专利名称:硝酸钾的生产方法
本发明是关于一种复分解反应生产硝酸钾的方法。
用复分解反应来生产硝酸钾工业上早见报导，有从硝酸钠出发与氯化钾反应生产硝酸钾，也有从硝酸铵、硝酸钙、硝酸镁等出发与各种钾盐反应生产硝酸钾。其中数硝酸钠与氯化钾反应方法工艺最成熟，工业上采用也比较多，但因硝酸钠供应紧张，价格较贵，妨碍了大规模生产，同时该方法硝酸钾提纯也较困难。除了复分解法生产硝酸钾外，还有中和法，即氢氧化钾与硝酸中和反应制取硝酸钾，此方法由于钾碱成本过高，工业上鲜为采用。另外有用硝酸与氯化钾反应制备硝酸钾，俗称合成法，这方法生成的氯气及亚硝酰氯对设备腐蚀严重，给生产上带来诸多不便。
本发明的目的，在于提供一种新的复分解反应方法，采用廉价易得的原料来生产硝酸钾，降低硝酸钾的生产成本。
这种新的生产方法是在发现钾明矾的过饱和溶液在蔽光静止条件下不结晶析出的特性的基础上发展起来的，在蔽光静止条件下，生成的钾明矾即使是过饱和浓度很高，也不会结晶析出，而硝酸钾的结晶不受这条件影响。考虑让铝盐和硝酸盐及硫酸钾参加成矾反应，加热溶解反应后，选择敞光或蔽光静止条件，分步结晶，就能得到所需的硝酸钾。
成矾反应蔽光结晶生产硝酸钾操作工艺路线可以采取二种方案其一是，在有铝盐，硝酸盐及硫酸钾参加的成矾反应体系中，加热溶解反应后，即在蔽光静止条件下冷却结晶，整个工艺过程如附图1所示。在蔽光静止条件下冷却结晶得到硝酸钾与含有大量的钾明矾的母液(Ⅰ)，迅速分离得粗硝酸钾，母液(Ⅰ)回收钾明矾后，可返回生产，第二种方案是在成矾反应后，首先结晶分离钾明矾，整个工艺路线如附图2所示，母液(Ⅰ)中含有大量的硝酸钾，浓缩母液(Ⅰ)，浓缩后溶液含硝酸钾量在60～70%较理想，再蔽光静止条件下结晶得粗硝酸钾产品。成矾反应加热温度控制在100℃以下，较为理想的温度范围在80°～90℃之间。这种方法得到的粗硝酸钾产品主要杂质是钾明矾，用少量冷水冲洗一般就能得到较纯的硝酸钾，需要更高纯度的硝酸钾，则可将上述硝酸钾去杂精制，先后加入硝酸钡，碳酸钾除杂，滤除杂质，可得到高纯度的硝酸钾。
两条结晶工艺路线有不同的水溶剂配量，原则上，采用第一条工艺路线的成矾反应体系总的配水量要使生成的硝酸钾在反应温度下能完全溶解，又要在结晶温度下以最大浓度差析出，同时不能使产生的钾明矾脱水成为脱水明矾混浊析出。采用第二条工艺路线反应体系需要的溶剂量，应满足生成的硝酸钾几乎溶解在钾明矾析出后的母液中，以减少硝酸钾随钾明矾结晶析出的损耗，同时溶剂量也不能过量，以利于浓缩与硝酸钾的进一步结晶。在实际操作中，参照硝酸钾在水中的溶解度，估计反应过程溶剂的损耗与成矾反应结晶水消耗，得到总的配水量。
本发明中成矾反应体系涉及到的铝盐或硝酸盐最好是硝酸铝，由含氧化铝的原料出发制造得到，可以是由氧化铝与硝酸直接反应，生产硝酸铝，也可以由氧化铝与硫酸反应，再与硝酸铵反应，得到硝酸铝
为了叙述方便，由硝酸出发生产硝酸钾的称之为硝酸法;稀硝酸中加入铝灰，反应温度控制在60～70℃之间，缓慢酸化反应，得到硝酸铝的溶液，加入适量的硫酸钾，搅拌加热反应，经成矾反应，蔽光结晶得硝酸钾。由硫酸出发最终得到硝酸钾的称之为硫酸法;高岭土650°～700℃熔烧脱水，粉粹后同中等浓度硫酸化合反应，反应温度控制在120℃左右，水浸取得硫酸铝溶液，其中加入适量硝酸铵搅拌加热反应，冷却析出铵明矾，母液为硝酸铝溶液，测定含量加适量的硫酸钾，经成矾反应，蔽光结晶得到产品硝酸钾。下面给出几个实施例例Ⅰ23%硝酸3公斤与含Al2O350%的铝灰0.4公斤反应，温度控制在60～70℃，反应时间30小时，得30%硝酸铝2.4公斤。
上述硝酸铝溶液加98%硫酸钾1.2公斤，搅拌加热至90℃左右，使之完全溶解，以后迅速转入蔽光结晶，自然冷却硝酸钾析出，离心分离，並以少量冷水冲洗，排除附着的明矾，即得粗硝酸钾0.7公斤。
离心分离出来的母液，其中过饱和的明矾自行析出，得钾明矾1.5公斤，母液返回生产，可得硝酸钾0.3公斤。
粗硝酸钾含明矾1%以下，需加水溶解，以硝酸钡与碳酸钾排除明矾、蒸发、结晶、干燥即得精制硝酸钾0.7公斤。
例Ⅱ11.5%硝酸6公斤与含Al2O350%的铝灰0.4公斤反应，温度控制在60°～70℃，反应时间30小时，得14%硝酸铝溶液5.12公斤。
上述硝酸铝溶液，加98%硫酸钾1.2公斤，搅拌加热至90℃左右，完全溶解，以后冷却结晶，明矾析出，结晶离心分离，並以少量冷水冲洗附在明矾表面的硝酸钾，得明矾1.48公斤及28.5%硝酸钾溶液3.55公斤。
硝酸钾溶液在90℃左右蒸发，使硝酸钾含量达到70%时蔽光冷却结晶，硝酸钾析出。离心分离，再以少量冷水冲洗，烘干粉碎，即得二级硝酸钾产品0.7公斤。母液、洗液返回生产可得硝酸钾0.3公斤。
将上述硝酸钾加水溶解，以硝酸钡、碳酸钾排除微量明矾，再浓缩结晶烘干即得一级品硝酸钾。
例Ⅲ用含Al2O321%的高岭土4.5公斤，在650°～700℃熔烧脱水，粉粹，以45%稀硫酸4.56公斤酸化，搅拌均匀，保温4小时，最高温度达120℃，以后水浸得16.3%硫酸铝溶液14.1公斤。
上述硫酸铝溶液，加硝酸铵0.81公斤，搅拌加热至80°～90℃，完全溶解后在室温下冷却，铵明矾析出，离心分离並以少量冷水冲洗明矾表面的硝酸铝，得铵明矾4.52公斤及含13.65%硝酸铝溶液5.2公斤。
所得硝酸铝溶液，加98%硫酸钾1.2公斤，搅拌加热至80°～90℃使之完全溶解，在室温下冷却钾明矾析出，离心分离，得钾明矾1.5公斤及28.9%的硝酸钾溶液3.5公斤。
所得硝酸钾溶液，在90℃左右减压蒸发，使硝酸钾含量达到70%蔽光冷却结晶，硝酸钾析出，离心分离，以少量冷水冲洗以后烘干粉粹即得二级品硝酸钾0.7公斤。提取硝酸钾后的母液，其中过量的明矾自行析出，分离明矾后的母液及洗液返回生产可得硝酸钾0.3公斤，並有少量明矾。
将上述离心分离出来的硝酸钾加水溶解，以硝酸钡、硝酸钾排除微量的明矾，再浓缩结晶烘干即得一级品硝酸钾。
表1给出了硝酸钾产品各项指标成 成矾反应蔽光结晶工艺生产硝酸钾可以得到高质量的硝酸钾产品，同时本方法原料来源丰富，铝灰、高岭土、铝矾土、矾泥、赤泥等均可作为铝盐的原料，硝酸、硝酸铵、硫酸钾等成本低，资源充足，本生产工艺也不复杂，设备容易解决，易为工业上采用，表2给出生产一吨硝酸钾生产成本统计表。
表1
权利要求
1.一种复分解法生产硝酸钾的方法，其特征在于采用成矾反应蔽光结晶工艺生产硝酸钾，即由铝盐和硝酸盐及硫酸钾参加成矾反应2Al3++6NO3-+4SO2-4+8K1++24H2O→K2SO4Al2(SO4)324H2O+6KNO3生成的硝酸钾在蔽光静止条件下，冷却结晶析出。
2.按权利要求
1.所述的硝酸钾的生产方法，其特征在于成矾反应生成的钾明矾在先析出，得到含有大量硝酸钾的母液，浓缩母液，蔽光静止条件下冷却结晶析出硝酸钾。
3.按权利要求
1.或2.所述的硝酸钾的生产方法，其特征在于由硝酸与铝灰、高岭土、矾土等含氧化铝原料反应，生成硝酸铝溶液，加入适量的硫酸钾，加热溶解成矾反应。
4.按权利要求
1.或2.所述的硝酸钾的生产方法，其特征在于由硫酸与铝灰、高岭土、矾土等含氧化铝原料反应，生成硫酸铝溶液，加入硝酸铵，加热反应析出铵明矾，得到含硝酸铝的母液，加入硫酸钾，加热溶解成矾反应。
5.按权利要求
1.或2.所述的硝酸钾的生产方法，其特征在于成矾反应温度控制在80～90℃之间进行，冷却蔽光静止结晶析出硝酸钾，迅速分离含钾明矾的母液，含有大量硝酸钾的母液浓缩至硝酸钾含量重量比在70%左右最好，蔽光静止条件下冷却结晶析出硝酸钾。
6.如权利要求
3.所述的硝酸钾的生产方法，其特征在于成矾反应温度控制在80～90℃之间进行，冷却蔽光静止结晶析出硝酸钾，迅速分离含钾明矾的母液，含有大量硝酸钾的母液浓缩至硝酸钾含量重量比在70%左右最好，蔽光静止条件下冷却结晶析出硝酸钾。
7.如权利要求
4.所述的硝酸钾的生产方法，其特征在于成矾反应温度控制在80～90℃之间进行，冷却蔽光静止结晶析出硝酸钾，迅速分离含钾明矾的母液，含有大量硝酸钾的母液浓缩至硝酸钾含量重量比在70%左右最好，蔽光静止条件下冷却结晶析出硝酸钾。
专利摘要
本发明涉及到一种新的硝酸钾生产方法。
文档编号C01D9/00GK86106394SQ86106394
公开日1987年4月29日 申请日期1986年9月19日
发明者泮同汉 申请人:泮同汉导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan