[发明专利]一种联合生产碳酸钾和轻质碳酸镁的方法

说明书

该发明属于化工类。碳酸镁和碳酸钾作为重要的化工原料，用量不断增加。轻质碳酸镁是橡胶制品的优质填料，绝热、耐高温的防火材料，也用于制造高级玻璃制品、镁盐颜料、油漆和日用化学品等。传统生产轻质碳酸镁的方法有白云石碳化法、卤水碳化法、纯碱法等。碳酸钾主要用于电视玻壳、陶瓷、染料、涂料、食品添加剂、清洁剂、化肥厂脱碳剂等，也是一种优质钾肥。其生产方法主要有电解法、有机胺法、离子交换法、复盐法等。

复盐法生产碳酸镁在国内外未见报道。复盐法生产碳酸钾在德国、法国曾应用于工业生产。它是以CO₂为碳化剂，通过向含有氯化钾和氧化镁的水溶液中通入CO₂来进行反应。首先氧化镁和二氧化碳反应生成三水碳酸镁，见反应式(1)。

                                         (1)或者

                                                      (2)

                                     (3)生成的三水碳酸镁进一步和二氧化碳、氯化钾反应生成碳酸钾、碳酸镁复盐，见反应式(4)。                  (4)

该复盐在较低温度下不溶于水，通过过滤将其与母液分离。此复盐还有一重要化学性质，即受热分解。所以将过滤出的复盐加入热水中，会分解为碳酸氢钾和三水碳酸镁，见反应(5)。

                         (5)

碳酸镁不溶于水，过滤后循环使用，但碳酸镁循环使用易失活，严重影响生产复盐产率。含KHCO₃的母液浓缩结晶得碳酸钾产品。此工艺需要产生二氧化碳的装置，而且要使反应(4)有较大的反应速率和反应转化率，二氧化碳的压力必须控制在20大气压左右。国外还有用碳酸氢钠代替二氧化碳与碳酸镁反应制取复盐，生产碳酸钾，见反应式(6)。

                (6)

我国是碳酸氢铵的最大生产国，特别是作为肥料的碳酸氢铵，为我国所特有，碳酸氢铵比碳酸氢钠价格低很多。而且我国是镁盐生产大国，氯化镁和硫酸镁资源丰富，解决用碳酸氢铵代替碳酸氢钠采用复盐法生产碳酸钾，并联产轻质碳酸镁，是本发明的主要目的。

本发明是将一定量的氯化钾(或硫酸钾)和氯化镁(或硫酸镁)溶解，形成氯化钾(或硫酸钾)和氯化镁(或硫酸镁)的混合溶液，在0～25℃把碳酸氢铵加入到混合溶液中，并加入结晶促进剂，在不断搅拌下反应，生成碳酸氢钾和碳酸镁复盐，见反应式(7)。

         (7)

生成的复盐不溶于冷水，是一种沉淀物，原名叫恩格勒(Engel)盐。当反应进行1～20小时，过滤并用0～25℃的冷水冲洗滤饼，得到纯净的固体KHCO₃·MgCO₃·4H₂O复盐。将母液和一洗液混合，得到的混合液中含有少量未反应的氯化钾(或硫酸钾)、氯化镁(或硫酸镁)和生成物氯化铵(或硫酸铵)，可循环配料使用，直到氯化铵(或硫酸铵)接近饱和，冷却结晶分离出氯化铵(或硫酸铵)，再循环使用。