專利名稱：一種生產硝酸鉀并聯(lián)產氯化銨和硝酸銨的方法
技術領域：
本發(fā)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(yè)上用作黑火藥的氧化劑，玻璃生 產清潔劑、陶瓷釉、醫(yī)藥及金屬淬火劑。也是農業(yè)最好的鉀氮肥。目前高科技
農業(yè)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(fā)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(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于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(lián)產出其他具有經濟價值的產品。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案
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(xù)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 溶液用于生產硝酸鉀、堿式碳酸鋅、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；然后將濾液升溫至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)沉淀(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并加熱至 65 95。C置換出銅(Cu)、鎘(Cd)和鉛(Pb)等重金屬，三次過濾得到精制的 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
往上述精制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(xù) 冷凍至-10 -3CTC得結晶2，將結晶l和2合并洗滌得到農用硝酸鉀產品，再
次溶解、重結晶得工業(yè)級硝酸鉀產品。
硝酸鉀生產原理Zn(NO丄+ 2KC1 = 2KN03 + ZnCl2 (制硝酸鉀)
3、 生產堿式碳酸鋅和含鉀氯化銨
將上述冷凍后的母液(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)可制得堿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復合肥)。
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中精制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)，過濾沉淀物得到成品堿式碳酸鋅產品，再通過洗滌干燥達 到工業(yè)級堿式碳酸鋅產品，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(yè)級硝酸鉀產品；
往上述分離硝酸鉀后的溶液中加入含硝酸銨的濾液，濃縮至。B^:42 48后， 40 8(TC冷卻結晶，固液分離得到含鉀氯化銨產品，往上述分離氯化銨后的濾 液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環(huán)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(fā)明的優(yōu)點是
1、 本發(fā)明采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(lián)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、 采用循環(huán)操作，母液均循環(huán)用于生產，能耗低、生產成本低。本發(fā)明所得產品純度高，符合國家標準，且無環(huán)境污染。


圖1為鋅灰中和工藝流程圖，
圖2為硝酸鋅溶液制取硝酸鉀工藝流程圖， 圖3為氯化鋅溶液制堿式碳酸鋅工藝流程圖， 圖4為鋅灰中和法制取堿式碳酸鋅工藝流程圖， 圖5為硝酸銨溶液制取工業(yè)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， 將除鐵完全后的溶液加堿式碳酸鋅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，洗滌水合并至步驟l洗滌 水中。
3、 將步驟2中最終所得濾液置于反應釜中進行除銅、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，待完全置換好后過濾，濾 渣回收利用，濾液為精制硝酸鋅溶液。
4、 將步驟3所得的精制硝酸鋅溶液置于反應釜中，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，將溶解后的溶液過濾，濾渣作復合 肥生產原料使用，濾液常溫冷卻得結晶l，繼續(xù)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干后包裝得農用 硝酸鉀產品，重結晶得工業(yè)硝酸鉀，洗滌水用于氯化鉀溶解。
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，可制得堿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復合肥)。
6、 將步驟3中所得精制硝酸鋅溶液置于反應釜中，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，將反應后的溶液過濾， 濾渣用清水洗滌三次，再送烘干得到堿式碳酸鋅產品，洗滌水可以循環(huán) 使用，待濃度高時合并至濾液中(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(yè)級硝 酸鉀產品；往上述分離硝酸鉀后的溶液中加入硝酸銨濾液濃縮(fe二48) 后，冷卻結晶，溫度t二80。C,固液分離得到含鉀氯化銨產品。
8、 往上述分離氯化銨后的濾液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環(huán)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， 將除鐵完全后的溶液加堿式碳酸鋅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，洗滌水合并至步驟l洗滌水中。
3、 將步驟2中最終所得濾液置于反應釜中進行除銅、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，待完全置換好后過濾，濾渣回收利用， 濾液為精制硝酸鋅溶液。
4、 將步驟3所得的精制硝酸鋅溶液置于反應釜中，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，將溶解后的溶液過濾，濾渣作復合 肥生產原料使用，濾液常溫冷卻得結晶l，繼續(xù)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干后包裝得農用 硝酸鉀產品，重結晶得工業(yè)硝酸鉀，洗滌水用于氯化鉀溶解。
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，可制得堿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復合肥)。6、 將步驟3中所得精制硝酸鋅溶液置于反應釜中，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，將反應后的溶液過濾，濾 渣用清水洗滌三次，再送烘干得到堿式碳酸鋅產品，洗滌水可以循環(huán)使 用，待濃度高時合并至濾液中(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(yè)級 硝酸鉀產品；往上述分離硝酸鉀后的溶液中加入硝酸銨濾液濃縮CB^二42) 后，冷卻結晶，溫度4(TC，固液分離得到含鉀氯化銨產品。
8、 往上述分離氯化銨后的濾液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環(huán) 生產。
權利要求
1、一種生產硝酸鉀并聯(lián)產氯化銨和硝酸銨的方法，其特征在于包括以下具體步驟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，然后將濾液升溫至65～95℃，再加入高錳酸鉀氧化二價鐵得到氫氧化鐵沉淀，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并加熱至65～95℃置換出銅、鎘等重金屬，三次過濾得到精制的硝酸鋅溶液備用；b、將上述精制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(xù)冷凍至-10～-30℃得結晶2，將結晶1和2合并洗滌得到農用硝酸鉀產品，再次溶解、重結晶得工業(yè)級硝酸鉀產品；c、將上述冷凍后的母液配入適量的碳化氨水可制得堿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中精制的硝酸鋅溶液中加入碳化氨水，過濾沉淀物得到成品堿式碳酸鋅產品，再通過洗滌干燥達到工業(yè)級堿式碳酸鋅產品，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(yè)級硝酸鉀產品；往上述分離硝酸鉀后的溶液中加入含硝酸銨的濾液，濃縮至°B/e＝42～48后，40～80℃冷卻結晶，固液分離得到含鉀氯化銨產品，往上述分離氯化銨后的濾液中加入氯化鉀，再去冷卻結晶，實現循環(huán)生產。
2、 根據權利要求1所述的一種生產硝酸鉀并聯(lián)產氯化銨和硝酸銨的方法， 其特征在于所述步驟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并聯(lián)產氯化銨和硝酸銨的方 法，其特征在于所述步驟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并聯(lián)產氯化銨和硝酸銨的方 法，其特征在于所述步驟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并聯(lián)產氯化銨和硝酸銨的方 法，其特征在于所述步驟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(fā)明利用硝酸與鋅灰中和后過濾，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，硝酸鋅溶液用于生產硝酸鉀、堿式碳酸鋅、氯化銨和硝酸銨等產品；本發(fā)明安全、高效、能耗低并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(yōu)先權日2009年4月29日
發(fā)明者余榮華 申請人:余榮華