[发明专利]利用海水制取氯化钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机化工领域中氯化钾的制取技术，特别涉及利用海水为原料制取氯化钾的方法。

背景技术

氯化钾是钾肥的最主要品种，需求量很大。我国钾资源匮乏，钾肥需求缺口较大，每年需进口钾肥700万吨以上，占国内表观消费量的70％。海水中含有丰富的钾，利用海水提取钾肥，被认为是缓解我国钾资源缺乏的重要途径。

海水提钾技术在海洋化工行业始终得到重视，进行了多方面的研究和探索。现已进行研究和试验的海水提钾的工艺方法有：化学沉淀法、有机溶剂法、膜分离法和无机离子交换剂法等。

化学沉淀法利用沉淀剂和海水中的钾离子结合，生成溶解度极低的钾盐沉淀。沉淀剂在提钾过程损失，会对海水造成污染，而且提取成本也高，因此，化学沉淀法基本处于试验阶段，未能实现工业生产。

有机溶剂法包括溶剂萃取法、溶剂沉淀法，所使用的有机溶剂也随海水排放，会对海洋环境造成污染，溶剂的流失又使海水提钾的生产成本提高。

膜分离法利用膜的不同功能和特性，达到不同物质的分离和增浓的目的，但是，分离钾效果尚不理想，处于探索阶段。

无机离子交换剂法利用无机离子吸附剂吸附海水中的钾离子，再用氯化盐将钾离子洗脱下成为氯化钾。所采用的无机离子吸附剂主要包括人工合成的磷酸盐、硅铝酸盐以及天然沸石。由于无机离子交换剂价格便宜，对钾有选择交换性，被认为是最有前途的海水提钾方法。特别是天然沸石，不仅价格低廉，有较高的选择性和交换量，而且可反复使用，使用过程中对海洋环境和生态平衡无不良影响，因此展现了良好的利用前景。

天然沸石法海水提钾采用天然斜发沸石作为无机离子吸附剂，直接从海水中吸附钾离子，再用加热至温度为85～100℃的热饱和盐水为洗脱剂，洗脱后的富钾液经蒸发分离制得氯化钾和精制盐两种产品。但是，上述所用的洗脱剂为加热至85～100℃的饱和盐水，而且蒸发分离需蒸发较多水分，因此，制取氯化钾的能耗较高，氯化钾的生产成本高于市场上销售价，难以产业化。

对于上述天然沸石法海水提钾，为了降低提取氯化钾的成本，采用氯化铵和氯化钠的混合物作为洗脱剂，在常温下洗脱。但是，采用氯化铵和氯化钠混合物的常温洗脱，蒸发分离只能制得氯化钾含量约5％左右的氮钾混合肥，无法生产达到国家标准的氯化钾。

发明内容

针对现有技术利用海水提取钾肥存在能耗和成本高的问题，本发明在天然沸石法海水提钾的基础上，以氯化镁和氯化铵的混合溶液作洗脱剂，以饱和盐水为再生剂，采用常温吸附、洗脱和再生的富集工艺，实现利用海水低能耗和低成本制取氯化钾。

本发明所涉及的利用海水制取氯化钾的方法包括：用天然沸石吸附海水中的钾；以含氯化镁和氯化铵混合溶液为洗脱剂，常温洗脱吸钾沸石，制得含有钾、镁、铵、氯离子的富钾母液；富钾母液蒸发浓缩，蒸发完成液冷却、离心分离得光卤石和氯化镁溶液；光卤石加水分解得氯化钾和分解液，分解液再重新蒸发以回收分解液中的氯化钾。

本发明的工艺流程和工艺参数如下：

本发明采用海水为原料，以天然斜发沸石为无机离子交换剂。为说明方便，以Z表示天然沸石的固体骨架，则NaZ表示钠型沸石，KZ表示钾型沸石，NH₄Z表示铵型沸石。

(1)吸附

将海水通入钠型的天然斜发沸石，则海水中钾离子K⁺被吸附到沸石上，K⁺与其它离子初步分离，钠型沸石成为钾型沸石。

海水+NaZ→吸后海水+KZ

海水为沉淀澄清的天然海水，吸附温度为外界温度，其温度范围在0～40℃之间。吸后海水可排海，可作为冷却海水，也可作为晒盐原料。

在先吸附海水中的钾离子饱和后，可再通入卤水继续吸附，待吸附卤水中的钾饱和后停止吸附。吸后卤水用作盐化工制备镁盐、溴的原料。

(2)洗脱

在吸附饱和的沸石中通入自来水，将沸石中的海水顶出；再向沸石中通入洗脱剂，洗脱剂为常温下配制的含氯化镁和氯化铵混合溶液，洗脱剂含氯化镁260～300克/升、氯化铵20～50克/升，洗脱温度在0～40℃。洗脱剂中的NH₄⁺将沸石上的K⁺洗下，得到富钾母液，钾型沸石成为铵型沸石。

洗脱吸钾沸石的洗脱剂+KZ→富钾母液+NH₄Z