本發(fā)明屬于堿制備
技術領域：
，具體地講，涉及一種氫氧化鉀的制備方法。
背景技術：
：我國是一個農(nóng)業(yè)大國，鉀肥作為一種重要的戰(zhàn)略農(nóng)資，事關國家的糧食供給安全。目前，我國農(nóng)作物鉀肥市場年需求量約為460萬噸(以K2O計)，加上工業(yè)用鉀和合理庫存，總的鉀鹽年需用量約為649萬噸。預計到2020年，我國僅農(nóng)作物鉀肥市場需求量就可達到1000萬噸。目前，我國鉀肥生產(chǎn)能力有限，年生產(chǎn)量僅為320萬噸左右(以K2O計)，無法滿足國內(nèi)市場的需求，每年鉀肥需求量的30％左右需要進口；同時，我國水溶性鉀鹽資源嚴重短缺，鉀資源總體儲量以K2O計為1.36億噸，僅占全球儲量的1.64％。我國富鉀巖石(即以K2O計時，含鉀量不低于8％的硅酸鹽類礦物)資源十分豐富，具有種類多、分布范圍廣等特點，在火山巖、沉積巖、變質巖中都有存在，含鉀巖石分布廣泛，具有發(fā)展鉀肥的有利條件。如南方的貴州地區(qū)含鉀巖石礦點就有近百個，有十余個礦點的儲量達到千萬噸以上，僅銅仁礦帶的儲量就超過50億噸。隨著鉀肥產(chǎn)能的逐步擴大，40年后，我國水溶性鉀礦將面臨資源枯竭的嚴重問題。據(jù)相關專家預計，僅貴州萬山不可溶鉀巖資源，至少可以開采500年。因此，利用富鉀巖石資源生產(chǎn)鉀肥勢在必行。目前，利用富鉀巖石制備氫氧化鉀的工藝幾乎沒有報道，在僅有的報道中，氫氧化鉀也是作為一種中間產(chǎn)物，用于制備硝酸鉀、氯化鉀等鉀鹽。同時，在上述以氫氧化鉀作為中間產(chǎn)物的制備工藝中，均需采用水為反應介質，且反應需在高于100℃以上的堿溶液體系進行，由此產(chǎn)生的水蒸氣在反應設備內(nèi)部造成了很大的蒸汽壓，因此所用設備需為耐高壓、耐高溫、耐堿腐蝕的設備，這極大地增加了設備成本，且高壓的制備工藝也存在著一定的操作風險。技術實現(xiàn)要素：為解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供了一種氫氧化鉀的制備方法，其以富鉀巖石為原料，通過兩次浸取即可獲得氫氧化鉀水溶液，工藝簡單、能耗低、且綠色環(huán)保。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下的技術方案：一種氫氧化鉀的制備方法，包括步驟：A、將氫氧化物加熱至不超過300℃進行熔融，獲得熔融物；B、將粉碎后的富鉀巖石與堿性熔融助劑置于所述熔融物中，繼續(xù)加熱至不超過600℃，并保溫0.5h～5h，獲得第一混合物；其中，所述富鉀巖石是指將富鉀巖石中的含鉀化合物轉化為K2O的形式后，所述K2O的質量百分數(shù)不低于8％的硅酸鹽礦物；所述堿性熔融助劑與所述富鉀巖石的質量之比為1:4～3:4；C、將所述第一混合物冷卻至100℃～120℃后向其中通入水，獲得第二混合物，使所述第二混合物在50℃～90℃下保溫0.5h～6h，固液分離，獲得第一濾渣和第一濾液；D、所述第一濾液經(jīng)濃縮、冷卻，析出氫氧化鉀。進一步地，所述堿性熔融助劑選自碳酸鈉、碳酸鉀、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂、硼砂、硼鎂石中的至少一種。進一步地，所述氫氧化物選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鋇、氫氧化鍶、氫氧化銣、氫氧化銫中的至少兩種。進一步地，在所述步驟B中，所述粉碎后的富鉀巖石的粒徑為50目～400目。進一步地，所述富鉀巖石與所述熔融物的質量之比為1:2～2:1。進一步地，所述水與所述第一混合物的質量之比為1:2～2:1。進一步地，在所述步驟D中，所述第一濾液經(jīng)濃縮、冷卻至-20℃～40℃，析出所述氫氧化鉀。進一步地，所述氫氧化鉀析出后，分離所述第一濾液，獲得第二濾液，所述第二濾液經(jīng)蒸發(fā)分離，獲得第三濾渣，所述第三濾渣并入所述步驟A的氫氧化物中。進一步地，所述步驟C還包括：對所述第一濾渣進行洗滌并獲得洗滌液，所述洗滌液并入所述第一濾液中。進一步地，所述富鉀巖石為鉀長石、白榴石、海綠石、伊利石、含鉀砂頁巖中的至少一種。本發(fā)明首先將氫氧化物熔融獲得熔融物，再通過與堿性熔融助劑混合即可浸取富鉀巖石中的鉀，然后通過水浸及固液分離，即可獲得氫氧化鉀與其他氫氧化物的混合水溶液，最后通過濃縮、冷卻等操作即可獲得氫氧化鉀，制備方法簡單，熔融過程加熱溫度不超過600℃，相比現(xiàn)有技術中的工藝，不僅避免了以水為介質的反應，不會產(chǎn)生較高的蒸汽壓，因此對設備要求不高，且工藝更加安全；而且熔融溫度較低，還能大幅降低提取過程中的能耗，降低制備成本。具體實施方式以下，將詳細描述本發(fā)明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發(fā)明，并且本發(fā)明不應該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發(fā)明的各種實施例和適合于特定預期應用的各種修改。將理解的是，盡管在這里可使用術語“第一”、“第二”等來描述各種物質，但是這些物質不應受這些術語的限制。這些術語僅用于將一個物質與另一個物質區(qū)分開來。本發(fā)明公開了一種利用富鉀巖石來制備氫氧化鉀的方法；所述富鉀巖石是指其中鉀含量(以K2O的質量百分數(shù)計)不低于8％的礦物，也就是說，將該富鉀巖石中的以各種形式賦存的含鉀化合物轉化為K2O的形式后，K2O的質量百分數(shù)不低于8％的硅酸鹽礦物，如鉀長石、白榴石、海綠石、伊利石、含鉀砂頁巖等主要成分為硅酸鹽的礦物。所述一種氫氧化鉀的制備方法包括如下步驟：在步驟一中，將氫氧化物加熱至不超過300℃進行熔融，獲得熔融物。具體地，所述氫氧化物選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鋇、氫氧化鍶、氫氧化銣、氫氧化銫中的至少兩種；優(yōu)選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰中的至少兩種。在步驟二中，將粉碎后的富鉀巖石及堿性熔融助劑置于熔融物中，繼續(xù)加熱至不超過600℃，并保溫0.5h～5h，獲得第一混合物。具體地，富鉀巖石與熔融物的質量之比為1:2～2:1，堿性熔融助劑與富鉀巖石的質量之比為1:4～3:4。優(yōu)選地，所述富鉀巖石粉碎至50目～400目，以獲得更好的浸取效果。所述堿性熔融助劑選自碳酸鈉、碳酸鉀、氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣、氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂、硼砂、硼鎂石中的至少一種。當然，在上述堿性熔融助劑的可選物質中，還可以是上述各物質的帶有結晶水的水合物，如若采取帶有結晶水的物質作為堿性熔融助劑時，當其在加熱過程中，其中的結晶水會受熱逸出，因此僅需保證去除結晶水的陰、陽離子部分的質量之和為富鉀巖石的質量的25％～75％即可，即堿性熔融助劑與富鉀巖石的質量之比為1:4～3:4。值得說明的是，堿性熔融助劑應當在與呈熔融狀態(tài)的氫氧化物的混合過程中不發(fā)生分解，同時，也不得與上述氫氧化物之間發(fā)生沉淀等反應。在步驟三中，將第一混合物冷卻至100℃～120℃后向其中通入水，獲得第二混合物，并使該第二混合物在50℃～100℃下保溫0.5h～6h，固液分離，獲得第一濾渣和第一濾液。具體地，水與第一混合物的質量之比為1:2～2:1。優(yōu)選地，為減少浪費，可以以水作為洗滌劑，對所述第一濾渣進行洗滌，再將所獲得的洗滌液并入第一濾液中。在步驟四中，第一濾液經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、并冷卻至-20℃～40℃，氫氧化鉀析出，固液分離后，所得固相即為氫氧化鉀。值得說明的是，所述氫氧化物及堿性熔融助劑會造成富鉀巖石中鋁離子、鐵離子等雜質離子的部分游離，從而產(chǎn)生絮狀物；因此，當氫氧化鉀析出后，固液分離具體采用如下方法：首先采用旋流分離除去第二混合物中的絮狀物，然后采用如靜置瀝出—板框式壓濾—離心分離等任意方法最終實現(xiàn)固液分離，以獲得固相的氫氧化鉀。在獲得固相的氫氧化鉀的同時，還獲得了第二濾液，第二濾液經(jīng)蒸發(fā)分離，獲得第三濾渣。值得說明的是，當?shù)谝蝗廴谖镉蓺溲趸锖蛪A性熔融助劑混合熔融獲得，此時第三濾渣主要為所述氫氧化物和堿性熔融助劑，可將二者按照步驟一中的比例重新進行配置并循環(huán)利用；也就是說，所述第三濾渣并入步驟一中加以循環(huán)利用。以下，將參照具體的實施例對根據(jù)本發(fā)明的氫氧化鉀的制備方法進行詳細的描述，為方便對各實施例進行對比，以表格的形式分析對比各實施例。實施例1-5在不同實驗參數(shù)下的對比結果如表1所示。表1根據(jù)本發(fā)明的實施例1-5在不同實驗參數(shù)下的對比對上述實施例1-5的氫氧化鉀的制備方法的氫氧化鉀的平均收率進行了統(tǒng)計，如表2所示。表2實施例1-5的制備方法中氫氧化鉀的平均收率實施例12345氫氧化鉀平均收率＞90％＞85％＞90％＞85％＞90％根據(jù)本發(fā)明的實施例的氫氧化鉀的制備方法采用低溫熔鹽體系(即熔融物)在不超過600℃的條件下浸取富鉀巖石中的鉀離子，該低溫熔鹽體系對于富鉀巖石這類硅酸鹽型巖石具有良好的浸潤性，其可與富鉀巖石粉體顆粒表面充分接觸，而熔融物中高濃度的金屬陽離子具有極高的交換活性，可獲得較高的鉀離子浸出率；較低的制備溫度可有效降低提鉀過程中的能耗，降低了制備成本。與此同時，本發(fā)明的制備方法通過兩次在不同溫度下的浸取可直接得到氫氧化鉀與其他氫氧化物的混合水溶液，繼而通過濃縮、冷卻等操作即可獲得氫氧化鉀，相比于現(xiàn)有技術中的制備方法，工藝簡單。本發(fā)明在熔鹽浸取過程中幾乎不產(chǎn)生蒸汽壓，無需高壓設備，提高了工藝的安全性。本發(fā)明所用的氫氧化物及水溶性鹽(堿)類(即堿性熔融助劑)均可循環(huán)利用，所產(chǎn)生的硅酸鹽類可直接用作水泥廠原料，工藝過程無需外排廢液，工藝綠色環(huán)保。雖然已經(jīng)參照特定實施例示出并描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員將理解：在不脫離由權利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在此進行形式和細節(jié)上的各種變化。當前第1頁1 2 3