本发明涉及一种碳酸钾溶液的提纯方法，特别涉及到一种从碳酸钾溶液中同时将钠和氯杂质与碳酸钾分离的高效提纯方法。 工业用碳酸钾几乎都是采用氯化钾经电解碳化法、离子交换法或复分解法制得。这些方法所得到的粗碳酸钾溶液含有原料带入的全部Na+及不同含量的Cl-，必须将其再次碳化，结晶，煅烧后，才能得到合格产品。
再者，碳化后产生大量含钾母液，其中K+/Na+理论重量比高达9.0（折合K2CO3/Na2CO3为6.9），在Cl-含量高时，比值更大。为提高钾的收率，回收K2CO3，目前对母液的处理方法有两种，即蒸发结晶法和排弃法。前者将母液多次蒸发结晶，在排破一部份KCl和Na2CO3·K2CO3复盐后，回收K2CO3溶液，但此溶液中仍含相当量的Na+和Cl-。后者将母液直接返回与粗碳酸钾溶液一起再次碳化，但随着循环次数的增加，产品的Na+含量逐渐增高，使其质量由优级品降至二级品，乃至不合格，故此当母液中含Na+和Cl-量过多时，只得弃之。另一方面，蒸发结晶法的循环母液带走的钾几乎与成品碳酸钾相等。排弃法随循环次数的增加母液中钾含量也迅速增加。从上述情况可以看出蒸发结晶法流程长，能耗高，操作困难，而排弃法产品质量不稳定，钾收率低。
显而易见，上述方法均有严重缺点，因此必须寻找一种从碳酸钾粗溶液中除去Na+和/或Cl-的有效方法，以取代目前的提纯方法。
在国内外的资料中，尚未见到在碳酸钾溶液中同时除Na+和/Cl-的方法报导。在地球化学与宇宙化学学报（英）（Geochim Cosmochim Acta.1977，41（5））和地质化学（Chem.Geol1978，23（1））中怀特（A.F.White）发表地题为“钠和钾与文石共沉淀”等文章中，提到当文石、方解石、白云石形成时，在不改变原有晶体结构的情况下，可能有少量的，约3%的Na2CO3、K2CO3同CaCO3共沉淀形成固溶体，并能包藏少量的液体氯化物，但显然不能用于碳酸钾溶液提纯。
本发明提出了一种由CaCO3同碳酸钾粗溶液中的K2CO3、KCl和Na2CO3形成一种溶解度小的新的化合物，从而使K2CO3与Na+和/Cl-同时分离的有效的提纯方法。特别是当有助沉剂共存时，其效果尤为明显。
上述新的化合物为复盐型化合物，CaCO3·KCl·3（Nax·K1-x）2CO3·6H2O，该化合物在迄今为止的文献中尚无报导，经多方试验证实不是二元或三元复盐的混合物，而是一种新型的复盐型化合物。该化合物在小于140℃时稳定，不溶于浓的碳酸钾溶液，但易水介。
简要地说，本发明是这样实现的：在粗碳酸钾溶液中加入适当粒度及活性的含钙沉淀剂和含碱金属的盐或碱的助沉剂，然后在常温和搅拌下进行反应。反应所得物料经分离后，滤液为Na+、Cl-含量很低的浓碳酸钾溶液（当粗碳酸钾溶液Na+过高时，可进行两次沉淀），滤并为前述的复盐型化合物和沉淀剂。将该滤并用沸水水解，此时沉淀剂析出，可供重复使用或弃之。沸水水解后得到的滤液，或在常温常压下加入MgCO3·3H2O和CO2处理，进一步回收碳酸钾;或将其直接进行蒸发结晶将KCl及K2CO3·Na2CO3复盐分离后，回收碳酸钾溶液。上述用MgCO3·3H2O和CO2处理所得沉淀经分离后，滤液中主要为碳酸氢钠和氯化钠，可考虑作为付产品回收利用，滤并为恩格尔盐（即MgCO3·KHCO3·4H2O），将其用温水水解得到MgCO3·3H2O沉淀及稀KHCO3溶液，前者可返回用于形成恩格尔盐，稀KHCO3溶液与净化后的浓碳酸钾溶液合并一起，用于制取高纯度碳酸钾产品。当净化后的浓碳酸钾溶液中K2CO3浓度为700克/升～800克/升时，其中Na2CO3的浓度可降至0.5克/升以下，而KCl的浓度可降至0.04克/升以下。浓的精制后的碳酸钾溶液若其它杂质亦合格，即经喷雾干燥，得到合格的碳酸钾产品。
本发明所说的含钙沉淀剂为CaO、Ca（OH）2及CaCO3，其中CaCO3可以是经粉碎的石灰石、方解石、文石、重质碳酸钙或轻质碳酸钙，为了避免引入杂质，增加反应速度和过滤速度，以使用合理粒度分布并有良好化学活性的CaCO3为好，使而使用工业轻质碳酸钙为最好。
本发明所用的碱金属盐或其碱的助沉剂为NaOH、NaHCO3、Na2CO3、KOH、KHCO3及KCl中的一种或两种、视溶液的OH-、HCO-3含量及Na+/Cl-的比值而定。
本发明要求反应溶液中K2CO3含量为500～800克/升，以700～800克/升最好;要求Na2CO3及KCl含量均＜40克/升，以＜20克/升为好，两者含量比为0.1～5.0，以0.8～1.2最好;要求KOH或KHCO3浓度≤70克/升;溶液与沉淀剂的液固比（V/W），视Na+、Cl-含量而定，一般V/W＝5～100，以V/W＝10～20为好。
本发明所说的反应可在室温下进行，亦可略高于室温。反应时间视沉淀剂活性、粒度及杂质浓度而定，一般为5分钟至6小时，以0.5～2小时为好。
本发明应用通用的常压反应器和过滤装置即可实现。
为了进一步提高钾的收率，含有前述复盐型化合物和沉淀剂的滤并，可用沸水水解，沸水加入量为滤并重量的1.5倍，水解后的沉淀再用0.5倍沸水洗涤，滤洗水合并（其总量应控制使K2CO3浓度约为200克/升）。由于滤并极易水介，故水解时间仅3～5分钟即可。
沸水水解后的滤液进行碳化的条件是：碳化温度≤25℃;MgCO3·3H2O的投入量为理论量的100～110%;通CO2碳化的时间为3～8小时，一般为5～6小时即可。
碳化后生成的恩格尔盐的温水水解条件是：水解温度为60～70℃;用水量为恩盐重量的2～3倍;由于极易水解，故水解时间仅20～30分钟即可。
充分实施本发明，即可保证碳酸钾溶液中的Na+和Cl-杂质同时得到分离，分离后的溶液中，当碳酸钾含量为700克/升～800克/升时，Na2CO3含量可下降至0.5克/升，KCl含量可降至0.04克/升以下，都可小于K2CO3含量的0.1%，碳酸钾收率可在95%以上。显而易见，本发明所提供的方法，能够有效地克服现有提纯方法的缺点，达到简化流程、降低成本，提高质量的目的。
本发明可用于由氯化钾经电解碳化法，离子交换法或复分解法制备的碳酸钾溶液的提纯，也可用于类似溶液的钾与钠、氯的分离。本发明为钾与钠、氯分离提供了一条新的途径。
实施例1
取组成为K2CO3730克/升，Na2CO312.9克/升，KCl 14.8克/升的碳酸钾溶液757克，同25克轻质碳酸钙，于30℃搅拌反应85分钟，然后进行分离，滤液为净化后的碳酸钾溶液，其组成为K2CO3728克/升，Na2CO30.46克/升，KCl＜0.03克/升，碳酸钾直接收率为83%。
滤饼用250毫升沸水水解，经分离，滤液为K2CO3溶液，滤渣为CaCO3、滤液加入理论量的MgCO3·3H2O，在搅拌下，于12℃通CO25小时，分离后，得滤渣为恩格尔盐MgCO3·KHCO3·4H2O。
将恩格尔盐用理论量2.5倍的60～70℃的水水解。分离后，滤渣为MgCO3·3H2O，可返回用于再生成恩格尔盐。滤液为KHCO3溶液，其含量折合K2CO3为63.2克，其中杂质为Na2CO30.12克/升，KCl＜0.01克/升。
净化后的K2CO3溶液和恩尔盐水解后得到的稀KHCO3溶液中，碳酸钾的总收率为98.9%。
实施例2
取组成为K2CO3739克/升，Na2CO324.9克/升，KCl 7.0克/升，KOH 4.3克/升的碳酸钾溶液500毫升，一次加入31克轻质碳酸钙和5克氯化钾，于27℃搅拌反应80分钟，然后进行分离，滤液为净化后的碳酸钾溶液，其组成为K2CO3751克/升，Na2CO37.1克/升，KCl 0.00077克/升。
滤渣用210毫升沸水水解，经分离，得到K2CO3浓度为270克/升的滤液，滤渣主要为CaCO3。
滤液用少量水稀释后，加入130克MgCO3·3H2O，在搅拌下，于23℃通CO26小时，分离后，得滤渣为恩格尔盐MgCO3·KHCO3·4H2O。
将恩格尔盐用理论量2.5倍的60～70℃的水水解。分离后，滤渣为MgCO3·3H2O，可返回用于再生成恩格尔盐。滤液为KHCO3溶液，其含量折合K2CO3为54.4克，几乎没有Na+，Cl-杂质。
净化后的K2CO3溶液和恩格尔盐水解后得到的稀KHCO3溶液中，碳酸钾总量为362克，收率为96%。
若需进一步降低Na+浓度，可按例3对净化后的K2CO2溶液重复进行二次净化，其净化方法相同。
实施例3
取组成为K2CO3776克/升，Na2CO326.5克/升，KCl 16.8克/升的碳酸钾溶液，加入轻质碳酸钙沉淀剂，使液固比为10∶1，于30℃搅拌反应5小时，经分离，得到一次净化后的K2CO3溶液，其组成为K2GO3751克/升，Na2CO310.4克/升，KCl 2.3克/升。
将一次净化后的K2CO3溶液，用助沉剂将其组成调整为K2CO2785克/升，NaCO310.4克/升，KCl 12.3克/升，然后加入轻质碳酸钙沉淀剂，使液固比为10∶1，于30℃搅拌反应6小时，经分离，得到二次净化后的K2CO3溶液，其组成为K2CO3749克/升，Na2CO30.23克/升，KCl小于0.04克/升。