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电解氯化钾工艺流程?

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-04-16 16:55   点击:89  编辑:admin   手机版

电解氯化钾工艺流程?

氯化钾的生产工艺

1.重结晶法将工业氯化钾加入盛有蒸馏水的溶解槽中进行溶解,再加人脱色剂、除砷剂、除重金属剂进行溶液提纯,经沉淀,过滤,冷却结晶,固液分离,干燥,制得食用氯化钾成品。

2.以氯化镁和氯化钾为主要成分的岩盐光卤石(carnolite)粉碎,与75%的水混合,通入过热蒸汽,冷却后析出氯化钾。此粗晶体经水洗,重结晶精制而得。从海水析出氯化钠后的母液,经浓缩、结晶、精制而得。

3.浮选法将钾石盐矿(或砂晶盐)先经破碎、球磨机粉碎后,边搅拌边加入1%十八胺浮选剂,同时加入2%纤维素进行浮选,再经离心分离,制得氯化钾成品。分解一浮选联合法将光卤石先经筛分,粗品再经粉碎后,加入水、母液和浮选剂进行分解,再经粗选、精选、过滤、洗涤、离心分离、干燥,制得氯化钾成品。 [1]

4.兑卤法将海水析出氯化钠后的苦卤和老卤(析出氯化钾镁复盐后的母液)按一定的比例掺兑,使混合卤中硫酸镁和氯化镁的摩尔比在0.11以下,氯化镁与氯化钾的比值在11左右,在兑卤槽中充分析出苦盐(含氯化钠90%、氯化镁2%、硫酸镁1%和氯化钾0.4%)并除去。将混合卤蒸发浓缩至128℃后放入保温沉降器,在124℃下析出高温盐(含氯化钠40%、氯化镁14%、硫酸镁13%和氯化钾1%),在85~90℃下析出低温盐(含氯化钠20%、氯化17%、硫酸镁22%和氯化钾1.3%)。分离后,滤液经冷却析出氯化钾镁复盐即人造光卤石,分离光卤石后的母液为老卤。光卤石加水分解,使氯化镁溶解,得粗氯化钾;后者经水洗、重结晶得成品。作为医药或食品用氯化钾,还需将上述产品溶于水,过滤后通入氯气至饱和。煮沸除去过量的氯,再通入使氯化钾析出。分离后用水洗涤后再溶于水,过滤、冷却至-5℃左右得结晶,并在100~120℃下干燥得成品。光卤石浮选法光卤石主要成分为氯化钾,用水及浮选剂进行粗选、精选得氯化钾。此品经水洗、重结晶精制得成品。

5.将氢氧化钾用盐酸中和。在纯氢氧化钾水溶液中加入化学计量的纯盐酸,酸稍过量,使溶液略呈酸性,加热浓缩,溶液仍须呈酸性,冷却后有氯化钾沉淀析出,吸滤,将沉淀置于蒸发皿中,放在砂浴上,边搅拌边加热干燥。精制方法市售氯化钾中含有的杂质,以氯化钠和氯化镁为主,也含有少量硫酸盐、铁盐、铝盐等。取500g市售氯化钾与1.5L蒸馏水共同研磨之后,过滤,滤液放入蒸发皿中,向其中加入由5g氧化钙制成的石灰乳和12g纯的氯化钡,充分搅拌,待沉淀后取少许上部清液,滴加氯化钡,确证已无沉淀生成,过滤,向滤液中加入15g纯净的无水碳酸钾,搅拌后静置,过滤,加热滤液至沸腾时加入稀盐酸,使之呈酸性。用直接火浓缩,至体积浓缩至1/3时,即有氯化钾析出,冷却后,将结晶吸滤,置蒸发皿中,用砂浴干燥。 [2]

6.将25份蒸馏水加到10份工业氯化钾中,加热搅拌均匀,在溶液中通入硫化氢气体或加入硫化氢溶液,使重金属的硫化物完全沉淀析出,然后分别加入少许活性炭和少许双氧水,再加入适量的氯化钡饱和溶液,并检查SO42- 离子是否沉淀完全。将溶液过滤后加热5min,加入碳酸钾,使溶液 pH值达11~ 12,并检查Ba2+离子是否沉淀完全 ( 在滤液样品中用稀硫酸酸化,溶液不变混浊或不产生沉淀为合格) 。趁热过滤,滤液用化学纯盐酸中和至pH=7,搅拌均匀,让滤液冷却结晶。结晶甩干,于( 100±5) ℃干燥,即可包装。过程中氯化钡和碳酸钾的加入量,应根据原料氯化钾 ( 工业品)中SO42和Ca2+ 离子等的含量确定。如果在进行结晶时,采用机械搅拌( 150~200转 / 分) ,则所得试剂的纯度要高得多 ( 对硫酸盐杂质和铵盐杂质的含量而言)。

7.冷分解法 将光卤石经粉碎后,放入分解器,加入水、母液和浮选剂进行分解,由分解器下部排除的粗钾料浆泵入沉降器。沉降料浆经器底放出,经离心分离,脱去母液得到粗钾。粗钾送入洗涤器中,室温下将其中所含的氯化钠溶解入水,浆液经再次沉降、离心分离、干燥,制得氯化钾成品。清液作为精钾母液,循环使用

盐矿是怎样行成的?

我国幅员广大,领土辽阔,地质情况复杂,地壳活动交错出现,海进、海退频繁,各个地质时代都有干旱气候带分布,作为成盐盆地封闭要素的屏障广泛存在,成盐的地质条件良好,因此盐矿资源丰富,分布面广。

(一) 矿床在时间上的分布

我国盐矿床的主要成盐时代为震旦纪、三叠纪、白垩纪和第三纪,其次是中奥陶世、早二叠世、侏罗纪和第四纪。

(1)震旦纪 海水侵入上扬子盆地,形成广阔的浅海区,局部呈半封闭状态,加之气候干旱,故在四川盆地西南部次一级构造――长宁凹陷灯影组中沉积了规模巨大的海相岩盐矿床。这是世界目前已知盐矿床形成最早的时代。

(2)奥陶纪 海侵广泛,气候干旱,在华北“准地台”上形成若干次一级凹陷,其中在临汾凹陷内的山西临汾县中奥陶统马家沟组和陕西延长县中奥陶统峰峰组中沉积了海相薄层岩盐矿。

(3)石炭纪 在宁夏自治区中卫县云台山下石炭统赋存有一定层位的石盐及次生石盐;在新疆塔里木盆地南缘和西北缘分布有岩盐矿床和地下卤水。

(4)二叠纪 仅在新疆皮山赋存有早二叠世的地下卤水。

(5)三叠纪 早、中三叠世是我国主要成盐时期之一。由于气候干旱,在上扬子盆地内许多封闭条件较好的次一级凹陷中,沉积了嘉陵江组和雷口坡组规模巨大的海相岩盐矿床;并且在多数凹陷内赋存有矿化度高,富含钾、溴、碘、硼、锂等元素的地下卤水矿床。

西藏芒康县、盐井县一带的三叠纪甲丕拉组含盐段广泛出露盐泉(当地用于熬盐)。

(6)侏罗纪 在滇西、滇南和西藏见有零星分布的早、中侏罗世盐泉。在云南安宁、富民、禄劝等县发现中、上侏罗世的钙芒硝-岩盐矿床。

(7)白垩纪 至第三纪气候以干燥为主,是我国主要成盐时期之一。经过燕山运动和喜马拉雅运动,在我国形成了许多断陷盆地,沉积了大量岩盐矿床,以陆相为主,海相和海陆交替相占少数。

(8)第四纪 为我国主要成盐时期之一。在我国青海、内蒙古、新疆、西藏、宁夏、山西等省(区)形成为数众多的现代湖盐矿床;也有次生、变形岩盐矿床和滨海地下卤水矿床形成。

(二) 矿床在空间上的分布

我国盐矿床的分布,明显受大地构造条件控制,其时空分布规律,印支运动是最突出的分界线。

(1)印支运动前 主要为古地台盐类沉积发育期,盐类矿床赋存于扬子地台和地台的海相碳酸盐岩系中。盐类沉积具有发育面积广大、含矿层区域展布稳定、含盐系旋回少、剖面结构简单等特点。

(2)印支运动后 中国大陆出现广泛而强烈的裂陷活动,陆源碎屑岩-蒸发盐岩极其发育,盐类沉积分布广泛,几乎遍及所有省(区)。盐层面积小而厚度大,成盐旋回多,剖面结构复杂,物质成分多样,矿床类型多,除岩盐外,还有石膏、芒硝、天然碱和钾盐矿床。根据李四光阐明的贺兰山―六盘山―龙门山经向构造带和昆仑山纬向构造带对成盐的控制作用,我国岩盐矿床可分为东部区、西北区和西南区三个成盐区。

(三) 成矿规律

(1)形成岩盐矿床有一定的大地构造条件。①多形成于大的造山运动之后,例如晋宁运动后沉积了震旦纪的长宁盐矿,海西运动后在四川盆地形成了规模巨大的三叠纪盐矿,燕山运动后沉积了广泛分布于全国的白垩纪―第三纪岩盐矿床。②多形成于地壳相对稳定,并具有一定的活动性的拗陷(或盆地),例如位于巴颜喀拉地槽区东端的盐源盐矿(属地槽型盐矿);四川地台的震旦纪盐矿,早、中三叠世盐矿(属地台型盐矿)等。

(2)盐类矿床的形成有时具有环状水平分带现象。溶解度小的盐类物质先沉积,分布面积较大,溶解度大的盐类物质依次后沉积,分布面积较小;自盆地边缘向中心依次为:石灰岩、白云岩、白云质灰岩(或杂色碎屑岩系)、硬石膏、石膏(或钙芒硝等)、石盐(有时还有钾镁盐);石盐和钾镁盐沉积在盆地中心。例如四川川中盐矿、山东大汶口盐矿和东营盐矿等。

(3)石盐与其他盐类矿物密切共生,有时富含稀散元素,常具有综合利用价值。

(4)湖盐矿床的形成,具有明显的韵律性:从碎屑岩沉积开始,经粘土-淤泥沉积,终止于蒸发盐类沉积,构成一个完整的沉积旋回。其中单旋回沉积湖盐矿床如内蒙古吉兰泰盐湖,多旋回沉积湖盐矿床如青海察尔汗盐湖和山西运城盐湖等。

(5)我国湖盐矿床多形成于第四纪晚期,并可分为三个成盐期:第一成盐期发生在中更新世―晚更新世,在山西运城湖盆出现钠镁硫酸盐沉积,为我国盐湖最早的成盐期。第二成盐期发生在晚更新世末―全新世初期,形成许多大型成盐盆地,如柴达木盆地、羌塘盆地、查干诺尔盆地、吐鲁番盆地等。第三成盐期发生在全新世,为我国盐湖成盐作用最强烈、最普遍的时期,成盐作用至今仍在进行,如吉兰泰盐湖、马尔盖茶卡盐湖。

(6)干旱-半干旱的气候条件是一个重要因素。我国湖盐矿床广泛分布于内蒙古、新疆、青海、西藏等省(区),这一带年降水量不足400 mm,年蒸发量却高达2 500~3 000 mm,冬季严寒,夏季干热,风沙多,日照时间长,为典型的大陆性干旱气候区。

二、 矿床类型

石盐为盐类的重要组成部分。盐类矿床类型基本反映了石盐的矿床类型。根据矿床形成的地质时代,盐类矿床分为古代盐类矿床和现代盐类矿床两大类。根据矿床成因特点及赋存状态,石盐矿床可分为岩盐矿床、地下卤水矿床和现代盐湖矿床三类。

(一) 岩盐矿床类型

(1) 岩盐矿床成因类型 属古代盐类矿床,为第四纪以前形成的固体矿床。根据岩盐矿床形成时的沉积环境和物质来源等因素,通常分为海相沉积岩盐矿床(简称海相盐矿)和陆相沉积岩盐矿床(简称陆相盐矿)两个成因类型。

1)海相沉积岩盐矿床。此类矿床的盐类物质主要来源于海水,在封闭或半封闭的海湾及(氵舄)湖盆地中经过长时期的蒸发沉积而成。其含盐岩系除滨海(氵舄) 湖相沉积为砂泥岩建造外,主要为碳酸盐建造。海相盐矿具有规模大、埋藏一般较深、NaCl含量高、组分单一、单矿层厚度大、成矿面积大、储量丰富等特点。含矿面积可达数十万平方公里,盐层厚度可达数千米,储量规模可达数千亿吨。代表性矿床如四川境内的震旦纪和三叠纪盐矿、山西临汾和陕西延长的中奥陶世盐矿,及新疆塔里木盆地的白垩纪―第三纪的盐矿等。我国海相盐矿的储量约占全国盐矿总储量的85%以上。

2)陆相沉积岩盐矿床(亦称内陆湖相沉积岩盐矿床)。此类矿床为盐类物质被地表水或地下水携带,并聚集于内陆盆地后,经过长时期的蒸发沉积而成;其含盐岩系均为砂泥岩建造。陆相盐矿埋藏较浅,矿床规模和分布面积一般要比海相盐矿小,NaCl品位比海相盐矿低一些,具有矿层层数多、单层厚度小、共生组分多、相变大等特点。我国陆相盐矿主要形成于侏罗纪以后,集中分布在云南、湖北、湖南、河南、江西等省,代表性矿床如湖北云应盐矿等。

(2)据《盐类矿床地质勘探规范》(征求意见稿),我国盐类矿床沉积类型划分为两个含盐建造、6个矿床沉积类型、10个矿石组合分类(表4.8.3)。

(3)岩盐矿床工业类型 按照矿床的工业意义,地质勘探和生产工艺要求,并综合考虑矿床成因、矿石主要组分和构造变形等特征,我国岩盐矿床初步划分为三个工业类型并含9个亚类(表4.8.4)。

(二)地下卤水矿床类型

古代与现代均可形成地下卤水矿床。

1.地下卤水矿床成因类型分为三个亚类型

(1)沉积型卤水矿床 沉积岩在成岩过程中封存于砂粒之间的或在成岩后进入孔隙和裂隙中的古海水,经过浓缩和变质作用,成为矿化度较高的地下卤水(亦称原生封存卤(2)淋滤型卤水矿床地下水在运动过程中溶解岩层中的盐类物质或岩盐矿床,尔后聚集形成的地下卤水。

(3)沉积-淋滤混合型卤水矿床由沉积型卤水和淋滤型卤水在地下运移过程中混合而成的地下卤水。

2.地下卤水矿床工业类型可分为古代地下卤水和现代地下卤水两种

(1)孔隙型地下卤水矿床 古代地下卤水指赋存于岩盐矿体或含盐组上覆地层(砂岩或砂砾岩)孔隙中的地下卤水。此类卤水以承压水或自流水为主,动态稳定,埋藏较深;含卤层呈层状或似层状,层位稳定―较稳定,富水性弱―中等;矿化度中等,水化学成分以NaCl为主。例如湖北潜江地下卤水矿床等。现代地下卤水指赋存于潮滩沉积物(粉砂层)中及河口滨海相沉积物(粉细砂、中粗砂和砂砾层)中的第四纪滨海地下卤水,埋藏较浅。含卤层呈似层状、透镜状,层位较稳定―不稳定。矿化度较高,水化学成分以NaCl为主,富含Mg2+,SO24-,含K+,Br-较高,例如山东莱州湾滨海地下卤水。

(2)裂隙型地下卤水矿床 指赋存于含盐岩系或岩盐矿体围岩裂隙中的地下卤水。埋藏较深,含卤层呈层状或似层状,具有层间封存和沿构造破碎带富集、延展的特点。以承压水或自流水为主,动态较稳定。矿化度较高,水化学成分以NaCl为主。例如四川资中县双河场和自贡邓关构造等黑卤型卤水矿床。

(3)孔隙裂隙综合型地下卤水矿床 指赋存于含盐岩系弱风化淋滤带的溶蚀孔隙和裂隙中的地下卤水。此类卤水埋藏较浅,含卤层呈似层状或透镜状。以潜水为主,富水性弱―中等。矿化度一般较低,水化学成分与下部固体盐矿基本一致。例如四川丹棱县柏木桥硝卤矿床。

(三) 现代湖盐矿床类型

矿床的成矿时代均为第四纪。按矿床的赋存状态,可分为3个类型:

(1)固相湖盐矿床 指完全干涸没有卤水的干盐湖和以固体钠盐沉积为主要开采对象的湖盐矿床。前者如青海察尔汗斯拉图湖;后者如内蒙古吉兰泰盐湖等。

(2)液相湖盐矿床(亦称卤水盐湖矿床) 指没有钠盐沉积或只有不能单独开采的少量钠盐沉积的卤水湖。例如新疆艾比湖,青海柴达木盆地昆特依盐湖等。

(3)固液相并存的混合相湖盐矿床 此类矿床的开采特点是固、液兼采。例如内蒙古额仁淖尔盐湖、新疆七角井盐湖。

简单的说就是万年以前的海洋或湖泊因为气候干燥,高温,使海水或湖水蒸发结晶形成盐,在经过地壳移动,就出现了今天的盐矿

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