張光旭，石 瑞，彭 宇，鄧 軍

（武漢理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，湖北武漢430070）

利用鉀長石制取氟硅酸鉀的研究

張光旭，石 瑞，彭 宇，鄧 軍

（武漢理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，湖北武漢430070）

針對洛陽嵩縣的鉀長石，采用回轉(zhuǎn)窯低溫分解，分解殘?jiān)盟〉玫解浗∫?，以鉀浸取液為原料制取氟硅酸鉀。?yōu)化工藝條件：反應(yīng)溫度為60℃，氟硅酸加入量為理論用量的120%，浸取液氫離子濃度為2.0 mol/L，反應(yīng)時間為10 min。在此條件下，鉀收率達(dá)到96%以上，制得氟硅酸鉀產(chǎn)品純度達(dá)到98%，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到相關(guān)化工企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

鉀長石；提鉀；氟硅酸；氟硅酸鉀

中國一直缺少可溶性鉀鹽資源，可溶性鉀鹽資源難以滿足農(nóng)業(yè)對鉀肥的需要。到目前為止，中國70%的鉀肥需要進(jìn)口，今后相當(dāng)長的一個時期內(nèi)仍然需要進(jìn)口。因此，開發(fā)不溶性鉀鹽資源將成為未來鉀鹽的發(fā)展方向［1-2］。鉀長石是難溶性鉀鹽的代表礦物之一，是一種含鉀的硅酸鹽礦物，化學(xué)式為K2O· Al2O3·6SiO2，各成分理論含量 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：K2O，16.9%；Al2O3，18.4%；SiO2，64.7%。鉀長石是最普通的造巖礦物，在地殼中儲量大、分布廣，是許多含鉀硅鋁鹽巖石的主要組分［3］。制鉀肥用鉀長石其K2O邊界品位要求大于6%，工業(yè)品位要求大于9%［4］。洛陽嵩縣已經(jīng)探明的鉀長石儲量超過 8 000萬t［5］，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為13.39%，符合工業(yè)化提鉀要求。實(shí)驗(yàn)針對洛陽嵩縣鉀長石，采用回轉(zhuǎn)窯分解工藝進(jìn)行分解［6-9］，分解殘?jiān)?jīng)破碎用水浸取，過濾得到浸取液，浸取液中K+質(zhì)量濃度約為14 850 mg/L。以此浸取液為原料，對提鉀的工藝條件進(jìn)行研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及試劑

鉀長石分解殘?jiān)∫海篕+質(zhì)量濃度為14 850 mg/L，Na+質(zhì)量濃度為4 356 mg/L，Al3+質(zhì)量濃度為16 850 mg/L，F(xiàn)e3+質(zhì)量濃度為7 721 mg/L，H+濃度為0.1 mol/L。氟硅酸，工業(yè)級，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%；濃硫酸，分析純。

1.2 提鉀原理

氟硅酸鉀為難溶性鉀鹽，鉀離子與氟硅酸定量反應(yīng)能生成氟硅酸鉀沉淀［10］，反應(yīng)式如下：

實(shí)驗(yàn)擬以氟硅酸鉀的形式回收鉀長石分解殘?jiān)∫褐械拟?，然后再以氟硅酸鉀為原料制取硫酸鉀或氯化鉀肥料。雖然浸取液中除了含有K+外，還含有Na+、Al3+、Fe3+和H+，但是氟硅酸鈉溶于水，氟硅酸不與Al3+和Fe3+發(fā)生反應(yīng)，而H+有利于氟硅酸鉀的沉淀，所以用此溶液制取氟硅酸鉀很合適，制取的產(chǎn)品所含雜質(zhì)很少，能滿足工業(yè)要求。

1.3 分析方法

采用Axios advanced X射線熒光光譜儀對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析。分析條件：電壓為30～60 kV，電流為50～100 mA。檢測步驟依據(jù)JY/T 016—1996《波長色散型X射線熒光光譜方法通則》。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)溫度對鉀收率的影響

因氟硅酸鉀沉淀的條件與反應(yīng)溫度、氟硅酸加入量、氫離子濃度、反應(yīng)時間等因素有關(guān)，若反應(yīng)條件控制不當(dāng)，就會導(dǎo)致氟硅酸鉀沉淀不完全，影響鉀的收率，為此實(shí)驗(yàn)將對沉鉀的條件進(jìn)行單因素分析。根據(jù)浸取液中K+的含量選擇氟硅酸用量為理論用量，浸取液氫離子濃度為 0.1 mol/L，選擇反應(yīng)時間為5 min，考察反應(yīng)溫度對鉀收率的影響［9］，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，隨著反應(yīng)溫度的上升鉀的收率逐漸增加，60℃時鉀的收率達(dá)到85%，繼續(xù)升高反應(yīng)溫度鉀的收率開始下降。這可能是由于溫度升高，部分氟硅酸鉀水解成氟化鉀、氟化氫及硅酸所致。實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)溫度為60℃。

2.2 氟硅酸加入量對鉀收率的影響

選擇反應(yīng)溫度為60℃，浸取液氫離子濃度為0.1 mol/L，反應(yīng)時間為5 min，考察氟硅酸用量對鉀收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2可知，隨著氟硅酸用量的增加鉀的收率逐漸增加，當(dāng)氟硅酸用量為理論用量的120%時鉀的收率達(dá)到92%，繼續(xù)增加氟硅酸用量鉀的收率增加幅度不大。實(shí)驗(yàn)確定氟硅酸用量為理論用量的120%。

圖2 氟硅酸用量對鉀收率的影響

2.3 浸取液氫離子濃度對鉀收率的影響

選擇反應(yīng)溫度為60℃，氟硅酸用量為理論用量的120%，反應(yīng)時間為5 min，考察浸取液中氫離子濃度對鉀收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。由圖3可知，當(dāng)氫離子濃度小于2.0 mol/L時，隨著氫離子濃度的增加鉀的收率逐漸增加，這是因?yàn)榉杷徕浿挥性趶?qiáng)酸性條件下才會沉淀；當(dāng)氫離子濃度為2.0 mol/L時鉀的收率達(dá)到94.21%；當(dāng)氫離子濃度大于2.0 mol/L時，隨著氫離子濃度的增加，鉀的收率開始下降，這可能是由于加入大量的硫酸，使得溶液的溫度上升，生成的氟硅酸鉀部分水解。實(shí)驗(yàn)確定浸取液氫離子濃度為2.0 mol/L。

圖3 浸取液氫離子濃度對鉀收率的影響

2.4 反應(yīng)時間對鉀收率的影響

圖4 反應(yīng)時間對鉀收率的影響

選擇反應(yīng)溫度為60℃，氟硅酸用量為理論用量的120%，浸取液氫離子濃度為2.0 mol/L，考察反應(yīng)時間對鉀收率的影響［11］，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著反應(yīng)時間的增加鉀的收率逐漸增加，當(dāng)反應(yīng)時間為10 min時鉀的收率可達(dá)到96.32%，之后繼續(xù)增加反應(yīng)時間鉀的收率開始迅速下降。這可能是由于氟硅酸鉀在熱水中緩慢水解的緣故。實(shí)驗(yàn)確定反應(yīng)時間為10 min。

3 氟硅酸鉀產(chǎn)品質(zhì)量

在反應(yīng)溫度為60℃、氟硅酸加入量為理論用量的120%、浸取液氫離子濃度為2.0 mol/L、反應(yīng)時間為10 min條件下進(jìn)行提鉀實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉀的收率可達(dá)到96.28%，和前期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合，達(dá)到預(yù)期的目的。制得 K2SiF6產(chǎn)品分析結(jié)果：純度為98%，游離酸w（HF）≤0.15%，w（Fe）≤0.005%，w（重金屬）≤0.50%，w（H2O）≤0.50%，w（氯化物）≤0.15%，w（硫酸鹽）≤0.2%，達(dá)到了相關(guān)化工企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)論

針對洛陽嵩縣的鉀長石，采用回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行低溫分解，分解殘?jiān)〉玫解浗∫?，以此浸取液為原料制取氟硅酸鉀。?yōu)化工藝條件：反應(yīng)溫度為60℃，氟硅酸加入量為理論用量的120%，浸取液氫離子濃度為2.0 mol/L，反應(yīng)時間為10 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉀收率可達(dá)96%以上，氟硅酸鉀純度達(dá)到98%，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到相關(guān)化工企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，可進(jìn)而制備硫酸鉀或氯化鉀肥料。

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一種從加壓氰化后液中富集鉑、鈀的方法

一種從加壓氰化后液中富集鉑、鈀的方法，屬于從堿性氰化液中提取鉑、鈀的工藝。本發(fā)明采用椰殼活性炭從鉑族金屬精礦加壓氰化后液中富集［Pt（CN）4］2-和［Pd（CN）4］2-，用堿性乙醇溶液作解吸液，將吸附在椰殼活性炭表面上的［Pt（CN）4］2-和［Pd（CN）4］2-進(jìn)行解吸，經(jīng)過多次吸附、解吸后，將失去吸附能力的椰殼活性炭進(jìn)行焚燒，酸溶后回收鉑、鈀，再與解吸液中鉑、鈀合并。本發(fā)明操作簡便，椰殼活性炭為市購商品，在使用中反復(fù)利用，鉑、鈀回收率大于99%。

CN,102808084

一種低溫低濃度氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解釩渣同步提取釩鉻的方法

本發(fā)明涉及一種低溫低濃度氫氧化鉀溶液中電化學(xué)分解釩渣同步提取釩鉻的方法。該方法包括以下步驟：1）配料預(yù)熱：將釩渣與低濃度氫氧化鉀水溶液混合加熱制得混配料漿；2）電解：將預(yù)熱的料漿加入電解槽中，向溶液中通入氧化性氣體，電解得反應(yīng)料漿；3）固液分離：對步驟（2）的反應(yīng)料漿進(jìn)行過濾分離，得到尾渣和含釩鉻堿溶液。本發(fā)明所述方法操作溫度低，能耗小，易于操作，且可實(shí)現(xiàn)釩鉻高效共提，釩提取率可達(dá)85%～99%，鉻提取率可達(dá)80%～95%。

CN，103421950

氯化銨造粒系統(tǒng)

本實(shí)用新型屬于化肥工業(yè)領(lǐng)域，具體涉及一種氯化銨造粒系統(tǒng)。本實(shí)用新型包括混料倉、造粒機(jī)、篩分機(jī)、計(jì)量分裝機(jī)和傳送裝置，所述混料倉下部連接造粒機(jī)上部，所述造粒機(jī)通過傳送裝置連接到篩分機(jī)進(jìn)料口，所述篩分機(jī)出料口通過傳送裝置連接到計(jì)量分裝機(jī)的進(jìn)料口，篩分機(jī)的底部粉料出口通過傳送裝置連接到混料倉的進(jìn)料口。本系統(tǒng)經(jīng)篩分機(jī)篩分后，回收不符合要求的小顆?；蚍蹱盥然@原料進(jìn)入回料皮帶二次循環(huán)，再進(jìn)入儲料倉，循環(huán)擠壓造粒，省時省工，同時保證了氯化銨的顆粒質(zhì)量。

CN，203333316

Research on potassium fluosilicate preparation from potassium feldspar

Zhang Guangxu，Shi Rui，Peng Yu，Deng Jun
（School of Chemical Engineering，W uhan University of Technology，W uhan 430070，China）

Potassium feldspar from Song County，Luoyang was decomposed in rotary kiln at a low temperature.The leaching solution which was used as raw material to get potassium fluosilicate had been achieved by leaching the decomposition residue with water.The optimized conditions of reaction were as follows:reaction temperature was 60℃，the amount of fluorosilicic acid was 120%of the theoretical amount，the hydrogen ion concentration of leaching solution was 2.0 mol/L，and the reaction time was 10 min.Under those conditions，the recovery of potassium can be up to more than 96%，and the purity of K2SiF6product reached 98%，reaching the standard requirements of related chemical enterprises.

potassium feldspar；extraction of potassium；fluosilicic acid；potassium fluosilicate

TQ131.31

A

1006-4990（2014）03-0057-03

2013-10-02

張光旭（1964— ），男，博士，教授，主要從事非均相催化及氟化工研究，已發(fā)表論文30余篇。