一种低杂质高纯度高氯酸钾制备方法与流程

本发明属于高氯酸钾制备，尤其是涉及一种低杂质高纯度高氯酸钾制备方法。

背景技术：

1、现有高氯酸钾通常采用电解—复分解工艺制备，即先将氯酸钠溶液通入无隔膜电解体系，使氯酸钠转化为高氯酸钠，再加入氯化钾进行复分解反应，所得物料经浓缩、冷却结晶、固液分离、洗涤和干燥后获得高氯酸钾产品。为降低生产成本，部分工艺还会对电解液及结晶母液进行循环利用。

2、然而，在电解液和结晶母液循环使用过程中，钙、镁、铁、氯化物、氯酸盐及钠盐等杂质容易逐渐累积，并在结晶过程中夹带或附着于高氯酸钾晶体表面，导致产品纯度下降、杂质含量波动，难以稳定制得低杂质、高纯度的高氯酸钾。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述背景技术中提出的现有技术中，解决在电解液和结晶母液循环使用过程中，钙、镁、铁、氯化物、氯酸盐及钠盐等杂质容易逐渐累积，并在结晶过程中夹带或附着于高氯酸钾晶体表面，导致产品纯度下降、杂质含量波动，难以稳定制得低杂质、高纯度的高氯酸钾的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将氯酸钠原料配制成氯酸钠原料液，对所述氯酸钠原料液进行沉淀除杂和分级过滤，获得精制氯酸钠电解液；

4、s2、将所述精制氯酸钠电解液通入无隔膜循环电解体系中进行电解，使其中的氯酸钠转化为高氯酸钠，获得高氯酸钠反应液，并从所述无隔膜循环电解体系中排出含累积杂质的电解排出液；

5、s3、将氯化钾加入所述高氯酸钠反应液中进行复分解反应，使高氯酸钾析出，获得含高氯酸钾晶体的复分解浆料；

6、s4、对所述复分解浆料进行减压浓缩和降温结晶，随后进行固液分离，获得高氯酸钾湿晶体和结晶母液；

7、s5、采用高氯酸钾饱和洗涤液对所述高氯酸钾湿晶体进行洗涤，并对洗涤后的高氯酸钾湿晶体进行干燥，获得低杂质高纯度高氯酸钾；

8、其中，将所述结晶母液分为母液回用部分和母液排出部分，对所述母液回用部分进行除杂处理后返回步骤s3，并将所述母液排出部分排出制备系统。

9、具体地，步骤s1中，先调节所述氯酸钠原料液的ph值，使所述氯酸钠原料液中的钙离子、镁离子和铁离子形成沉淀，再依次进行一级过滤和二级过滤；所述一级过滤的过滤精度为20～80μm，所述二级过滤的过滤精度为1～10μm。

10、具体地，步骤s2中，所述精制氯酸钠电解液在电流密度为12～18a/dm²、电解温度为55～65℃且ph值为9.0～10.0的条件下进行电解，直至所述高氯酸钠反应液中的氯酸钠浓度不高于10g/l。

11、具体地，所述无隔膜循环电解体系包括至少两个平流式电解槽，各所述平流式电解槽内的阳极和阴极间隔且平行设置，电解液入口和电解液出口分别设置于所述平流式电解槽沿电解液流动方向的相对两端，使电解液沿水平方向依次流经所述阳极和所述阴极之间的电极间隙。

12、具体地，各所述平流式电解槽通过外循环管路与气提循环管连通，所述气提循环管的下部设置有气体分布器，所述气体分布器向所述气提循环管内输送气体，使所述气提循环管内的气液混合物向上流动，并使电解液经所述外循环管路返回所述平流式电解槽。

13、具体地，各所述平流式电解槽沿电解液流动方向的下游侧部设置有排污口，步骤s2中的所述电解排出液经所述排污口排出；所述电解排出液经固液分离后获得电解回用清液和含杂质滤渣，所述电解回用清液返回所述无隔膜循环电解体系，所述含杂质滤渣排出制备系统。

14、具体地，步骤s3中，所述氯化钾以氯化钾水溶液的形式分次加入所述高氯酸钠反应液中，所述氯化钾与所述高氯酸钠的摩尔比为0.98∶1～1.02∶1，复分解反应温度为60～80℃，反应时间为30～90min。

15、具体地，步骤s4中，在绝对压力为20～60kpa的条件下对所述复分解浆料进行减压浓缩，并将浓缩后的复分解浆料降温至28～32℃进行结晶。

16、具体地，步骤s5中，所述高氯酸钾饱和洗涤液的温度为5～20℃，所述高氯酸钾饱和洗涤液与所述高氯酸钾湿晶体的液固质量比为0.2∶1～0.6∶1，对所述高氯酸钾湿晶体进行2～3级逆流洗涤；洗涤后的高氯酸钾湿晶体在70～110℃的干燥气体作用下进行流化干燥。

17、具体地，所得高氯酸钾中高氯酸钾的质量分数不低于99.2%，水分的质量分数不高于0.02%，以氯离子计的氯化物质量分数不高于0.05%，以氯酸根离子计的氯酸盐质量分数不高于0.05%，钠元素的质量分数不高于0.2%，钙元素和镁元素的总质量分数不高于0.2%，水不溶物的质量分数不高于0.01%，铁元素的质量分数不高于0.002%。

18、与现有的技术相比，本高纯度低杂质高氯酸钾制备方法的优点在于：

19、1、本发明通过氯酸钠原料液的沉淀除杂和分级过滤工艺，实现了对钙、镁、铁及水不溶物等杂质的预先去除，由此解决了原料所含杂质进入电解及结晶工序、导致高氯酸钾产品中金属杂质和水不溶物含量偏高的问题。

20、2、本发明通过无隔膜循环电解体系、平流式电解及气提外循环工艺，并配合电解排出液的固液分离和部分排出，实现了电解液的均匀循环、电解转化程度的稳定控制以及累积杂质的及时排出，由此解决了电解液局部反应不充分、氯酸盐残留及杂质长期循环富集的问题。

21、3、本发明通过复分解浆料的减压浓缩和降温结晶、结晶母液的部分除杂回用与部分排出以及高氯酸钾湿晶体的饱和洗涤和流化干燥工艺，实现了高氯酸钾晶体的充分生长、母液夹带杂质的有效去除及系统杂质平衡控制，由此解决了结晶母液全部循环造成氯化物、钠盐等杂质累积以及产品纯度和杂质含量波动的问题。

1.一种低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，步骤s1中，先调节所述氯酸钠原料液的ph值，使所述氯酸钠原料液中的钙离子、镁离子和铁离子形成沉淀，再依次进行一级过滤和二级过滤；所述一级过滤的过滤精度为20～80μm，所述二级过滤的过滤精度为1～10μm。

3.根据权利要求2所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述精制氯酸钠电解液在电流密度为12～18a/dm²、电解温度为55～65℃且ph值为9.0～10.0的条件下进行电解，直至所述高氯酸钠反应液中的氯酸钠浓度不高于10g/l。

4.根据权利要求3所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，所述无隔膜循环电解体系包括至少两个平流式电解槽，各所述平流式电解槽内的阳极和阴极间隔且平行设置，电解液入口和电解液出口分别设置于所述平流式电解槽沿电解液流动方向的相对两端，使电解液沿水平方向依次流经所述阳极和所述阴极之间的电极间隙。

5.根据权利要求4所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，各所述平流式电解槽通过外循环管路与气提循环管连通，所述气提循环管的下部设置有气体分布器，所述气体分布器向所述气提循环管内输送气体，使所述气提循环管内的气液混合物向上流动，并使电解液经所述外循环管路返回所述平流式电解槽。

6.根据权利要求5所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，各所述平流式电解槽沿电解液流动方向的下游侧部设置有排污口，步骤s2中的所述电解排出液经所述排污口排出；所述电解排出液经固液分离后获得电解回用清液和含杂质滤渣，所述电解回用清液返回所述无隔膜循环电解体系，所述含杂质滤渣排出制备系统。

7.根据权利要求1所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述氯化钾以氯化钾水溶液的形式分次加入所述高氯酸钠反应液中，所述氯化钾与所述高氯酸钠的摩尔比为0.98∶1～1.02∶1，复分解反应温度为60～80℃，反应时间为30～90min。

8.根据权利要求7所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，步骤s4中，在绝对压力为20～60kpa的条件下对所述复分解浆料进行减压浓缩，并将浓缩后的复分解浆料降温至28～32℃进行结晶。

9.根据权利要求8所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述高氯酸钾饱和洗涤液的温度为5～20℃，所述高氯酸钾饱和洗涤液与所述高氯酸钾湿晶体的液固质量比为0.2∶1～0.6∶1，对所述高氯酸钾湿晶体进行2～3级逆流洗涤；洗涤后的高氯酸钾湿晶体在70～110℃的干燥气体作用下进行流化干燥。

10.根据权利要求9所述的低杂质高纯度高氯酸钾制备方法，其特征在于，所得高氯酸钾中高氯酸钾的质量分数不低于99.2%，水分的质量分数不高于0.02%，以氯离子计的氯化物质量分数不高于0.05%，以氯酸根离子计的氯酸盐质量分数不高于0.05%，钠元素的质量分数不高于0.2%，钙元素和镁元素的总质量分数不高于0.2%，水不溶物的质量分数不高于0.01%，铁元素的质量分数不高于0.002%。