl16～18％)、苦滷(含KCl 17～20％)還高，因此，窯灰的品質還有其一定的優越性。
本發明所述的利用燒結法氧化鋁熟料窯窯灰生產氯化鉀的方法，首先將窯灰用蒸餾水浸出，浸出液加入脫硫劑脫硫，對脫硫後的浸出溶液加熱、蒸發、濃縮，進行第一次結晶——CaSO4·0.5H2O，分離晶體，將分離出的一次結晶母液再次進行蒸發濃縮，冷卻得到第二次結晶——氯化鈉，分離結晶將過濾液蒸發、濃縮後加熱至80～99℃成為飽和溶液，加晶種，經冷卻、自然降溫後析出混雜的氯化鉀結晶。
本發明中用蒸餾水浸出的浸出溫度為60～90℃適宜。
脫硫劑為CaCl2BaCl2，脫硫反應溫度控制為40～60℃。
浸出溶液第一次結晶的濃縮體積可以控制為原溶液體積的1/5～4/5，再析出氯化鈉晶體。
晶種為75-150μm的工業氯化鉀，加入量為50～250gKCL/l溶液。
具體過程如下首先將窯灰用蒸餾水在61～95℃浸出，然後冷卻至40～60℃，加入脫硫劑CaCl2除去雜質SO42-。對脫硫後的溶液先加熱、蒸發、濃縮至漿液體積為蒸發、濃縮前體積的1/5～4/5左右，這時有晶體從溶液中析出，析出的晶體為NaCl，純度可以達到90％以上。在90-95℃下分離出氯化鈉晶體，保持母液90-95℃，向其中加入過量工業用氯化鉀，然後冷卻至15-20℃，析出結晶氯化鉀，液固分離，固體用23-24％的飽和或欠飽和氯化鉀溶液淋洗1-2次，將固體在105℃條件下烘乾，得到K2O＞60％的KCl產品。
其中(1)浸出液最小液固比(L/S)的確定取電收塵窯灰用蒸餾水浸出，浸出條件溫度90℃，攪拌速度常速，試驗結果列於下表
由上表可以看出在保證浸出漿液流動度的條件下，窯灰浸出的L/S為1.0±0.1。
(2)除硫將浸出液保溫在40～60℃，時間30分鐘，加入化學純試劑CaCl2進行攪拌。實驗證明第一步脫硫率可以達到50～70％，第二步則可將浸出液中的SO42-脫除至1.0g/l±0.2，即總脫硫率可達到≥90％。脫硫反應的最終產物均為CaSO4·0.5H2O，其粒級D506.526μm，可以作為副產品石膏出售。
(3)蒸發濃縮對脫硫後的溶液加熱95-100℃、蒸發、濃縮至漿液原體積的1/5～4/5，這時有晶體從溶液中析出，析出的晶體經化學分析和物相檢測為NaCl，純度可以達到90％以上，可以作為副產品出售。在95-100℃下分離出NaCl後，保持母液90-95℃，向其中加入過量工業用氯化鉀，然後冷卻至15-20℃，析出結晶氯化鉀。
(4)將結晶氯化鉀液固分離，用23％飽和KCl溶液洗滌氯化鉀晶體1-2次，將晶體在105℃下烘乾，即可得到K2O＞60％的KCl產品。
本發明所生產的氯化鉀產品可達到工業用氯化鉀的標準。
本發明利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，充分利用氧化鋁窯灰，變廢為寶，減少廢棄物排放的環境汙染，又降低氯化鉀的生產成本，窯灰經水浸出、除雜、蒸髮結晶，即可得到產品氯化鉀和副產品氯化鈉以及CaSO4·0.5H2O，且流程短，能耗低，操控方便，利於得到純度較高的氯化鉀產品。
圖1、本發明工藝流程框圖。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1本發明所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，操作如下首先用蒸餾水以液固比0.9在90℃勻速攪拌浸出窯灰，將浸出液保溫在60℃，時間30分鐘，加入化學純試劑CaCl2進行攪拌，除去雜質SO42-，總脫硫率可達到90％，脫硫反應的最終產物均為CaSO4·0.5H2O，其粒級D506.526μm，可以作為副產品出售。
對脫硫後的溶液加熱、蒸發、濃縮至漿液體積為蒸發、濃縮前體積的3/5，這時有晶體從溶液中析出，析出的晶體為NaCl，純度可以達到90％以上，可以作為副產品出售。保持母液95℃，以250gKCL/l的加量，向母液中加入細度為75-150μm的工業氯化鉀做晶種，經冷卻、降溫至15℃後，結晶出氯化鉀晶體，用23％的飽和氯化鉀溶液洗滌一次，過濾烘乾，得到K2O為60％的KCl產品。
實施例2本發明所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，操作如下用蒸餾水以液固比1.0在90℃勻速攪拌浸出窯灰，將浸出液保溫在90℃，時間30分鐘，在該溫度下進行液固分離，向母液中加入化學純試劑CaCl2進行攪拌，除去雜質SO42-，總脫硫率可達到92％，脫硫反應的最終產物均為CaSO4·0.5H2O，其粒級D506.326μm，可以作為副產品出售。
對脫硫後的溶液加熱、蒸發、濃縮至漿液體積為蒸發、濃縮前體積的3/5，這時有晶體從溶液中析出，析出的晶體為NaCl，純度可以達到91％，可以作為副產品出售。保持母液95℃，以200gKCL/l的加量，向母液中加入細度為85-130μm的工業氯化鉀做晶種，經冷卻、降溫至18℃後，結晶出氯化鉀晶體，用24％的飽和氯化鉀溶液洗滌一次，過濾烘乾，得到K2O為61％的KCl產品。
實施例3本發明所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，操作如下用蒸餾水以液固比1.1在90℃勻速攪拌浸出窯灰，將浸出液保溫在90℃，時間30分鐘，在該溫度下進行液固分離，向母液中加入化學純試劑CaCl2進行攪拌，除去雜質SO42-，總脫硫率可達到≥90％，脫硫反應的最終產物均為CaSO4·0.5H2O，其粒級D507.523μm，可以作為副產品出售。
對脫硫後的溶液加熱、蒸發、濃縮至漿液體積為蒸發、濃縮前體積的1/5，這時有晶體從溶液中析出，析出的晶體為NaCl，純度可以達到90％，可以作為副產品出售。保持母液95℃，以50gKCL/l的加量，向母液中加入細度為100-140μm的工業氯化鉀做晶種，經冷卻、降溫至20℃後，結晶出氯化鉀晶體，用23％的飽和氯化鉀溶液洗滌兩次，過濾烘乾，得到K2O為62％的KCl產品。
實施例4本發明所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，操作如下用蒸餾水以液固比1.1在90℃勻速攪拌浸出窯灰，將浸出液保溫在95℃，時間30分鐘，在該溫度下進行液固分離，向母液中加入化學純試劑CaCl2進行攪拌，除去雜質SO42-，總脫硫率可達到90.8％，脫硫反應的最終產物均為CaSO4·0.5H2O，其粒級D508.436μm，可以作為副產品出售。
對脫硫後的溶液加熱、蒸發、濃縮至漿液體積為蒸發、濃縮前體積的2/5，這時有晶體從溶液中析出，析出的晶體為NaCl，純度可以達到90.45％。保持母液93℃，以70gKCL/l的加量，向母液中加入細度為75-150μm的工業氯化鉀做晶種，經冷卻、降溫至20℃後，結晶出氯化鉀晶體，用23％的飽和氯化鉀溶液洗滌一次，過濾烘乾，得到K2O為62.5％的KCl產品。
權利要求
1.一種利用燒結法氧化鋁熟料窯窯灰生產氯化鉀的方法，其特徵在於首先將窯灰用蒸餾水浸出，浸出液加入脫硫劑脫硫，對脫硫後的浸出溶液加熱、蒸發、濃縮，進行第一次結晶，分離晶體，將分離出的一次結晶母液再次進行蒸發濃縮，冷卻得到第二次結晶，分離結晶將過濾液蒸發、濃縮後加熱至80～99℃成為飽和溶液，加晶種，經冷卻、自然降溫後析出混雜的氯化鉀結晶。
2.根據權利要求1所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，其特徵在於用蒸餾水浸出的浸出溫度為61～90℃。
3.根據權利要求1所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，其特徵在於脫硫劑為CaCl2，溫度40～60℃。
4.根據權利要求1所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，其特徵在於浸出溶液第一次結晶的濃縮體積為原溶液體積的1/5～4/5。
5.根據權利要求1所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，其特徵在於晶種為75-150μm的工業氯化鉀，加入量為50～250gKCL/l溶液。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，其特徵在於用80～98℃飽和KCl溶液攪拌混雜的氯化鉀晶體，得到粗氯化鉀晶體。
7.根據權利要求6所述的利用氧化鋁窯灰生產氯化鉀的方法，其特徵在於用29％飽和氯化鉀溶液淋洗粗氯化鉀晶體，得到氯化鉀成品。
全文摘要
本發明涉及一種利用燒結法氧化鋁熟料窯窯灰生產氯化鉀的方法，屬鉀鹽生產技術，首先將窯灰用蒸餾水浸出，浸出液加入脫硫劑脫硫，對脫硫後的浸出溶液加熱、蒸發、濃縮，進行第一次結晶，分離晶體，將分離出的一次結晶母液再次進行蒸發濃縮，冷卻得到第二次結晶，分離結晶將過濾液蒸發、濃縮後加熱至80～99℃成為飽和溶液，加晶種，經冷卻、自然降溫後析出混雜的氯化鉀結晶。充分利用氧化鋁窯灰，變廢為寶，減少廢棄物排放的環境汙染，又降低氯化鉀的生產成本，窯灰經水浸出、除雜、蒸髮結晶，即可得到產品氯化鉀和副產品氯化鈉以及CaSO
文檔編號B09B3/00GK101066768SQ20071001564
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月25日 優先權日2007年5月25日
發明者潘明亮, 戚麗娜, 王軍堂, 李海榮 申請人:山東鋁業股份有限公司