[发明专利]用海水制取氯化钾的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及氯化钾的制备，特别是一种用海水制取氯化钾的工艺方法。

技术背景

氯化钾是钾肥的最主要品种，在工业上广泛应用于化工、石油和医药等行业。目前，国内外氯化钾主要是由陆地固体钾矿或盐湖卤水加工而得。由于我国陆地钾矿资源短缺，国内所需氯化钾主要依赖进口，因此，研制总储量达550万亿吨的海水钾资源开发新技术是十分必要的。

在海水提钾方面，国内外科学家先后提出包括化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法和离子交换法等四种技术路线的多种工艺方法。在以天然沸石为离子交换剂的离子交换法海水提钾工艺中，CN 200510133689.6提出了一种“用海水提取硫酸钾的方法”，该方法是以海水和硫酸铵为原料，首先采用硫酸铵溶液对装填钠型斜发沸石的离子交换柱中的吸附物进行洗脱的洗脱工序制备富钾液，然后采用在富钾液中通入氨气以析出硫酸钾的氨析工序制取硫酸钾。

CN 101323457A公开了一种“用海水制取氯化钾的方法”，该方法是以用天然沸石吸附海水中的钾；以含氯化铵和氯化镁的溶液为洗脱剂，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，蒸发完成液冷却分离得光卤石和氯化镁溶液；光卤石加水分解得氯化钾。由于该方法在富钾工序制得的富钾母液中K⁺的含量仅有19.45-21.45克/升，导致后面的蒸发浓缩分离工序需要较高的能耗，再加上后续的光卤石分解和粗钾洗涤等工序需添加较多的水分，使得该方法的总体能耗高。

发明内容

本发明目的在于提供一种新的用海水制取氯化钾的工艺方法，可以克服已有技术的缺陷。利用氯化铵和氯化钠混合溶液洗脱富钾沸石，制备出K⁺的含量在32-45克/升的富钾液，并在富钾液蒸发去除氯化钠后利用冷却氨析工艺一步制出氯化钾产品，从而大幅度地降低了工艺过程的能耗，为开发利用丰富的海水钾资源提供了一条崭新的途径。

本发明提供的一种用海水制取氯化钾的工艺方法主要包括：钾离子吸附、洗脱，蒸发浓缩，保温沉降，冷却结晶等工序，具体经过下述的步骤：首先在室温下将原料海水通入装填钠型斜发沸石的离子交换柱中进行吸附，至钾离子与斜发沸石上的钠离子发生交换反应完全，即钾离子吸附达到饱和；然后用水洗去离子交换柱中的海水后，再通入含有氯化铵和氯化钠的洗脱剂(其中氯化铵的质量分数为15％～25％，氯化的质量分数为10％)，将沸石上的钾离子洗脱下来，得到富钾液；富钾液经蒸发浓缩，保温沉降，得到的上层清液冷却至一定温度后通入氨气，氨析结晶出氯化钾。

本发明提供的用海水制取氯化钾的工艺方法包括的步骤：

1)在0～30℃下，将原料海水通入装填钠型斜发沸石的离子交换柱中进行吸附反应，海水中的钾离子与斜发沸石上的钠离子发生交换，原料海水与钠型斜发沸石的质量比为7～170∶1，原料海水的吸附流速(空塔流速)为5～45米/小时；原料海水的密度范围为2°Be′～25°Be′(波美度)。

2)用水清洗除去离子交换柱中的海水，在25℃～95℃温度下用重量百分比浓度为15％～25％氯化铵和10％的氯化钠组成的混合溶液作为洗脱剂对离子交换柱中的钾离子进行洗脱，得到富钾液；

洗脱剂与钠型斜发沸石的质量比为0.43～0.72∶1；洗脱剂的洗脱流速(空塔流速)控制在4～10米/小时；富钾液与钠型斜发沸石的质量比为0.41～0.68∶1。

3)常压下将富钾液进行蒸发浓缩，控制蒸发终止温度在113℃～118℃，然后于110℃下保温沉降20-60分钟，得到下层物料为盐浆，盐浆用1∶1重量的富钾液洗涤，离心分离得氯化钠，用于配制饱和盐水；得到上层清液冷却到10-30℃，通入氨气进行氨析，至氨的百分比浓度为10％～15％，分离出固体即为氯化钾成品，母液蒸氨后作为下一周期的洗脱剂使用。

洗脱后得到的离子交换柱中沸石的再生方法包括的步骤是：在温度为30～100℃下，用饱和盐水通入含斜发沸石的离子交换柱，控制流速(空塔流速)为4～10米/小时、饱和盐水与沸石的质量比为2.0～5.0∶1。再生工序中得到的含铵盐水加入氢氧化钠进行蒸氨处理回收氨，氢氧化钠的加入计量为盐水中含氨总量的等摩尔数，蒸氨温度控制在100～112℃，蒸出的氨气经水吸收后得副产品氨水，所得氨水浓度控制在15～20％，蒸氨后得到的回收盐水也供配制饱和盐水使用。

本发明突出的实质性特点和显著进步是：本发明方法具有原料易得，成本低的优势，并且由于海水的钾储量取之不尽，因而用本发明方法制取氯化钾的产量不会受到原料来源的制约。