專利名稱：利用鹽湖鹵水以除鎂方式生產(chǎn)硝酸鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的利用鹽湖鹵水以除鎂方式生產(chǎn)硝酸鉀的方法屬于無機鹽化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國鹽湖鹵水資源豐富，鹽湖鹵水是多元組分的水鹽體系，含有K+、Mg2+、Na+、Cl'SO42' NO3六種自由組分離子的鹽湖鹵水業(yè)內(nèi)稱為六元水鹽體系。硝酸鉀無論附加值和作用，比硫酸鉀、氯化鉀更優(yōu)，是稀缺的優(yōu)質(zhì)綠色鉀肥，在我國和世界上都屬緊缺的二元綠色肥料。目前國際上生產(chǎn)硝酸鉀的方法主要有以下幾種，其各有利弊 ①硝酸鈉一氯化鉀轉(zhuǎn)化法將硝酸鈉和氯化鉀混合，配成適當濃度，在80 90°C進行反應，然后邊蒸發(fā)邊析出氯化鈉，分離出氯化鈉；將母液適當稀釋(防止析出鈉鹽)，再冷卻到5°C左右，析出產(chǎn)品硝酸鉀，粗品經(jīng)離心過濾洗滌后，即得到硝酸鉀，產(chǎn)品經(jīng)重結(jié)晶可得工業(yè)級硝酸鉀。該法的主要優(yōu)點是流程簡單、操作方便、投資少、見效快、產(chǎn)品質(zhì)量好、原料利用率高等，缺點是硝酸鈉價格較高(2300 2500元/t)且資源緊張，副產(chǎn)氯化鈉利用價值和經(jīng)濟價值都較低；另外由于雜質(zhì)在母液中的積累，母液還需定期排放，對硝酸鉀的產(chǎn)率也有影響。因而許多使用該法的生產(chǎn)廠家處于停產(chǎn)、半停產(chǎn)的狀態(tài)。②硝酸銨一氯化鉀轉(zhuǎn)化法硝酸銨和氯化鉀反應生成硝酸鉀和副產(chǎn)物氯化銨，該法也存在雜質(zhì)積累的問題，主要雜質(zhì)為氯化鉀中的氯化鈉，但可隨副產(chǎn)物氯化銨結(jié)晶出來。該法蒸發(fā)能耗低，原料利用率高，氯化銨回收容易，基本無環(huán)境污染，工藝設(shè)備簡單，操作簡便，投資少、見效快。但產(chǎn)品外觀、含量稍差，必須重結(jié)晶以提高產(chǎn)品質(zhì)量。③硝酸一氯化鉀法該法采用的溶劑是氯化鉀和硝酸，在低溫5 10°C和溶劑C5醇存在下硝酸和氯化鉀反應，生成硝酸鉀和鹽酸，使用C5醇作萃取劑分離鹽酸和未反應的硝酸，使反應進行得相當完全，并使生成的硝酸鉀不斷結(jié)晶析出。該流程大部分是對溶劑相的處理，利用水作反萃取劑，經(jīng)洗脫有機溶劑，蒸發(fā)濃縮回收鹽酸，所得鹽酸相當純，并把溶劑/硝酸混合物返回系統(tǒng)循環(huán)使用，但該工藝對設(shè)備要求高，此項工藝國內(nèi)目前正處于研究開發(fā)階段。目前國內(nèi)外生產(chǎn)硝酸鉀用的原料如硝酸鈉、硝酸銨、硝酸是以礦石等原料通過加工得到，氯化鉀主要通過加工鹽湖鹵水得到。但利用六元水鹽體系鹽湖鹵水直接生產(chǎn)硝酸鉀的工藝方法尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種可有效除去鹽湖齒水中Mg2+、Na+、Cl_、S042_離子，利用除鎂后的鹽湖鹵水生產(chǎn)硝酸鉀的工藝方法。本發(fā)明的目的是通過如下工藝方法實現(xiàn)的
(-)原料
原鹵即天然鹽湖中含鉀離子0. 2—0. 35%、鎂離子0. 36—0. 45%、氯離子14一 15%、硫酸根尚子I. 5一2%、硝酸根尚子0. 5一0. 8%、鈉尚子9一10%的齒水。氯化鉀KC1，其K含量換算成K2O后，K2O含量應> 57%。生石灰有效鈣即Ca0%含量> 75. 00%。㈡步驟
⑴制備熟石灰將80目一 160目的粉狀生石灰與淡水按照質(zhì)量體積=lkg:0. 6L的比例混合，混合過程有大量的熱量放出，自然冷卻后為消化后的熟石灰。⑵制備石灰料漿將⑴得到的熟石灰與原鹵按照質(zhì)量體積=lkg:2. 5L的比例混合，混合后的物料加入到容器中，用攪拌器攪拌10 — 20分鐘，得到調(diào)好的石灰料漿。⑶除鎂將⑵得到的石灰料漿按照原鹵石灰料漿=6L: IL-7L: IL的比例加入到 另一容器中，用攪拌器攪拌10 — 20分鐘，之后靜置I一2小時，上層清液用廣泛PH試紙測試，當PH值大于10，該清液即為除鎂、硫后的鹵水，沉降的固體即為廢渣，廢棄。⑷制備成鹵將⑶得到的鹵水倒入盆中，放于室外自然蒸發(fā)，待各離子含量達到如下值時:鐘尚子4. 8一5. 4%、氣尚子12. 5一12. 75%、硝酸根尚子11一12%、納尚子9. 5一10%,即達到成鹵點時，倒入桶內(nèi)貯存，得到除鎂、硫后的成鹵。(5)制備混合液將⑷得到的成鹵加入蒸發(fā)鍋中加熱，待溫度升至45°C時，與氯化鉀按照體積質(zhì)量=26L: IKg-28. 5L: IKg的比例混合，得到混合液。(6)高溫蒸發(fā)將(5)得到的混合液加熱至107°C — 113°C，混合液在蒸發(fā)過程析出大量固體，其即為高溫鹽，待混合液蒸發(fā)失水量在49% — 52%時到達高溫母液點，此時混合液中含鉀離子18 — 20%，硝酸根40— 42%。(7)—次分離將(6)得到的混合液倒入離心機分離45— 70秒鐘，得到的濾液為高溫母液，得到的固體為高溫鹽。(8) 二次分離按照淡水高溫母液=0.09L:1L的比例，往(7)得到的高溫母液中加入淡水，待高溫母液自然冷卻至25°C — 30°C時，倒入離心機分離2— 3分鐘，所得固體為粗硝酸鉀，液體為冷析母液。(9)制備高溫鹽洗滌液為提高鉀鹽的回收率，將⑷得到的成鹵與(6)、(7)得到的高溫鹽按照體積質(zhì)量=2. 94L: IKg的比例混合，用攪拌器攪拌20— 30分鐘后，再用離心機進行分離，所得液體為高溫鹽洗滌液，所得固體為洗滌后高溫鹽，作為廢渣單獨堆放。(W)制備蒸發(fā)母液將⑶得到的高溫鹽洗滌液與(8)得到的冷析母液按照體積比=2. 45L: IL的比例混合，得到蒸發(fā)母液。(11)制備配鉀母液將(IQ)得到的蒸發(fā)母液加入到蒸發(fā)鍋中加熱，待溫度升至45°C —75°C后，將加熱后的蒸發(fā)母液與氯化鉀按照體積質(zhì)量=26L: IKg-28. 5L: IKg的比例混合，得到配鉀母液。(12)制備高溫母液將(11)得到的配鉀母液繼續(xù)加熱至107°C — 113°C，待蒸發(fā)失水量在49% — 52%時，即到達高溫母液點，此時配鉀母液含鉀離子量為18 — 20%，含硝酸根量為40— 42%，將配鉀母液倒入離心機分離45— 70秒鐘，所得濾液為高溫母液，固體為高溫鹽。高溫鹽返回下一循環(huán)的步驟⑶，用于制備高溫鹽洗滌液。(13)冷析結(jié)晶按照淡水高溫母液=0. 09L IL的比例，往(12)所得的高溫母液中加入淡水，待高溫母液自然冷卻至25°C — 30°C時，將其倒入離心機分離2— 3分鐘，所得固體為粗硝酸鉀，液體為冷析母液。冷析母液返回下一循環(huán)的步驟_，用于制備蒸發(fā)母液。
(14)淋洗將(8)、(13)所得的粗硝酸鉀放入離心機中，啟動離心機，在3— 5分鐘內(nèi)連續(xù)加入預先配制好的質(zhì)量百分比為20. 9%—31. 6%的硝酸鉀飽和液，對粗硝酸鉀進行淋洗，力口入量按照硝酸鉀飽和液粗硝酸鉀=0. IL — 0. 15L =IKg的比例進行，淋洗后得到的固體為硝酸鉀濕產(chǎn)品，所得液體為粗硝酸鉀洗滌濾液。粗硝酸鉀洗滌濾液返回下一循環(huán)的步驟(14)，用于洗滌粗硝酸鉀。(15)干燥將(M)得到的硝酸鉀濕產(chǎn)品攤于瓷盤中，置于烘箱，在100 — 110°C溫度下烘干45— 60分鐘，所得即為硝酸鉀干產(chǎn)品。申請人:自2010年10月始，采用上述工藝步驟利用新疆吐魯番地區(qū)的烏尊布拉克鹽湖鹵水生產(chǎn)硝酸鉀，主要物料消耗及技術(shù)經(jīng)濟指標對照結(jié)果如下
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本工藝的優(yōu)勢在于使六元體系鹽湖鹵水資源得到開發(fā)利用，工藝簡單、生產(chǎn)成本低、可操作性強、能耗小等，可得到質(zhì)量較高的副產(chǎn)品氯化鈉。


本發(fā)明的具體工藝方法由以下的流程圖給出
圖I是工藝流程框圖。
具體實施例方式 實施例
如圖I所示，工藝方法如下
(-)原料
原鹵即天然鹽湖中含鉀離子0. 2—0. 35%、鎂離子0. 36—0. 45%、氯離子14一 15%、硫酸根尚子I. 5一2%、硝酸根尚子0. 5一0. 8%、鈉尚子9一10%的齒水。
氯化鉀KC1，其K含量換算成K2O后，K2O含量應> 57%。生石灰有效鈣即Ca0%含量> 75. 00%。㈡步驟
⑴制備熟石灰將80目一 160目的粉狀生石灰與淡水按照質(zhì)量體積=lkg:0. 6L的比例混合，混合過程有大量的熱量放出，自然冷卻后為消化后的熟石灰。⑵制備石灰料漿將⑴得到的熟石灰與原鹵按照質(zhì)量體積=Ikg:2. 5L的比例混合，混合后的物料加入到容器中，用攪拌器攪拌10 — 20分鐘，得到調(diào)好的石灰料漿。⑶除鎂將⑵得到的石灰料漿按照原鹵石灰料漿=6L: IL-7L: IL的比例加入到另一容器中，用攪拌器攪拌10 — 20分鐘，之后靜置I一2小時，上層清液用廣泛PH試紙測試，當PH值大于10，該清液即為除鎂、硫后的鹵水，沉降的固體即為廢渣，廢棄。
⑷制備成鹵將⑶得到的鹵水倒入盆中，放于室外自然蒸發(fā)，待各離子含量達到如下值時鐘尚子4. 8一5. 4%、氣尚子12. 5一12. 75%、硝酸根尚子11一12%、納尚子9. 5一10%,即達到成鹵點時，倒入桶內(nèi)貯存，得到除鎂、硫后的成鹵。(5)制備混合液將⑷得到的成鹵加入蒸發(fā)鍋中加熱，待溫度升至45°C時，與氯化鉀按照體積質(zhì)量=26L: IKg-28. 5L: IKg的比例混合，得到混合液。(6)高溫蒸發(fā)將(5)得到的混合液加熱至107°C — 113°C，混合液在蒸發(fā)過程析出大量固體，其即為高溫鹽，待蒸發(fā)失水量在49% — 52%時到達高溫母液點，此時混合液中含鉀離子18 — 20%，硝酸根40— 42%。(7)—次分離將(6)得到的混合液倒入SS150型離心機分離45— 70秒鐘，得到的濾液為高溫母液，得到的固體為高溫鹽。(8) 二次分離按照淡水高溫母液=0.09L:1L的比例，往(7)得到的高溫母液中加入淡水。待高溫母液自然冷卻至25°C — 30°C時，倒入SS150型離心機分離2— 3分鐘，所得固體為粗硝酸鉀，液體為冷析母液。(9)制備高溫鹽洗滌液為提高鉀鹽的回收率，將⑷得到的成鹵與(6)、(7)得到的高溫鹽按照體積質(zhì)量=2. 94L: IKg的比例混合，用攪拌器攪拌20— 30分鐘后，再用SS150型離心機進行分離，所得液體為高溫鹽洗滌液，所得固體為洗滌后高溫鹽，洗滌后高溫鹽作為廢渣單獨堆放。(W)制備蒸發(fā)母液將⑶得到的高溫鹽洗滌液與(8)得到的冷析母液按照體積比=2. 45L: IL的比例混合，得到蒸發(fā)母液。(11)制備配鉀母液將(IQ)得到的蒸發(fā)母液加入到蒸發(fā)鍋中加熱，待溫度升至45°C —75°C后，將加熱后的蒸發(fā)母液與氯化鉀按照體積質(zhì)量=26L: IKg-28. 5L: IKg的比例混合，得到配鉀母液。(12)制備高溫母液將(11)得到的配鉀母液繼續(xù)加熱至107°C — 113°C，待蒸發(fā)失水量在49% — 52%時，即到達高溫母液點，此時配鉀母液含鉀離子量為18 — 20%，含硝酸根量為40— 42%，將配鉀母液倒入SS150型離心機分離45— 70秒鐘，所得濾液為高溫母液，固體為高溫鹽。高溫鹽返回下一循環(huán)的步驟⑶，用于制備高溫鹽洗滌液。(13)冷析結(jié)晶按照淡水高溫母液=0. 09L IL的比例，往(12)所得的高溫母液中加入淡水。待高溫母液自然冷卻至25°C—30°C時，將其倒入SS150型離心機分離2— 3分鐘，所得固體為粗硝酸鉀，液體為冷析母液。冷析母液返回下一循環(huán)的步驟_，用于制備蒸發(fā)母液。(M)淋洗將(8)、(13)所得的粗硝酸鉀放入SS150型離心機中，啟動離心機，在3— 5分鐘內(nèi)連續(xù)加入預先配制好的質(zhì)量百分比為20. 9%—31. 6%的硝酸鉀飽和液，對粗硝酸鉀進行淋洗，加入量按照硝酸鉀飽和液粗硝酸鉀=0. IL — 0. 15L =IKg的比例進行，淋洗后得到的固體為硝酸鉀濕產(chǎn)品，所得液體為粗鉀洗滌濾液。粗鉀洗滌濾液返回下一循環(huán)的步驟(14)，用于洗滌粗硝酸鉀。
(15)干燥將(M)得到的硝酸鉀濕產(chǎn)品攤于瓷盤中，置于烘箱，在100 — 110°C溫度下烘干45— 60分鐘，所得即為硝酸鉀干產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種利用鹽湖鹵水以除鎂方式生產(chǎn)硝酸鉀的方法，其特征在于所采用的原料如下 原鹵即天然鹽湖中含鉀離子O. 2—0. 35%、鎂離子O. 36—0. 45%、氯離子14一 15%、硫酸根尚子I. 5一2%、硝酸根尚子O. 5一O. 8%、鈉尚子9一10%的齒水； 氯化鉀KC1，其K含量換算成K2O后，K2O含量應> 57% ； 生石灰有效鈣即Ca0%含量> 75. 00%ο
2.一種利用鹽湖鹵水以除鎂方式生產(chǎn)硝酸鉀的方法，其特征在于工藝步驟如下 原料 原鹵即天然鹽湖中含鉀離子O. 2—0. 35%、鎂離子O. 36—0. 45%、氯離子14一 15%、硫酸根尚子I. 5一2%、硝酸根尚子O. 5一O. 8%、鈉尚子9一10%的齒水； 氯化鉀KC1，其K含量換算成K2O后，K2O含量應> 57% ； 生石灰有效鈣即Ca0%含量> 75. 00%, 步驟 ⑴制備熟石灰將80目一 160目的粉狀生石灰與淡水按照質(zhì)量體積=lkg:0. 6L的比例混合，混合過程有大量的熱量放出，自然冷卻后為消化后的熟石灰； ⑵制備石灰料漿將⑴得到的熟石灰與原鹵按照質(zhì)量體積=lkg:2. 5L的比例混合，混合后的物料加入到容器中，用攪拌器攪拌10 — 20分鐘，得到調(diào)好的石灰料漿； ⑶除鎂將⑵得到的石灰料漿按照原鹵石灰料漿=6L: IL-7L: IL的比例加入到另一容器中，用攪拌器攪拌10 — 20分鐘，之后靜置I一2小時，上層清液用廣泛PH試紙測試，當PH值大于10，該清液即為除鎂、硫后的鹵水，沉降的固體即為廢渣，廢棄； ⑷制備成鹵將⑶得到的鹵水倒入盆中，放于室外自然蒸發(fā)，待各離子含量達到如下值時鐘尚子4. 8—5. 4%、氣尚子12. 5—12. 75%、硝酸根尚子11—12%、納尚子9. 5—10%,即達到成鹵點時，倒入桶內(nèi)貯存，得到除鎂、硫后的成鹵； (5)制備混合液將⑷得到的成鹵加入蒸發(fā)鍋中加熱，待溫度升至45°C時，與氯化鉀按照體積質(zhì)量=26L: IKg — 28. 5L: IKg的比例混合，得到混合液； (6)高溫蒸發(fā)將(5)得到的混合液加熱至107°C— 113°C，混合液在蒸發(fā)過程析出大量固體，其即為高溫鹽，待混合液蒸發(fā)失水量在49% — 52%時到達高溫母液點，此時混合液中含鉀離子18 — 20%，硝酸根40— 42% ； (7)—次分離將(6)得到的混合液倒入離心機分離45—70秒鐘，得到的濾液為高溫母液，得到的固體為高溫鹽； (8)二次分離按照淡水高溫母液=0.09L 1L的比例，往(7)得到的高溫母液中加入淡水，待高溫母液自然冷卻至25°C — 30°C時，倒入離心機分離2— 3分鐘，所得固體為粗硝酸鉀，液體為冷析母液； ⑶制備高溫鹽洗滌液為提高鉀鹽的回收率，將⑷得到的成鹵與(6)、(7)得到的高溫鹽按照體積質(zhì)量=2. 94L: IKg的比例混合，用攪拌器攪拌20—30分鐘后，再用離心機進行分離，所得液體為高溫鹽洗滌液，所得固體為洗滌后高溫鹽，洗滌后高溫鹽作為廢渣單獨堆放； (10)制備蒸發(fā)母液將⑶得到的高溫鹽洗滌液與(8)得到的冷析母液按照體積比=2. 45L: IL的比例混合，得到蒸發(fā)母液； (11)制備配鉀母液將(1Φ得到的蒸發(fā)母液加入到蒸發(fā)鍋中加熱，待溫度升至45°C—75°C后，將加熱后的蒸發(fā)母液與氯化鉀按照體積質(zhì)量=26L: IKg-28. 5L: IKg的比例混合，得到配鉀母液； (12)制備高溫母液將(11)得到的配鉀母液繼續(xù)加熱至107°C— 113°C，待蒸發(fā)失水量在49% — 52%時，即到達高溫母液點，此時配鉀母液含鉀離子量為18 — 20%，含硝酸根量為40—42%，將配鉀母液倒入離心機分離45— 70秒鐘，所得濾液為高溫母液，固體為高溫鹽，高溫鹽返回下一循環(huán)的步驟⑶，用于制備高溫鹽洗滌液； (13)冷析結(jié)晶按照淡水高溫母液=0.09L 1L的比例，往(12)所得的高溫母液中加入淡水，待高溫母液自然冷卻至25°C—30°C時，將其倒入離心機分離2— 3分鐘，所得固體為粗硝酸鉀，液體為冷析母液，冷析母液返回下一循環(huán)的步驟(1Φ，用于制備蒸發(fā)母液； (M)淋洗將⑶、(13)所得的粗硝酸鉀放入離心機中，啟動離心機，在3— 5分鐘內(nèi)連續(xù)加入預先配制好的質(zhì)量百分比為20. 9% — 31. 6%的硝酸鉀飽和液，對粗硝酸鉀進行淋洗，加入量按照硝酸鉀飽和液粗硝酸鉀=0. IL-O. 15L =IKg的比例進行，淋洗后得到的固體為硝酸鉀濕產(chǎn)品，所得液體為粗硝酸鉀洗滌濾液，粗硝酸鉀洗滌濾液返回下一循環(huán)的步驟(14)，用于洗滌粗硝酸鉀； (15)干燥將(M)得到的硝酸鉀濕產(chǎn)品攤于瓷盤中，置于烘箱，在100 — 110 °C溫度下烘干45-60分鐘，所得即為硝酸鉀干產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明的利用鹽湖鹵水以除鎂方式生產(chǎn)硝酸鉀的方法屬于無機鹽化工領(lǐng)域。將原料原鹵、氯化鉀、生石灰經(jīng)制備熟石灰、制備石灰料漿、除鎂、制備成鹵、制備混合液、高溫蒸發(fā)、一次分離、二次分離、制備高溫鹽洗滌液、制備蒸發(fā)母液、制備配鉀母液、制備高溫母液、冷析結(jié)晶、淋洗、干燥15個步驟，制得硝酸鉀干產(chǎn)品。本方法的優(yōu)勢在于使六元體系鹽湖鹵水資源得到開發(fā)利用，工藝簡單、生產(chǎn)成本低、可操作性強、能耗小等，可得到質(zhì)量較高的副產(chǎn)品氯化鈉。
文檔編號C01D9/02GK102826575SQ20121037733
公開日2012年12月19日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者馬建玲, 魏廷祥, 謝祥林, 丁朝波, 賀其華, 董銳, 何宏云, 馮躍華, 馬超偉 申請人:新疆安華礦業(yè)投資有限公司