专利名称：从矿石中提取硫酸钾的制作方法
技术领域：
本发明是用化学选矿的方法，直接从石膏、杂卤石混合矿石中提取硫酸钾、硫酸镁、硫酸钙。
目前，未发现直接从杂卤石中提取硫酸钾的资料，据苏联专利4246019介绍，杂卤石的利用，是从混合矿石中选矿富集，加矿物酸生成相应的盐，经分离提纯制成混合肥。另据苏联专利553212介绍，以杂卤石为原料制取硫酸钾，其方法是利用杂卤石先制取钾镁矾或软钾镁矾，再通过复分解反应来制取硫酸钾，其反应机理是加入定量氯化钾与复盐中的硫酸镁反应，反应式为
结晶分离得硫酸钾，不难看出，此法是由一种钾盐(KCL)转换成另一种形式钾盐，这对氯化钾资源丰富的国家是可行的，但我国的氯化钾主要依靠进口，所以无法采用。
本发明的目的是不需任何化学试剂，直接从石膏、杂卤石混合矿石中提取硫酸钾、硫酸镁和硫酸钙。
本发明的方法是首先改变水对杂卤石的溶解性，使难溶于水的杂卤石变为易溶于水。杂卤石的结构式为K2SO4·MGSO4·2CaSO4·2H2O因为结构是决定物质性质的内在因素，破坏杂卤石的结构，脱掉结晶水，脱水温度为370℃，用400℃的温度灼烧脱水，杂卤石的物理、化学性质均有明显的变化，原来静态溶解60天不能溶完的原矿，经脱水后40分钟即溶解完全，为以水作溶剂提供了条件。
但是，水不仅溶解硫酸镁，同时也溶解硫酸钾，为了使硫酸镁与硫酸钾分离，利用同离子效应，即利用硫酸钾在其饱和液中不溶的性质，达到固体液体与分离。由实验可知，100毫升水能溶解矿样中的硫酸钾3.5克，且随水量增加溶解量增加，100克精矿(含K2SO421%，MGSO414%)中的硫酸钾全部溶解需加水600毫升，此时溶液中硫酸钾与硫酸镁的分子比为1∶1，硫酸钾定量生成软钾镁矾(K2SO4·MGSO4·6H2O)无法得到硫酸钾。若将水改成含3-4%硫酸钾的溶液，此溶液对钾石膏(K2SO4·CaSO4·H2O)是饱和的，而对硫酸镁远没有达到饱和。将含3-4%(15-35℃)的硫酸钾溶液加入脱水后的杂卤石，则硫酸镁完全溶解(液相)，而钾石膏(固相)完全不溶，因而使形成的钾石膏与硫酸镁分离，这种含有3-4%硫酸钾的溶镁水溶剂，既起到溶剂作用，又达到硫酸钾与硫酸镁分离的目的。
经硫酸镁(溶液)与形成的钾石膏(固相)分离后所得固体矿渣钾石膏与多余的石膏(CaSO4)混在一起，由混合物中分离硫酸钾与硫酸钙。由实验得知，100毫升水中溶解钾石膏10.36克，同时发现溶解和分解是同时进行的，即
10.36克钾石膏分解得5.5克硫酸钾，4.3克硫酸钙，分解的硫酸钙仍按其溶解规律存在于溶液，(0.14克)，大于溶解度的部分(4.16克)生成硫酸钙沉淀，硫酸钾留在溶液中，浓缩溶液，即硫酸钾产品。
3-4%的硫酸钾溶剂的配制，该溶剂取自矿样本身，称100克矿样，加水600毫升，(即21/3.5＝600)，可将100克矿样中的硫酸钾全部溶解，经过滤即可得到。该溶剂每100毫升中含硫酸钾3.5克，硫酸镁2.33克，硫酸钙0.14克，其中少量镁和钙对分离钾均无影响。
并且这种含3-4%硫酸钾的溶剂能反复使用1-5次，硫酸钾浓度始终不变，硫酸镁累积量为25.8克，仍未达到饱和点(36.2克饱和)而镁随溶解次数增加，浓度也增加。
实施例将矿样粉碎(粒度100目)，用400℃的温度灼烧脱水，称取脱水矿样100克，加水600毫升，搅拌溶解，经过滤即得含3-4%硫酸钾的溶剂。再称取脱水矿样100克，加入含3-4%硫酸钾的溶剂300毫升，搅拌均匀(不使结块)，静置1小时，真空抽滤到无水滴，测量体积，此溶液即为取得硫酸镁的溶液，经浓缩结晶即可得到硫酸镁。
而固体矿渣部分为钾石膏，将钾石膏加水，加水量为矿样含K2SO4的克数/5.5%，再过加5%(5.5%是每100ML水中钾石膏溶解克数)，搅拌均匀后加热，微沸10分钟，趁热真空抽滤到无水滴，冷却滤液到室温，过滤除去少量钾石膏，测量体积，此溶液即为制取硫酸钾的溶液，如果此溶液中硫镁含量低，不经分离即达到化肥或化工原料指标，浓缩至干即为硫酸钾。如需进一步提高纯度，可按曲线分段结晶，经洗涤或重结晶取得纯度较高产品。
溶钾固液分离的残渣中主要含石膏(CaSO4)和少量粘土质矿物，可当石膏使用。
本发明不仅适用于杂卤石精矿和贫矿的分离提取硫酸钾;而且对杂卤石与石膏的混合矿石;以及所有含硫酸钾、硫酸镁及硫酸钙成分的矿石均适用。
本发明的优点是从溶解矿样;钾、镁分离;钾、钙分离到提取产品，除用水之外不用其他任何试剂，故能实现低成本。
对矿样中所含硫酸钾、硫酸镁回收率达到近100%，每吨矿石中能提取15-21%的硫酸钾;10-14%的硫酸镁和61-72%的硫酸钙，并实现有效利用。
权利要求
1.从石膏、杂卤石混合矿石中提取硫酸钾、硫酸镁和硫酸钙的方法，其特征是不用任何化学试剂，采用同离子效应，用矿样配制含3-4%硫酸钾溶剂，直接从石膏、杂卤石混合矿石中分离提取硫酸钾、硫酸镁和硫酸钙。
2.如权利要求1的方法，其特征是采用同离子效应，即利用硫酸钾在其饱和溶液中不溶的性质，而对硫酸镁远未达到饱和的原理，达到硫酸镁与硫酸钾分离。
3.如权利要求1的方法，其特征是不用任何化学试剂配制含3-4%硫酸钾的溶剂，是直接从杂卤石中加水溶解其中的硫酸钾而得，加水量为矿样含K2SO4的克数/5.5%。
4.如权利要求1的方法，其特征是含3-4%硫酸钾的溶剂能反复使用1-5次。
全文摘要
本发明是从石膏、杂卤石混合矿石中提取硫酸钾、硫酸镁和硫酸钙的方法，利用同离子效应，用矿样配制含3.5％硫酸钾溶剂，而不需任何试剂直接从杂卤石中分离提取硫酸钾、硫酸镁和硫酸钙。
文档编号C01D5/00GK1045755SQ8910145
公开日1990年10月3日 申请日期1989年3月22日 优先权日1989年3月22日
发明者杨达才, 陈培玲 申请人:国家建材局地质研究所