[发明专利]硫酸钾的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机盐制备技术领域，具体地讲，涉及一种硫酸钾的制备方法。

背景技术

我国是一个农业大国，钾肥作为一种重要的战略农资，事关国家的粮食供给安全。目前，我国农作物钾肥市场年需求量约为460万吨(以K₂O计)，加上工业用钾和合理库存，总的钾盐年需用量约为649万吨。预计到2020年，我国仅农作物钾肥市场需求量就可达到1000万吨。目前，我国钾肥生产能力有限，年生产量仅为320万吨左右(以K₂O计)，无法满足国内市场的需求，每年钾肥需求量的30％左右需要进口；同时，我国可溶性钾盐资源严重短缺，钾资源总体储量以K₂O计为1.36亿吨，仅占全球储量的1.64％。

我国富钾岩石(即以K₂O计时，含钾量不低于8％的硅酸盐类矿物)资源十分丰富，其储量远大于可溶性钾盐资源，具有种类多、分布范围广等特点，在火山岩、沉积岩、变质岩中都有存在，含钾岩石分布广泛，具有发展钾肥的有利条件。如南方的贵州地区含钾岩石矿点就有近百个，有十余个矿点的储量达到千万吨以上，仅铜仁矿带的储量就超过50亿吨。随着钾肥产能的逐步扩大，40年后，我国可溶性钾矿将面临资源枯竭的严重问题。据相关专家预计，仅贵州万山不可溶钾岩资源，至少可以开采500年。因此，利用富钾岩石资源生产钾肥势在必行。

目前，利用富钾岩石制备硫酸钾的方法有煅烧法(包括烧结法、高温熔融法、高炉冶炼法等)、湿化学法(包括水热法、酸分解法等)、微生物法等，但上述方法在技术上和经济上存在诸多问题。比如煅烧法所需温度高、能耗大；水热法在高压下进行，对设备要求较高；微生物法提钾速率低、仅限于隔离的范围内进行、且安全性不稳定；因此，总体来说，上述制备方法存在能量消耗大、工艺复杂、尾矿残渣多等诸多弊端。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种硫酸钾的制备方法，其以富钾岩石为原料，通过熔盐活化钾离子，加水浸取即可获得含有硫酸钾的混合水溶液，工艺简单、能耗低、且绿色环保。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种硫酸钾的制备方法，包括步骤：A、将无机基底盐与富钾岩石混合并粉碎研磨，获得第一混合物；其中，所述无机基底盐由硫酸钠和熔融助剂组成；所述富钾岩石是指将富钾岩石中的含钾化合物转化为K₂O的形式后，所述K₂O的质量百分数不低于8％的硅酸盐矿物；所述硫酸钠与所述无机基底盐的质量之比为80:100～98:100；B、将所述第一混合物加热至300℃～500℃，并保温3h～24h，获得第二混合物；C、向所述第二混合物中通入水并在15℃～70℃下搅拌30min～90min，获得第三混合物，固液分离所述第三混合物，获得滤渣和滤液；D、所述滤液经分段蒸发，获得硫酸钾。

进一步地，所述第一混合物还包括碱性助剂；其中，所述无机基底盐与所述碱性助剂的质量之比为1:1～1:0.1。

进一步地，所述碱性助剂选自氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种。

进一步地，所述熔融助剂选自硝酸钠、硝酸钾、硝酸锂中的至少一种。

进一步地，所述富钾岩石与所述无机基底盐的质量之比为1:2～1:0.2。

进一步地，所述水与所述第二混合物的质量之比为3:1:～10:1。

进一步地，所述第一混合物的粒径不大于100目。

进一步地，所述步骤D的具体方法包括：将所述滤液在70℃～110℃下蒸发至所述滤液的质量减少至其初始质量的45％～65％后冷冻到0℃～25℃，保温分离获得第一液相和所述硫酸钾；将所述第一液相在70℃～110℃下蒸发至干，获得硫酸钠混盐。

进一步地，所述步骤C还包括：对所述滤渣进行洗涤并获得洗涤液，所述洗涤液并入所述滤液中；所述步骤D还包括：将所述硫酸钠混盐并入所述无机基底盐中。

进一步地，所述富钾岩石为钾长石、白榴石、海绿石、伊利石、含钾砂页岩中的至少一种。