[发明专利]一种利用亚熔盐法处理钾长石矿以制备碳酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿产资源加工和无机金属化合物制备工艺技术领域，具体涉及一种亚熔盐法常压下处理钾长石矿制备碳酸钾的方法。

背景技术

钾长石是一种含钾的铝硅酸盐矿物（KAlSi₃O₈），是三个同质多象变体透长石、正长石和微斜长石的总称，理论上含K₂O 16.9%，SiO₂64.7%，Al₂O₃ 18.4%。我国钾长石资源主要分布在安徽、内蒙古、黑龙江、新疆、四川、山西等23个省区，目前已报道的钾长石矿源达60多个，其储量约达79.14 亿吨，按平均含量折算成氧化钾储量约为9.20亿吨。

钾长石矿是分布最广、储量最大的非水溶性钾资源。水溶性钾盐是钾肥的主要来源，是我国最紧缺的非金属矿产之一，我国目前已经探明的水溶性钾盐储量仅占世界总储量约1%。我国钾肥进口依存度达46.7%，钾肥的供给严重受制于国际市场，制约现代农业的可持续发展。另一方面，水溶性钾盐（以碳酸钾为例）是重要的无机化工基础原料。自20世纪70年代初我国开发成功并投入工业化生产以来，我国碳酸钾的需求量迅速逐年增长，应用日趋广泛：化学工业中大量用作化肥脱碳剂，工业气体中硫化氢、二氧化碳的清除剂；橡胶的防老剂；玻璃工业中被大量用于制造计算机显示器、电视机显像管玻壳、电子管、精密玻璃器皿及各种装饰用特殊玻璃；此外碳酸钾还被广泛应用于电焊条、油墨、照相药品、聚酯、炸药、制革、电镀、陶瓷、建材、水晶、钾肥皂以及医药生产等领域。

针对钾长石中所含的钾资源，通过钾长石深加工可以制取水溶性钾盐。以钾长石矿资源为基础，开发利用非水溶性钾资源，弥补我国钾资源严重短缺现状，具有十分重要的经济意义和战略意义。

针对钾长石中所含钾的深加工综合起来可分为：石灰石焙烧法、中温分解法、高温碱熔法、烧结法、低温分解法、微生物法等。其中烧结法和低温分解法是两种较为常用的方法。烧结法主要利用复合添加剂与钾长石锻烧，可在一定程度上降低反应温度，但反应仍需在600~850℃的反应炉中进行，能耗较大。低温分解法则主要是在低温（90~150℃）下使用硫酸及含氟助剂与钾长石反应，该法的特点是可综合利用钾长石，但钾溶出率较低、残渣对环境污染严重，不利于生产工业化。其他方法在技术和经济上都存在能量消耗大、成本高、工艺复杂、尾矿残渣多等缺点。 

近年来，亚熔盐法作为高效清洁反应新系统和化工新过程被提出并得到应用。亚熔盐法的特点在于可专门针对难溶性矿物质实现高效分解，解决了我国矿产资源丰富但利用率低的现状。亚熔盐法用于矿物质的高效分解已有许多专利和文献报道。张懿等（Y Zhang. Green chemistry of chromate cleaner production[J].Chinese Journal of Chemistry.1999.17(3):258~266）建立了亚熔盐液相氧化-反应分离耦合-介质内循环的铬盐清洁生产工业新模式，将铬铁矿分解后分离出了铬酸钾晶体；李兰杰等（李兰杰等. 含钒尾渣NaOH亚熔盐浸出提钒[J].过程工程学报.2011,11(5)：747~754）研究了含钒尾渣NaOH亚熔盐法分解过程中主要反应因素对钒浸出率的影响规律，获得了最佳工艺参数，并对反应机理进行了探讨；钟莉等（钟莉，张亦飞.亚熔盐法回收赤泥[J] .中国有色金属学报.2008，18(1):70~73）采用亚熔盐法对赤泥中的Al₂O₃和Na₂O的回收进行研究，成功地在较低温的条件下综合回收赤泥中的Al₂O₃和Na₂O。中国专利200610007297X公开了一种由钛铁矿或高钛渣亚熔盐法清洁生产二氧化钛和六钛酸钾晶须的方法，该法是基于钛铁矿或高钛渣为原料在亚熔盐KOH液相介质中与空气发生气-液-固多相反应。但是，将亚熔盐用于分解钾长石矿的文献还未见报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种在保证高溶出率的前提下降低能耗、简化工艺且对环境更为友好的利用亚熔盐法处理钾长石矿以制备碳酸钾的新方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：