高纯氯化铵的制备方法与流程

本发明涉及氯化铵生产，特别涉及一种高纯氯化铵的制备方法。

背景技术：

1、氯化铵是一种重要的无机化工产品，广泛应用于农业、电池、医药、电子化学品等领域。随着高端制造业发展，市场对高纯氯化铵（纯度≥99.5%，甚至电子级≥99.9%）的需求持续增长，对杂质含量（尤其是钠、钾、硫酸根、重金属）的要求日趋严格。

2、目前，国内氯化铵主要来源于联碱法生产纯碱的副产品，受原料氯化钠中杂质影响，产品中硫酸根含量通常为0.04%～0.06%，钠盐含量也较高，难以满足高端应用需求。此外，部分氯化铵来源于硝酸钾、间位芳纶等制备时产生的副产物，杂质成分更为复杂。

3、现有高纯氯化铵制备技术主要有以下几种：

4、（一）重结晶法。该方法工艺流程为：将工业氯化铵溶解后降温结晶，经离心、干燥得到产品。该方法工艺简单，但由于铵根离子（nh4+）半径与钾离子（k+）、钠离子（na+）半径接近，易形成复盐或共晶，常规重结晶难以有效分离碱金属杂质，对硫酸根等阴离子杂质的去除能力也有限。

5、（二）化学沉淀-重结晶联合法。该方法工艺流程为：在重结晶过程中加入氯化钡（bacl2），使硫酸根以硫酸钡沉淀形式去除。该方法对硫酸根有一定去除效果，但会引入新的钡离子杂质，需额外处理去除；氯化钡为有毒化学品，存在环保压力和安全风险；此外，该法对钠、钾离子去除基本无效。

6、（三）洗涤法。该方法工艺流程为：采用多级逆流洗涤工艺，用氨母液和热去离子水洗涤氯化铵。该法操作相对简单，但对共晶碱金属离子去除效果有限，产品通常仅能达到一等品标准。

7、（四）升华法。利用氯化铵加热分解为氨气和氯化氢、在低温区重新化合的原理进行提纯，理论上可获得极高纯度产品。但该法能耗极大、设备腐蚀严重、产品收率偏低，难以实现工业化规模生产。

8、（五）膜分离法。利用特种膜对铵根离子和钠离子的差异化界面相互作用实现分离，可获得纯度达99.5%的氯化铵溶液。该法能耗较低，但对硫酸根、重金属等杂质的去除能力有限，且存在膜污染、膜通量衰减及工业化长周期运行稳定性不足等问题。

9、综上所述，现有技术普遍存在以下不足：一是除杂不彻底，难以同时有效去除碱金属离子和硫酸根等阴离子杂质；二是能耗与成本偏高；三是纯度与收率难以兼顾；四是部分工艺涉及有毒试剂使用，环保压力大；五是工艺流程复杂，工业化适应性差。

10、因此，开发一种工艺简单、除杂效率高、能耗适中、环境友好且能稳定生产高纯氯化铵的方法，具有重要的工业应用价值。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高纯氯化铵的制备方法，旨在解决现有技术中氯化铵制备的纯度、收率以及成本难以兼顾的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

3、本发明提供一种高纯氯化铵的制备方法，包括如下步骤：

4、s1.加热溶解：将农用氯化铵加入去离子水或回收母液中，加热搅拌至完全溶解，得到氯化铵热溶液；

5、s2.除杂吸附：向上述氯化铵热溶液中加入除杂剂，形成含杂质的沉淀或絮凝物，获得混合液；所述除杂剂包括碳酸铵、氨水、硫化铵、草酸铵中的一种或多种；所述除杂剂的添加量为农用氯化铵质量的0.5%～5.0%，反应温度为60℃～95℃，搅拌反应时间为10～60分钟；

6、s3.过滤分离：将s2所得混合液进行过滤，分离去除含杂质的沉淀或絮凝物，获得净化氯化铵滤液；

7、s4.蒸发浓缩：将s3所得净化氯化铵滤液进行蒸发浓缩，去除部分水分，得到氯化铵浓缩液；

8、s5.冷却析晶：将s4所得氯化铵浓缩液进行冷却降温，使氯化铵结晶析出，得到氯化铵晶浆液；

9、s6.离心分离：将s5所得氯化铵晶浆液进行离心分离，得到氯化铵粗品和结晶母液；

10、s7.二次重结晶：将s6所得氯化铵粗品用去离子水或高纯水加热溶解，再次进行冷却析晶、离心分离，得到氯化铵精制品；

11、s8.烘干：干燥处理，得到ar级高纯氯化铵产品。

12、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述除杂剂为碳酸铵和氨水的组合。

13、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s1中，加热温度为60℃～100℃。

14、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s1中，加热温度为80℃～95℃。

15、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s1中，所述农用氯化铵与去离子水或回收母液的质量比为1:（1.5～3.0）。

16、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s2中，所述除杂剂以水溶液的形式加入，其水溶液的溶质质量分数为5%～20%。

17、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s4中，所述蒸发浓缩为常压蒸发或减压蒸发，蒸发至溶液密度为1.10～1.35 g/cm3。

18、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s5中，冷却析晶的降温终点温度为10℃～40℃，冷却降温速率为1℃/小时～10℃/小时，结晶时间为1～8小时。

19、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s7中，二次重结晶的溶解温度为60℃～95℃，氯化铵粗品与去离子水或高纯水的质量比为1:（1.2～2.5），冷却析晶温度为5℃～20℃。

20、所述的高纯氯化铵的制备方法，其中，所述s8中，干燥温度为80℃～120℃，烘干时间为2～8小时。

21、有益效果：本发明提供了一种高纯氯化铵的制备方法，所述高纯氯化铵的制备方法通过本发明采用“化学吸附除杂—蒸发浓缩—冷却析晶—二次重结晶”的多级协同提纯工艺，针对不同类型杂质实施分步去除。其中，除杂剂选择性去除硫酸根和重金属离子，首次结晶及离心分离去除大部分可溶性碱金属盐类，二次重结晶进一步去除与氯化铵共晶的残留na+、k+等离子。各步骤相互配合、逐级净化，可稳定制得主含量≥99.5%（以干基计）、硫酸根含量≤0.002%、钠含量≤0.005%、钾含量≤0.005%、重金属含量≤0.0005%、灼烧残渣≤0.01%的ar级高纯氯化铵产品，各项指标均满足分析纯试剂要求。相较于现有重结晶法难以去除碱金属离子、化学沉淀法难以同时去除多类杂质的局限，本发明具有显著的除杂优势。

22、同时，工艺流程简洁，操作条件温和，适合工业化生产，原料来源广泛、成本低廉，解决了纯度、收率以及成本难以兼顾的技术问题。

1.一种高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述除杂剂为碳酸铵和氨水的组合。

3.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s1中，加热温度为60℃～100℃。

4.根据权利要求3所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s1中，加热温度为80℃～95℃。

5.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述农用氯化铵与去离子水或回收母液的质量比为1:（1.5～3.0）。

6.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述除杂剂以水溶液的形式加入，其水溶液的溶质质量分数为5%～20%。

7.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s4中，所述蒸发浓缩为常压蒸发或减压蒸发，蒸发至溶液密度为1.10～1.35 g/cm3。

8.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s5中，冷却析晶的降温终点温度为10℃～40℃，冷却降温速率为1℃/小时～10℃/小时，结晶时间为1～8小时。

9.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s7中，二次重结晶的溶解温度为60℃～95℃，氯化铵粗品与去离子水或高纯水的质量比为1:（1.2～2.5），冷却析晶温度为5℃～20℃。

10.根据权利要求1所述的高纯氯化铵的制备方法，其特征在于，所述s8中，干燥温度为80℃～120℃，烘干时间为2～8小时。