本发明属于软钾镁矾生产工艺方法。 软钾镁矾是制取优质无氯钾肥硫酸钾的原料。目前国外生产硫酸钾已经工业化比较成熟的工艺路线有:一、以日本为代表的是熔烧法,即将氯化钾与硫酸按一定配比,加热熔烧。资料见CIM BULL,1971,v64,No705,p66。二、以苏联、东德和西德均采用溶液转化法,将氯化钾与硫酸镁在溶液中转化成软钾镁矾,然后分解软钾镁矾制取硫酸钾。资料见Kali und Steinsalz,1970,Bd,S289。三、美国大盐湖矿物和化学制品公司将大盐湖水蒸发得到含有氯化钠,钾盐镁矾,泻利盐和光卤石的混合物,然后进化工厂通过(1)浮选氯化钠,(2)将钾盐转化为软钾镁矾,(3)加水分解软钾镁矾,冷却结晶制取硫酸钾。资料见PHOSPH POTAS,1971,No52,p36和PHOSPH POTAS,1972,No56,p39。国内正在实验室研究的方法均为在溶液进行的转化法。资料发表于《科学报》1988年3月4日“青海盐湖研究所推出从青海盐湖提取硫酸钾的新工艺”。
以上方法工艺复杂,能耗高,所以生产成本高。
本发明的目的在于:通过固相反应制取软钾镁矾,使生产工艺简化,能耗低,降低成本,提高效率。
本发明是运用相图原理将光卤石,氯化钾和芒硝(十水芒硝或无水芒硝)按比例混合后,通过固相反应,制取软钾镁矾。依据相图原理,在K,Na,Mg/CL,SO4-H2O五元体系的耶奈克相图上(见附图),按扛杆和重心规则,将光卤石(Car)+钾石盐(Sy)+芒硝(M或T)混合,使混合物的总组成落在软钾镁矾的固相点(Pi)上。混合物通过固相反应,光卤石和芒硝脱水转变成新物相,即软钾镁矾+石盐。反应方程式为:
。在五元体系相图中,软钾镁矾存在的温度区间和相区很大,因此在低温(如0℃)及高温(如40℃)的自然条件下,上述固相反应都能很快实现。
本发明可以这样实现,将原料按比例混合搅拌后,象做煤球一样,制成小球或小饼,并使其自然干燥,待干澡后,反应即完成。将获得的软钾镁矾和氯化钠的混合物进行浮选便可得到软钾镁矾。(浮选已有成熟的工艺方法)
本发明的特点是:制取软钾镁矾的反应不是在溶液中进行,因此与现有技术相比具有下列优点:
1、不需要存放卤水的盐池或容器,因而,可大大节省设备投资。
2、省去了结晶、固液分离等工艺过程,生产工艺简单。
3、生产过程中没有尾料(溶液法析软钾镁矾后的母液)处理问题。
4、反应过程中,除利用太阳能外,不需要其它能源。
5、反应速度快,生产周期短,效率高。
附图为:K、Na、Mg/CL、SO4-H2O五元体系的耶奈克相图
· 固相成分点
M 芒硝
T 无水芒硝
Car 光卤石
Sy 钾石盐
实施例Ⅰ:试验在室温下(15-18℃)进行,试验步骤及效果:
①称取200克光卤石、53.2克氯化钾、136克无水芒硝(粉状)和154.3克十水芒硝。
②将以上物料混合,研磨,压成煤球大小地料球。
③3-4小时后,料球润湿,但不流出液体。
④自然晾干,两天后产物经鉴定为软钾镁矾+食盐的细晶,原物相(光卤石、芒硝、钾石盐)完全消失,产物重457克。
[注]:产物中软钾镁矾与食盐的重量比为1.722∶1。
实施例Ⅱ:试验在0-5℃条件下进行:①称取光卤石200克,氯化钾53.2克,十水分芒硝463克。
②将以上物料混合研磨,不到10分钟物料变成糕状,45分钟后鉴定固相,已见有大量食盐(NaCl)和软钾镁矾细小晶体形成。
③将物料在室内摊饼自然晾干,两天后干燥,产物为晶体较大的软钾镁矾+晶体细小的食盐,芒硝、光卤石和钾石盐完全消失,产物重460克。
实施例Ⅲ:试验在室温下(16-18℃)进行:
①称取光卤石200克、氯化钾53.2克、无水芒硝(粉)204.2克
②将以上物料混合研磨并喷洒150毫升水,使物料能粘结,并制成料球。
③料球在室内自然干燥,两天后产物为软钾镁矾+食盐,产物重459克。