从化学刚化玻璃生产的废硝酸钾原料中提取硝酸钾的方法

摘要

本发明公开本一种从化学刚化玻璃生产的废硝酸钾原料中提取硝酸钾的方法，以化学刚化玻璃生产中含有废硝酸钾的原料为原料，其包括如下工艺步骤：1)将所述废硝酸钾置于反应装置中，加热使之形成熔融液体；2)向熔融溶液中加入提纯剂，搅拌，混合，静置澄清，得澄清液；3）将澄清液冷却后加水，然后加热充分溶解为半成品溶液；4）将半成品溶液，置于冷却装置中进行冷却结晶、过滤、重结晶，烘干得硝酸钾产品。其可将化学钢化玻璃生产用的已失效硝酸钾，回收为有用的高纯度硝酸钾产品，生产工艺简单，成本低，经济环保。

说明书

    技术领域：本发明涉及一种从强化玻璃的废原料中提纯硝酸钾的方法，特别是一种从化学钢化玻璃生产用废硝酸钾中提取高纯度硝酸钾的方法，即从化学刚化玻璃生产的废硝酸钾原料中提取硝酸钾的方法。

背景技术：硝酸钾俗称火硝，无色透明斜方晶体或菱形晶体或白色粉末，无臭、无毒，有咸味，清凉感，吸湿性小，不易结块，易溶于水，是一种重要的无机化工业原料，广泛应用于黑火药，烟花，玻璃原料，食品防腐剂，医学上作利尿剂，发汗剂，及用作生产青霉素钾盐等。因此，硝酸钾是一种重要的无机化学原料。

在化学钢化玻璃的生产中，硝酸钾是最好的强化原料，我国玻璃制造业高度发展，强化玻璃用硝酸钾市场用量大，但是强化用硝酸钾有一定的使用周期，强化使用一定时间就会失效，杂质含量急剧上升，活性降低，达不到强化目的。由于强化用的硝酸钾中的杂质含量过高，这样硝酸钾就很难得到重新利用。硝酸钾是一种强氧化性物质，被纳入国家重点监管的危险化学品名录，因此，钢化玻璃厂家需要花费大量的人力、物力和财力来安全、有效处理这些废料。强化后的废硝酸钾作废料排放，一方面造成了对硝酸钾资源的浪费，另一方面直接的排放对环境和土壤会造成严重污染。如何将失效的硝酸钾即强化用的废硝酸钾回收处理再利用，是化学钢化玻璃厂家迫切需要解决的难题。

发明内容：本发明提供一种从化学刚化玻璃生产的废硝酸钾原料中提取硝酸钾的方法，即从化学钢化玻璃的废品硝酸钾中提取高纯度硝酸钾的方法，其可将化学钢化玻璃生产用的已失效硝酸钾，回收为有用的高纯度硝酸钾产品，生产工艺简单，成本低，经济环保。

本发明从化学刚化玻璃生产的废硝酸钾原料中提取硝酸钾的方法，以化学刚化玻璃生产中含有废硝酸钾的原料为原料，其包括如下工艺步骤：

1)    将所述废硝酸钾置于反应装置中，加热使之形成熔融液体，沉降不融杂质并保温数小时，为熔融溶液；

2)    向熔融溶液中加入提纯剂，控制提纯剂的加入量为硝酸钾的2.5-3.5Wt%，搅拌，混合，静置澄清，得澄清液；

3）将澄清液冷却后加水，然后加热充分溶解，再加入活性试剂至完全溶解为半成品溶液，控制半成品溶液的浓度为波美度45-55 °Bé，

   4）将半成品溶液，置于冷却装置中进行冷却结晶、过滤、热溶解、重结晶、过滤得到硝酸钾成品，烘干得硝酸钾产品。

本发明所述的方法，其工艺步骤优选如下：

1）将所述废硝酸钾置于反应装置中，加热至400-420℃使之形成熔融液体，对熔融液体除杂后加热至温度不低于450℃状态下保温6-10小时，为熔融溶液；

2）向熔融溶液中加入提纯剂碳酸盐，控制提纯剂碳酸钾的加入量为硝酸钾的3 -3.2Wt%，搅拌，控制搅拌时间不低于1小时，混合，停止搅拌，静置澄清，得澄清液；

3）将澄清液冷却后加水，然后加热充分溶解，再加入活性试剂至完全溶解为半成品溶液，控制成品溶液的浓度为波美度49-51 °Bé，

   4）将3）步的半成品溶液，置于冷却装置中进行冷却结晶、过滤、热溶解、重结晶、过滤得到硝酸钾成品，烘干至硝酸钾的水分含量≤0.1 Wt%，得硝酸钾产品。

本发明所述除杂为清除硝酸钾熔融液面的泡沫，高温不融的金属盐类。

本发明所述加水为去离子水。

本发明所述的方法，其所述提纯剂为碳酸钾或碳酸钾和碳酸铝的混合。

本发明所述的方法，所述活性试剂为氯化钾。

本发明所述活性剂的加入量以能促进使硝酸钾能充分溶解并纯化，加入活性试剂氯化钾的纯度越高效果越好，控制在质量比为60 Wt%以上，可控制在60-80 Wt%。其加入的量控制在占硝酸钾质量的0.5-1.5Wt%。

控制提纯剂碳酸钾的加入的含量为质量比60 Wt%以上。

本发明生产经过提纯的硝酸钾质量完全符合工业硝酸钾国标要求，其工艺简单、提纯容器易于清理，成本降低，操作安全方便，易于推广实施。

同时采用本发明工艺回收提取的KNO₃产品，经国家无机盐产品质量监督检验中心抽样检测，质量达到和超过国家GB 1918-2011《工业硝酸钾》规定的优等品99.7%优等品质量要求，见表1； 

下面是本发明工艺生产的硝酸钾产品经国家无机盐产品质量监督检验中心检验报告:

产品名称                     硝酸钾

          检验类别                    生产许可证申证检验

          抽样方法                    按实施细则规定

          抽样地点                    本发明产品库（江西金利达钾业有限责任公司）

           抽样基数                    250g×2瓶/30吨

          样品状况                    白色结晶

          检验依据                    GB 1918-2011

           检验结果                    见表1

表1

说明：利用本发明方法从化学钢化玻璃的废品硝酸钾中提取出的硝酸钾产品质量好，比现有的提纯方法提取的硝酸钾产品，质量高出若干数量级，纯度更高，品质更好。

     具体实施方式:下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例中的原料是在化学强化玻璃的生产中，强化即所述刚化使用一定时间后失效的废品硝酸钾，即以杂质含量高且活性降低，达不到强化目的失效的硝酸钾为原料，其原材料均可通过市售获得。        

本发明文件中Cl^—和NH₄⁺的控制数值在溶液中表示“浓度”，在固体结晶中表示“质量分数”。                                   

实施例1

发明从化学刚化玻璃生产的废硝酸钾原料中提取硝酸钾的方法，以化学刚化玻璃生产中含有废硝酸钾的原料为原料，其步骤如下：

1)将化学钢化玻璃生产过程中已失效的硝酸钾，加入到设有加热及搅拌装置的容器中，加热至420℃左右，使之形成为熔融液体；

2)对上述的熔融液体进行除杂处理，即主要是清除硝酸钾熔融液面的泡沫，并加热至温度大于或等于450℃以上后，在此温度下保温8小时左右，形成熔融溶液；

3)在上一步的熔融溶液中，加入提纯剂碳酸钾母液即碳酸钾溶液，碳酸钾的含量在62 Wt%以上，控制提纯剂碳酸钾的加入量为硝酸钾重量百分比的3 -3.2Wt%，不断搅拌，并搅拌时间至少1小时，待提纯剂与硝酸钾液体充分反应后，停止搅拌，静置澄清，得澄清液；

4)将澄清液移至另一反应容器装置中，冷却后再加入去离子水，然后对加入去离子水后的澄清液进行加热，使其为完全充分溶解，最后再加入活性试剂氯化钾，其用量为为硝酸钾的1.1 Wt%，使其完全溶解反应为半成品溶液，控制半成品溶液的浓度为波美度49-51 °Bé；

5)将浓度为波美度49-51 °Bé的半成品溶液，置于冷却装置中进行冷却结晶、过滤、热溶解、重结晶、过滤得到硝酸钾成品，去除水分，烘干至水分小于0.1 Wt%，即可得到提高纯度硝酸钾产成品。

所述的冷却结晶可按现有生产硝酸钾产品的结晶方法进行，也可采用下述生产方法进行即冷却结晶：当反应溶液符合上述浓度要求后，即浓度为波美度49-51 °Bé的半成品溶液将其置于冷却结晶器中降温至0-30℃，使半成品KNO₃ 结晶析出；冷却结晶溶液过滤，滤液排至储液罐，KNO₃结晶体则用水进行冲洗，使固体KNO₃中的Cl^—质量分数为1~4%；冲洗液排至储液罐；再对KNO₃晶体复结：在KNO₃晶体中加入清水或去离子水并加热使固体KNO₃充分溶解至过饱和状态，使其溶液浓度达到49~58Be；过滤：将上述符合要求的KNO₃过饱和溶液进行过滤，滤液进入成品冷却结晶器； KNO₃成品结晶：经复结后再在冷却结晶，使KNO₃结晶析出，重复操作即得 KNO₃成品过滤、脱水、干燥、包装：将析出的成品KNO₃用干净清水或去离子水进行清洗，使KNO₃晶体中Cl^—≤0.01%(以氯化物计)，合格后用离心机脱水至含水量≤3%，清洗液和滤液则一并排入储液罐；脱水后的KNO₃进行干燥至含水量≤0.01%即为高纯的KNO₃产品；再包装入库。

   经过提纯的硝酸钾质量完全符合工业硝酸钾国标要求，其工艺简单、提纯容器易于清理，成本低，操作安全方便，易于推广实施。

实施例2

本实施例除下述说明之处外其余方法与步骤及各物质用量均与例1相同，本实施例的提纯剂使用碳酸钾和碳酸铝溶液的混合，碳酸钾和碳酸铝的用量可根据实际情况，按任意比例混合制成，本实施例是采用按质量比为5：5的比例加入。提纯剂加入的量为为硝酸钾重量百分比的3.2Wt%；所用活性试剂为氯化钾溶液，其用量为硝酸钾的0.8 Wt%。