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一种利用明矾石物料制备 硫酸 钾的方法

阅读：785发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，包括：将明矾石物料焙烧脱水，在焙烧脱水的同时添加钙盐做添加剂进行钙质焙烧，最终获得硫酸钾。本发明提供的利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，该方法工艺简单，短流程，设备简易、易于实施，K2SO4回收率高，环境友好，能耗低、投资少，成本低，是一种容易实现工业化生产并具有良好经济效益的提取K2SO4方法。，下面是一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，其特征在于，包括：将明矾石物料焙烧脱水，在焙烧脱水的同时添加钙盐做添加剂进行钙质焙烧，最终获得硫酸钾。
2.根据权利要求1所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，其特征在于，所述钙盐为碳酸钙、氧化钙、氯化钙或氢氧化钙中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，其特征在于，所述钙盐的加入量为明矾石物料质量的1～30％。
4.根据权利要求1所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，其特征在于，钙质焙烧的温度为300～900℃，钙质焙烧的时间为0.5～8小时。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，其特征在于，所述明矾石物料与钙盐的混合包括干式混料、钙盐溶液制团或钙盐溶液浸渍中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，其特征在于，所述明矾石物料为明矾石或含明矾石尾矿。

说明书全文

一种利用明矾石物料制备 硫酸 钾的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及化工领域，尤其涉及一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法。

背景技术

[0002] 据国家非金属供需形势报告，我国最为紧缺的两种非金属矿产为钾盐和金刚石。钾盐历来为各国所重视。世界上的钾盐主要来源于可溶性钾盐矿床。全世界钾盐资源储量约为1500亿吨，其中加拿大、法国、德国、独联体和美国占世界储量的96％以上。据估计，我国水溶性钾盐储量约为2.5亿吨(K20)，仅占世界总量的1/600，与世界1/5的人口比例极不协调。

[0003] 从矿石中开采不溶性钾盐可以缓解我国钾资源的不足。我国明矾石矿总储量达数十亿吨，大多属钾明矾石类。国内外对明矾石的综合利用大多数着眼于提取铝、钾、硫，研究过几十种工艺，但综合起来不外乎碱法、酸法和酸碱联合法三大类。较典型的方法有还原热解法、氨碱法、卡伦尼特酸法、U·G法、硫酸铵分解法、热分解法等。目前实现工业化生产的仅有前苏联开发的“还原热解一碱法”工艺，该工艺需要利用还原剂在高温下(至少1000℃)将硫酸根离子中的高价硫还原为低价的硫(SO2)，而还原后生成的低价硫(SO2)容易污染环境，且还原过程中需要的能耗高(还原温度在1000℃以)，因此，传统的还原热解一碱法提取硫酸钾工艺不但污染环境，而且能耗高，因此，经济效益差。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种环境友好、且能耗低的利用明矾石物料制备硫酸钾的方法。

[0005] 一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，包括：将明矾石物料焙烧脱水，在焙烧脱水的同时添加钙盐做添加剂进行钙质焙烧，最终获得硫酸钾。

[0006] 进一步地，如上所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，所述钙盐为碳酸钙、氧化钙、氯化钙或氢氧化钙中的一种或几种。

[0007] 进一步地，如上所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，所述钙盐的加入量为明矾石物料质量的1～30％。

[0008] 进一步地，如上所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，钙质焙烧的温度为300～900℃，钙质焙烧的时间为0.5～8小时。

[0009] 进一步地，如上所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，所述明矾石物料与钙盐的混合包括干式混料、钙盐溶液制团或钙盐溶液浸渍中的一种或多种。

[0010] 进一步地，如上所述的一种利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，所述明矾石物料为明矾石或含明矾石尾矿。

[0011] 本发明提供的利用明矾石物料制备硫酸钾的方法，该方法能保证在足够脱水率(脱水率﹥90％)的情况下有效避免Al2(SO4)3分解产生SO2污染环境的情形，而且能耗低，适于工业化生产。另外，本发明工艺简单，短流程，工艺耗时少、设备简易、易于实施，K2SO4回收率高，环境友好，能耗低、投资少，成本低，是一种容易实现工业化生产并具有良好经济效益的提取K2SO4方法。

具体实施方式

[0012] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0013] 本发明方法发生的化学反应主要包括：

[0014] KAl3(SO4)2(OH)6→K2SO4·Al2(SO4)3+Al2O3+H2O ①

[0015] SiO2+H2O+CaX→CaSiO3+HX ②

[0016] 6KAl3(SO4)2(OH)6+CaX→3K2SO4+9CaSO4+6Al2O3+6AlX+H2O ③[0017] 其中，反应①是明矾石或含明矾石尾矿经过高温焙烧脱水，使得KAl3(SO4)2(OH)6分解生成K2SO4·Al2(SO4)3、Al2O3以及H2O，但由于分解生成的K2SO4·Al2(SO4)3结合在一起，不能单独提取出K2SO4，因此，需要通过采取措施将Al2(SO4)3去除(主要是去除硫酸根离子)，而本发明采取的措施是通过添加钙盐，在明矾石或含明矾石尾矿进行高温焙烧脱水的同时，利用钙盐将Al2(SO4)3中的除硫酸根离子去除，使其以硫酸钙形式固定(如反应③)，从而将结合在一起的K2SO4·Al2(SO4)3分开，从而达到提取高纯度的K2SO4的目的。

[0018] 实施例1：

[0019] 称取400g含明矾石尾矿，加入工业碳酸钙40g，充分混匀，放入马弗炉600℃焙烧5小时。焙烧熟料经水浸出，浸出液蒸发、结晶回收K2SO4。分析结果表明，含明矾石尾矿脱水率达到96.3％，Al2(SO4)3转化成CaSO4的转化率为90.4％，K2SO4的回收率为93.9％。

[0020] 实施例2：

[0021] 称取500g含明矾石尾矿，加入150ml含钙为59.7g/L的工业卤水制团，卤水中含有氯化钙、氯化镁等可溶性氯盐。团矿晾干后放入马弗炉300℃焙烧8小时。焙烧熟料经水浸出，浸出液蒸发、结晶回收K2SO4。分析结果表明，含明矾石尾矿脱水率达到82.1％，Al2(SO4)3转化成CaSO4的转化率为78.3％，K2SO4的回收率为88.1％。

[0022] 实施例3：

[0023] 称取300g含明矾石尾矿，加入工业氧化钙90g，充分混匀，放入马弗炉900℃焙烧0.5小时。焙烧熟料经水浸出，浸出液蒸发、结晶回收K2SO4。分析结果表明，含明矾石尾矿脱水率达到93.2％，Al2(SO4)3转化成CaSO4的转化率为89.9％，K2SO4的回收率为92.1％。

[0024] 本发明以碳酸钙、氧化钙、氯化钙或氢氧化钙等钙盐中的一种或一种以上为焙烧添加剂，按明矾石或含明矾石尾矿重量的1-30％加入备料，备料方式包括干式混料、钙盐溶液制团或钙盐溶液浸渍等中的一种或一种以上，备好的矿料在300-900℃钙质焙烧0.5-8小时。本发明利用添加钙盐焙烧明矾石或含明矾石尾矿，使得其经过脱水焙烧后以Al2(SO4)3形式存在的硫酸根以硫酸钙形式固定，避免了Al2(SO4)3分解产生SO2污染环境的情形。熟料经水浸出，浸出液回收K2SO4。

[0025] 本发明只需要将结合在一起的K2SO4·Al2(SO4)3中的Al2(SO4)的硫酸根离子在较低的温度下(300℃-900℃)利用钙盐将其以硫酸钙形式固定就好，从而方便提取K2SO4，而

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