常見的的碳酸鉀生產(chǎn)工藝

常見的的碳酸鉀生產(chǎn)工藝主要有草木灰法、有機胺法、恩格爾鹽法、離子交換法、路布蘭法、鎳氨絡合物法和離子膜-流化床法等。其中，草木灰法和路布蘭法已經(jīng)淘汰，有機胺法、恩格爾鹽法和鎳氨絡合物法還處于研究開發(fā)階段，技術成熟度遠遠不夠。目前，國內外工業(yè)上生產(chǎn)碳酸鉀的方法主要是離子交換法和離子膜-流化床法兩種。

在當前市場行情下，采用這兩種方法生產(chǎn)碳酸鉀，原料氯化鉀的價格占碳酸鉀總成本的50%以上。因此，碳酸鉀工業(yè)的發(fā)展完全受制于上游氯化鉀市場。尋找廉價的含鉀資源生產(chǎn)碳酸鉀，對于整個碳酸鉀行業(yè)和延伸下游行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。以鉀長石為代表的不溶性鉀資源儲量極其豐富、分布非常廣泛，一直以來被認為是生產(chǎn)鉀鹽Z重要的廉價替代原料。以不溶性鉀資源為原料生產(chǎn)碳酸鉀的工藝方法國內外時有報道，主要有酸法、純堿燒結法和石灰石燒結法三種。

草木灰法

草木灰法是Z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、過濾的方法可加以分離。此法由于產(chǎn)品質量低、不經(jīng)濟，且受原料來源限制而很少采用。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、過濾、蒸發(fā)、碳化，得碳酸氫鉀，再經(jīng)過濾、煅燒得產(chǎn)品。此法由于工藝流程長等原因已被其他方法所取代。

離子交換法

用陽離子交換樹脂與氯化鉀交換。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、結晶、分離、煅燒得產(chǎn)品。此法產(chǎn)品質量好，工藝流程短、適用于小規(guī)模生產(chǎn)。

電解法

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、無三廢產(chǎn)生而得到廣泛應用，但耗電較多。

石灰石燒結法

石灰石燒結法是前蘇聯(lián)利用霞石原料綜合生產(chǎn)氧化鋁、碳酸鈉、碳酸鉀和水泥采用的工藝方法，該方法是國內外開發(fā)利用不溶性鉀資源唯yi實現(xiàn)工業(yè)化的技術。該方法的工藝過程是，礦石原料和配料石灰石在高溫下燒結，生成主要物相為原硅酸鈣和鋁酸鈉（鉀）的熟料；用稀氫氧化鈉溶液溶出熟料中的鋁酸鈉（鉀），原硅酸鈣作為濾渣分離用于生產(chǎn)水泥；鋁酸鈉（鉀）溶液通入CO2酸化，沉淀出氫氧化鋁制取氧化鋁；碳酸鈉（鉀）溶液通過蒸發(fā)濃縮，依次結晶出碳酸鈉和碳酸鉀，碳酸鉀的純度Zgao可達到98.5%。

鉀長石粉制備碳酸鉀

鉀長石粉制備碳酸鉀的方法，包括以下步驟：

（1）化學選礦：將鉀長石粉與堿母液按1kg:1.5~7.5L的比例混合制成原礦漿，原礦漿在200~300℃溫度下反應5~240min，降溫后得到料漿，過濾，制得脫硅液和脫硅精礦；向脫硅液中加入石灰乳，在70~90℃溫度下苛化反應2h，過濾、洗滌得到的濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮至預定濃度后，即可作為堿母液循環(huán)使用；

所述堿母液為含KOH和NaOH的混合液；

（2）配料燒結：脫硅精礦和石灰石按1kg:0.5~2kg比例混合磨制生料，生料在1200~1350℃溫度下反應30~180min，冷卻后得到燒結熟料；

（3）熟料溶出：燒結熟料經(jīng)破碎、磨細得到燒結熟料粉，熟料粉與溶出液按1kg:2~5L的比例混合，在60~95℃溫度下反應15~120min，反應結束后過濾，分別得到溶出粗液和硅鈣渣，硅鈣渣可作為生產(chǎn)水泥和新型建筑材料的原材料；

所述溶出液為KOH和K2CO3的混合液；

（4）碳分分解：向溶出粗液中通入酸化氣CO2，反應過程中設計取樣點監(jiān)測溶液的pH值變化，每隔30min監(jiān)測溶液的pH值變化，待溶液pH值小于10開始，每隔15min取一次樣，過濾沉淀后檢測溶液中Al2O3和SiO2的含量；當溶液中Al2O3和SiO2的含量之和小于5g/L時結束反應，然后過濾得到碳酸鉀粗液和氫氧化鋁；氫氧化鋁可生產(chǎn)耐火材料或進入拜爾法生產(chǎn)氧化鋁系統(tǒng)生產(chǎn)冶金級氧化鋁；所述酸化氣是指CO2濃度大于10%的氣體；

（5）制取碳酸鉀：將碳酸鉀粗液一次蒸發(fā)濃縮后送至一次碳酸化塔，加入高錳酸鉀溶液，通入酸化氣進行一次碳酸化使雜質沉淀，過濾，得到碳酸鉀精制液；碳酸鉀精制液經(jīng)二次蒸發(fā)濃縮后送至二次碳酸化塔中，通入酸化氣進行二次碳酸化使碳酸氫鉀從溶液中結晶析出，離心分離，得到的碳酸氫鉀晶體在270～300℃下煅燒，即得到產(chǎn)品碳酸鉀。