584-08-7 / 碳酸鉀的制備方法

背景技術(shù)

碳酸鉀是一種重要的無(wú)機(jī)化工基礎(chǔ)原料，20世紀(jì)70年代初我國(guó)開(kāi)發(fā)成功并投入工業(yè)化生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于合成氨廠合成氣的凈化，也可用作無(wú)氯鉀肥，需求量較少，80年代以后，我國(guó)碳酸鉀的需求量迅速增長(zhǎng)，應(yīng)用日趨廣泛:化學(xué)工業(yè)中大量用作化肥脫碳劑，工業(yè)氣體中硫化氫、二氧化碳的清除劑;橡膠的防老劑;玻璃工業(yè)中被大量用于制造計(jì)算機(jī)顯示器，電視機(jī)顯像管玻殼，電子管，精密玻璃器皿及各種裝飾用特殊玻璃;在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中是一種良好的無(wú)氯鉀肥，其含有的碳酸根是植物進(jìn)行光合作用的原料，且對(duì)土壤有疏松作用；此外碳酸鉀還被廣泛應(yīng)用于電焊條、油墨、照相藥品、聚酯、炸藥、制革、電鍍、陶瓷、建材、水晶、鉀肥皂以及醫(yī)藥的生產(chǎn)。

生產(chǎn)方法

碳酸鉀生產(chǎn)有草木灰法、呂布蘭法、電解法、離子交換法等。草木灰法是最古老的方法，即從各種植物殼(如棉籽殼、茶子殼、桐子殼、葵花子殼)燒成的草木灰中提取，草木灰中含有碳酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀等可溶性鹽，用沉淀、過(guò)濾的方法可加以分離，此法由于產(chǎn)品質(zhì)量低、不經(jīng)濟(jì)，且受原料來(lái)源限制而很少采用；呂布蘭法是將硫酸鉀與煤粉、石灰混合，還原焙燒，得黑灰(含碳酸鉀、硫化鈣等燒成物），經(jīng)浸取、過(guò)濾、蒸發(fā)、碳化，得碳酸氫鉀，再經(jīng)過(guò)濾、煅燒得產(chǎn)品，此法由于工藝流程長(zhǎng)等原因已被其他方法所取代；電解法是將氯化鉀電解后得到的氫氧化鉀溶液，在碳化塔中以二氧化碳碳化，經(jīng)多效蒸發(fā)器蒸發(fā)、過(guò)濾得碳酸氫鉀，再經(jīng)煅燒制得產(chǎn)品，此法因原料易得、鉀利用率高、無(wú)三廢產(chǎn)生而得到廣泛應(yīng)用，但耗電較多，設(shè)備要求高，離子膜電解槽設(shè)備的投入耗資具大，資金回收周期長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)品成本過(guò)高;離子交換法是用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與氯化鉀交換，再用碳酸氫銨洗脫成碳酸氫鉀稀溶液，經(jīng)多效蒸發(fā)、碳化、結(jié)晶、分離、煅燒得產(chǎn)品，此法產(chǎn)品質(zhì)量好，工藝流程短，但僅適用于小規(guī)模生產(chǎn)，原料氯化鉀常用化學(xué)純或工業(yè)純，成本較高，又由于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂常常采用鈉型離子交換樹(shù)脂，還會(huì)存在樹(shù)脂交換容量和鉀離子的交換率不高、氯化鉀的用量較多、消耗較大等問(wèn)題。

制備方法

(1)一次鹽水精制:將原料鉀鹽送至化鹽槽，加水在50?60°C的溫度下形成飽和的粗鹽水，在粗鹽水中加入KOH溶液直至粗鹽水中Mg2+濃度小于5ppm，加入少量FeCl3溶液，直至粗鹽水顏色變?yōu)橥咙S色則不再加入，再加入KKO3溶液直至粗鹽水的Ca2+的濃度小于5ppm，靜置，過(guò)濾，分別得一次鹽水和鹽泥；

(2)二次鹽水精制:將一次鹽水經(jīng)凱膜過(guò)濾器過(guò)濾，再將濾液送入螯合樹(shù)脂塔，得精制鹽水，并通入鹽水儲(chǔ)存罐；

(3)上鉀液配制:將鹽水儲(chǔ)存罐的精制鹽水配制成重量濃度為2%的氯化鉀溶液作為上鉀液；

(4)離子交換反應(yīng):離子交換塔中選用732鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，將上鉀液逆流通入所述離子交換塔，上鉀流量為0.028L.min-1，鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂轉(zhuǎn)變?yōu)殁浶蜆?shù)脂，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，鉀離子交換率可達(dá)93%;

(5)洗脫反應(yīng)：用上銨液飽和NH4HCO3溶液作為洗脫劑，順流通入離子交換塔，上銨流量為0.030L.min-1，鉀型樹(shù)脂轉(zhuǎn)變?yōu)殇@型樹(shù)脂，上銨量與步驟⑷或步驟⑹的上鉀量的摩爾比是1.13:1，洗脫后得碳酸氫鉀和碳酸氫銨的混合溶液；

(6)樹(shù)脂再生反應(yīng):將上鉀液逆流通入離子交換塔，反洗銨型樹(shù)脂，將銨型樹(shù)脂轉(zhuǎn)變?yōu)殁浶蜆?shù)脂，多次重復(fù)步驟⑸和步驟(6);

(7)蒸發(fā)濃縮:將步驟⑸得到的碳酸氫鉀和碳酸氫銨的混合溶液在溫度為120?150°C下蒸發(fā)濃縮，以水作為參考密度，當(dāng)溶液相對(duì)密度為1.576時(shí)，停止加熱；

(8)噴霧造粒:將步驟⑺所得溶液噴霧造粒，得碳酸鉀產(chǎn)品。