[发明专利]一种以卤水为原料制备硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机化工领域中制备硫酸钾的方法，特别涉及一种以卤水为原料并制备硫酸钾的方法。

背景技术

硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，具有盐碱地指数较低，适用作物范围广，能提供硫微量元素的特点，既能提高农作物产量，还能改善作物品质。但我国是一个钾资源相对匮乏的国家，大量钾肥都依赖进口。因此，利用易获得原料以较低成本来制备硫酸钾的方法成为当前研究的热点。

卤水是从一种矿化很强的水，包括盐湖卤水，地下卤水，海盐卤水等，其中含有大量镁、钠、氯、硫，钾等离子，以及溴、硼等其他微量元素，因此使用价值巨大，并且我国的卤水含量分布广泛：沿海各省市自治区产出大量的海盐卤水；新疆罗布泊，察尔汗盐湖产出大量盐湖卤水；内陆地区产出大量的地下卤水。如果可以对上述几类卤水进行合理地运用，不但可以节约大量资源，还能产生巨大的社会效益和经济效益.

要以卤水为原料制备硫酸钾，首先需要从卤水中提取钾，现有从卤水中提取钾的技术主要包括以下几种：化学沉淀法，离子交换法，蒸发结晶法，萃取法，和反浮选法。其中化学沉淀法由于技术方法比较成熟并且易于操作，相比于其它方法较为常用。化学沉淀法提取钾的核心是向卤水中投加某些化学药剂（沉淀剂），使它与卤水中的钾发生直接的化学反应生成难溶于水的沉淀物而析出，从而达到提取钾的目的。目前常用的沉淀剂有二苦胺、高氯酸盐、石膏、四苯硼酸钠、磷酸盐等。但是，这些常用沉淀剂要么本身有毒有害，要么价格昂贵或者沉淀时对反应条件的要求较高，如二苦胺是一种易爆，有毒的有机溶剂，会对人体健康造成危害并危及环境；高氯酸盐^[1]的价格昂贵，沉淀过程必须在低温冷冻下进行，导致能耗较大，并且高氯酸盐会对环境造成污染；石膏和磷酸盐^[2]沉淀法需要使用大量的沉淀剂，导致生产成本高于产品价值；四苯硼酸钠^[3]是分析化学的常用试剂，用于定量检测钾离子、铷离子、铯离子、银离子、亚铊离子和铵离子，可在低温条件下与这些离子生成白色沉淀，但价格十分昂贵且不可循环使用，还会对环境造成污染。

参考文献：

[1] D.R.George,J.M.Ri1eyandJ.R.Ross[J].Chem.Eng.Progr., 64(6), 96-99(1968).

[2] Maia G. Dunseth, Arlington, Va., and Murrell L. Salutsky, etc. Mehtod of recovering potassium values from brines[P]. US3195978A, 1965-07-20.

[3] Buraian Ruisu, Sutefuan Eichi Angaa, Kaaru Jii Anchi, Preparation of thiazole derivative[p]. JPS5312858, 1978-02-04。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种以卤水为原料制备硫酸钾的方法，以容易获得的水溶性氟硼酸盐为沉淀剂，采用化学沉淀法从卤水中提取钾并制备硫酸钾，并且水溶性氟硼酸盐还可重复回收套用于工艺过程中。本发明方法工艺简单，原料转化率高，沉淀剂毒性低，并且由于原材料的易获得性、水溶性氟硼酸盐的可重复利用性以及工艺步骤的简化性因而具有较大的经济价值。本发明的技术方案为：

一种以卤水为原料制备硫酸钾的方法，包括在卤水中加入氟硼酸盐在室温下反应，反应完成过滤出氟硼酸钾固体，并保留滤液；将氟硼酸钾固体与浓硫酸反应直接得到硫酸钾固体和氟硼酸气体。

上述方法中，所述卤水中钾含量≥10g/L。

上述方法中，所述氟硼酸盐为水溶性氟硼酸盐，包括氟硼酸钠、氟硼酸钙、氟硼酸铵或者氟硼酸镁；并且氟硼酸盐的加入量以氟硼酸根离子和卤水中钾离子的摩尔比为0.9~1.3:1计。

上述方法中，所述氟硼酸钾固体与浓硫酸反应的条件为：氟硼酸钾与浓硫酸的摩尔比为1:0.5~0.6，反应温度为500~700°C，反应时间为30~120min。

上述方法中，还包括在所述滤液中加入水溶性硫酸季铵盐，使滤液中的氟硼酸根离子转化成季铵阳离子氟硼酸盐；季铵阳离子氟硼酸盐进一步与浓硫酸反应得到氟硼酸气体和水溶性硫酸季铵盐的待回收液；再将反应过程中二次获得的氟硼酸气体分别用吸收剂吸收使之转化为氟硼酸盐，反应液浓缩至饱和后回收套用至氟硼酸盐与卤水的反应过程。