[发明专利]用天然沸石交换制取硝酸钾的方法

说明书

一种用天然沸石交换制取硝酸钾的方法。

在本发明以前，制取硝酸钾通常有四种方法进行生产：一、转化法：系将硝酸钠和氯化钾复分解而得，此法工艺流程简单，产品质量较高，工业上广泛采用，但我国鉴于硝酸钠缺乏，用该法生产成本较高。二、合成法：系将硝酸与氯化钾作用，生成硝酸钾、氯气及亚硝酰氯用硝酸氧化而得到氯气，故本法可副产氯气，但设备腐蚀严重。三、吸收法：系采用碳酸钾或苛性钾溶液吸收硝酸尾气而得，此法由于苛性钾或碳酸钾比较昂贵，很少采用。四、硝酸铵复分解法：系将硝酸铵与氯化钾复分解而得，此法可得到硝酸钾和氯化铵两种产品，由于氯化铵母液蒸发时，设备腐蚀严重，进入工业化生产的较少。

本发明为了解决已有技术的不足，提出了新的技术方案。本发明是用天然沸石为交换载体，以含钾离子的制盐母液和硝酸铵为原料制取硝酸钾的新工艺。其方法是先用铵盐水溶液将天然沸石由钙型基转化为NH⁺₄进行离子交换，继而再用硝酸铵水溶液将K⁺从沸石上洗脱下来，得到含K⁺＞35克/升和NH⁺₄＜20克/升的富硝酸钾溶液，洗脱液经蒸发、分离、精制得到高纯度的硝酸钾。本发明所采用的沸石多为交换容量较大的天然斜发沸石，其化学组成为：Ca（Na.K）₄Al₆Si₅₀O₇₂·24H₂O，天然斜发沸石对K⁺的有效交换量大于25毫克K⁺/克沸石，K⁺的回收率大于95%。

本发明的要点是用天然沸石交换制取硝酸钾的方法。它是按照下述步骤进行的：（1）天然沸石的改型：原始状态的沸石为钙基型，它与钾离子的交换量只有2-3毫克/克，但将钙基型改变为NH⁺₄基型后，对钾离子的交换量将达到40-50毫克/克，故以2-5N的铵溶液为改型剂，以1-5米/小时的空塔速度通过交换柱内的沸石床层，当流出液中NH⁺₄不变时，即改型完毕，用水置换出交换柱内残留的NH⁺₄溶液后，即可用于对制盐母液中钾离子的交换;（2）上钾：制盐母液中，其离子组分一般为K⁺5-23克/升，Mg⁺⁺30-85克/升，Na⁺20-30克/升，SO^{--₄60-90克/升，Cl-190-230克/升，在-5-60℃下，将上述制盐母液以0.5-5米/小时的空塔速度送入交换柱，制盐母液中的钾离子将与沸石上的铵离子交换而保留在沸石（R）上，铵离子则进入液相：}

R-NH₄+K⁺→R-K+NH⁺₄

当流出液中钾的含量与制盐母液中钾的含量相近时，即沸石已被钾离子所饱和，用水洗涤残留在交换柱中的制盐母液，即可用硝酸铵溶液洗脱钾离子，流出液中钾离子含量是逐步减少的，将钾离子含量少于4.0克/升的流出液称为贫钾液，可用于其它方面的综合利用，当流出液中含钾量大于4.0克/升时，可再次返回交换柱以回收钾;（3）上铵：在-10-70℃下，将浓度为2-5N的硝酸铵溶液，以0.5-4米/小时的空塔速度流入被钾离子饱和的交换柱中，沸石上的钾离子则被洗脱下来进入液相，铵离子则被交换在沸石（R）上：

R-K+NH⁺₄→R-NH₄+K⁺