[发明专利]生产制备碳酸钾所需高纯氯化钾溶液及联产低钠盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机化工领域，特别是涉及一种生产碳酸钾所需的高纯氯化钾及联产低钠盐的方法。

背景技术

碳酸钾是重要化工原料，被广泛用于化工、轻工、显像管玻壳、制药、食品、电焊条及有色金属冶金等行业，市场前景广阔，离子交换法和离子膜-电解法为目前生产碳酸钾的主要方法。离子膜电解法是通过电解氯化钾，首先得到氢氧化钾和副产物氯气，氢氧化钾再通过碳酸化制得碳酸钾，该工艺具有产品质量稳定和三废污染少等优点，但是生产过程中对原料氯化钾的质量要求非常高，需要从国外进口，同时该生产技术被国外大公司控制，需要从国外进口设备和技术，投资基数大，回收周期长，短时期内在中国不会被大面积推广。离子交换法生产碳酸钾的工艺方法具有产品质量优和投资少等优势，被国内绝大多数生产企业所采用，因由于其三废污染严重及能耗高曾一度被国家发改委列入淘汰工艺，国内许多企业因此停产关闭或转产。近年来，通过科研人员的技术攻关，实现了离子交换闭路循环，解决了三废污染问题，同时在节能改造方面也进行了大量研究，取得显著成绩，当前离子交换法的技术水平和离子膜电解法差距不断缩小，而且产品在国内市场上占主导地位。

我国是一个农业大国，也是一个钾肥严重缺乏的国家，为了满足需要，国家每年要花大量外汇从以色列、加拿大和俄罗斯等国进口钾肥。我国的钾资源大多集中于青海的察尔汗盐湖，储量约为1.45亿吨，占全国已探明储量的97%，国家投入巨资在青海盐湖建立氯化钾生产线，某种程度上缓解了国内钾肥的短缺现状。目前青海盐湖氯化钾的生产主要通过将采自盐田的天然卤水晒制光卤石，再采用反浮选-冷却结晶工艺。在反浮选-冷却结晶工艺中，先用浮选药剂除去光卤石中夹带的氯化钠，然后加水选择性溶解氯化镁，经离心分离、干燥后即得氯化钾产品。该技术利用浮选技术巧妙解决了氯化钠和氯化钾的分离难题，为盐湖钾资源的大规模利用开辟了一条新途径，也一定程度上解决了我国钾肥资源的短缺。但是，国内目前生产氯化钾所用的盐湖卤水中含有大量硫酸钙和氯化镁等杂质，而且整个氯化钾生产过程中氯化钾始终处于饱和状态且多以固体形式存在，利用现有工艺无法完全有效去除其中的硫酸钙、氯化镁和氯化钠等杂质，致使现在所生的氯化钾中硫酸钙和氯化钠等杂质含量居高不下，氯化钾纯度大多低于95%，在质量和价格上均难与进口高纯氯化钾（氯化钾含量≥98.0%）竞争。使用氯化钾溶液利用离子交换法生产碳酸钾，其主要原料氯化钾的品质直接影响碳酸钾的质量和生产成本，只有高纯度的氯化钾才能保证碳酸钾的质量。国外进口的高品位氯化钾质量和国产氯化钾相比具有很强的竞争优势，但是近几年来氯化钾价格逐年攀升，目前已涨至4000元/吨，对于碳酸钾生产行业来说已经很难接受，如何利用价廉的国产氯化钾生产碳酸钾成为目前许多碳酸钾企业急需解决的重大技术难题。

在无机化工领域中，从产品中彻底除去钙和镁是一个较为普遍的技术难题。一般除钙采用加入沉淀剂（如硫酸盐、碳酸盐和草酸盐等），将溶液中钙以沉淀形式析出，除镁一般也是采用加入沉淀剂（如氢氧化钠和氢氧化钾等强碱），将溶液pH值调至10以上，金属镁离子以氢氧化镁的形式析出。而生产碳酸钾所需氯化钾溶液对钙、镁和铁等杂质指标控制更为严格，要求氯化钾溶液中钙、镁和铁等杂质含量小于1ppm，常规处理方法很达到。中国发明专利CN200210086474.3提供了一种工业氯化钾的除钙提纯方法，其特征在于：所述方法采用物相转化法分步脱除工业氯化钾中的硫酸钙杂质，首先在含有固体氯化钾和固体硫酸钙的饱和氯化钾悬浮溶液中添加除钙剂A，将悬浮溶液中的硫酸钙转化为溶解度更低、更易溶于酸或络合物的钙沉淀物，使硫酸根离子进入水中并通过过滤方式除去；然后将过滤所提固体加入新配制的饱和氯化钾溶液，添加除钙剂B选择性溶解钙沉淀物，使钙进入溶液并过滤除去，由此达到除钙目的，其中除钙剂A为无机可溶性碳酸盐或可溶性草酸盐，其中除钙剂B为盐酸或硝酸。采用所述方法处理后的氯化钾含量可达到99%，硫酸钙含量小于1%，因此还达不到离子交换法生产碳酸钾所需的质量要求。