硫酸鉀生產(chǎn)技術(shù)

1、 3硫酸鉀生產(chǎn)技術(shù)眾所周知，我國1.4億hm2土地。84缺鉀。同時我國又是一個鉀資源格外匱乏的國家，因而限制了鉀肥的開發(fā)利用和進展。致使農(nóng)作物土 壤主要養(yǎng)分氮磷鉀的比例嚴(yán)峻失調(diào)。鉀肥的主要品種有氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀，由于忌氯作物不能施用氯化鉀，硝酸鉀價格昂貴。且為炸藥， 施用受到限制。而硫酸鉀同時可供給作物需要的鉀和硫，價格廉價。因 此無氯鉀肥以硫酸鉀為主。多年來我國硫酸鉀始終依靠進口。并對農(nóng)民 20 世紀(jì) 90 硫酸鉀的裝置，很多大專院校、科研院所也都開頭爭辯開發(fā)硫酸鉀生產(chǎn) 技術(shù)。不少企業(yè)都投資建設(shè)萬噸級規(guī)模的生產(chǎn)線，使硫酸鉀完全依靠進 口的局面有所緩減。全世界硫酸鉀的生產(chǎn)主要集中在比利時

2、、德國、意 大利、美國，消費主要在亞洲和東歐，專家推測。亞洲硫酸鉀需求正以34 7大硫酸鉀生產(chǎn)力量的趨勢。世界硫酸鉀的主要生產(chǎn)方法有曼哈姆法，約 占總產(chǎn)量的 46；硫酸鎂復(fù)分解法，約占總產(chǎn)量的40；其他復(fù)分解法占10左右。我國硫酸鉀的進呈現(xiàn)狀五”攻關(guān)打算。從今后，國內(nèi)硫酸鉀工業(yè)在引進吸取、技術(shù)開發(fā)方面 特別活潑，各界人士研制開發(fā)出了締置法、復(fù)分解法、氨化法、萃取法、離子交換法等生產(chǎn)工藝。并引進了曼哈姆生產(chǎn)技術(shù)進展國產(chǎn)化改造。據(jù)103 169 萬t 報了不少的室內(nèi)試驗專利，但由于種種緣由。除南風(fēng)化工集團公司外。生產(chǎn)裝置的最大規(guī)模為 2 萬 t/a，且產(chǎn)量缺乏，甚至有的企業(yè)建廠中途下馬。有的投產(chǎn)試

3、車后停運。有 11 家締置法生產(chǎn)企業(yè)。形成年產(chǎn) 22 萬 t規(guī)模。因工業(yè)化生產(chǎn)中存在問題，建成后全部停產(chǎn)；承受硫酸銨、硫酸鈣、明礬石復(fù)分解法生產(chǎn)的四五十個企業(yè)。由于規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量低等緣由，經(jīng)濟效益差，也相繼停產(chǎn)：還有一些我國獨立開發(fā)的的工藝流程。在全國 28 個省、市、自治區(qū)的科技期刊上報道很多。也有不少申報了制造專利，但多半停留在室內(nèi)試驗階段，普遍缺乏工程化爭辯。大量工作處于低水平的重復(fù)狀態(tài)。用曼哈姆法生產(chǎn)的企業(yè)正在進展國產(chǎn)化技5 t、10萬 t 裝置已相繼建成投產(chǎn)。曼哈姆法與芒硝法生產(chǎn)已占據(jù)了國內(nèi)市場的80以上份額，硫酸鉀的進口量逐年遞減，進口價格大幅度降低。芒硝法的國內(nèi)外生產(chǎn)狀況由于我

4、國芒硝資源格外豐富，用芒硝與氯化鉀復(fù)分解法制劑廠、四 川科技大學(xué)與眉山芒硝礦、連云港鉀鹽中心與青海格爾木鉀鎂廠等單位 于 1995 5000t 但迄今為止中試裝置始終停運。連云港設(shè)計院與連云港華晶公司建成的 5 萬t 2022 1992 年室內(nèi)試驗完成后，便上馬年產(chǎn)1 萬t、5 萬 t 硫酸鉀生產(chǎn)裝置。都獲得成功。但是承受的是間歇法。進展兩步轉(zhuǎn)化。明顯存在著設(shè)備投資大、生產(chǎn)效 率低、蒸發(fā)局部工藝參數(shù)的選擇上不太成熟的缺點，致使系統(tǒng)水不平衡、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。國外資料的檢索中，1993 年德國Messo 公司有一套中試成果，因工藝簡單，為除雜鹽而增加冷凍設(shè)施。投資大，能耗高，至BQR Soligo

5、rsk 公司。用硫酸鈉為原料。工業(yè)化生產(chǎn)中只有兩步反響生成硫酸鉀。將氯化鈉作為廢液排放。每t 1.4t57。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，芒硝法生產(chǎn)副產(chǎn)好利用。原料價格低。但工藝中存在雜鹽難分別、系統(tǒng)水不平衡等問題。難以實現(xiàn)連續(xù)的工業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)。硫酸鉀中氧化鉀含鉀和硫酸鹽，使其用途受到限制，生產(chǎn)本錢高。南風(fēng)化工集團以國家級1 t、5 萬t 生產(chǎn)實踐。進一步完善技術(shù)、開拓爭辯，解決了雜鹽分別和系統(tǒng)水平衡10 t 硫酸鉀的工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)裝置。中國煙草總公司與之合資。解決了煙草行業(yè)硫酸鉀的供需沖突。取消了國家的補貼政策。扭轉(zhuǎn)了長期依靠進口的局面，充分利用了我國的芒硝資源。研發(fā)出具有自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的高技術(shù)，在有關(guān)院士參

6、與的鑒定會上該工藝技術(shù)被認(rèn)為到達(dá)了國際同類爭辯的領(lǐng)先水平。國內(nèi)外主要生產(chǎn)技術(shù)芒硝法生產(chǎn)硫酸鉀技術(shù)由硫酸鈉或自然芒硝與氯化鉀復(fù)分解制取硫酸鉀副產(chǎn)氯化鈉的理論根底是K+、Na+SO2、Cl H2O四元水鹽體系相圖。依據(jù)各種鹽在不同溫度下溶解度不同的差異來進展結(jié)晶分別KClNaClK2SO4、Na2SO4為4 種鹽與水構(gòu)成四元水鹽體系其中NaCl與K2SO4，Na2SO4KCl 互為鹽對，從相圖看出。在任何溫度下。硫酸鉀與氯化鈉的結(jié)晶區(qū)互不相鄰，因此，氯化鉀與硫酸鈉必需通過兩段轉(zhuǎn)化才能制取硫酸鉀。化學(xué)反響原理為：Na SO210H2O + KCI + H2ONa2SO 3 K SO42+鉀芒硝母液N

7、a SO 3 K SO + KCI + H OK SO +鉀母液2424224鉀芒硝母液H2ONaCl+殘液(Na SO243 K SO2)是一個復(fù)鹽，組分不恒定；鉀鈉比只有 2.12.7,不穩(wěn)定；鉀芒硝母液稍有蒸過就會有鉀芒硝共同結(jié)晶，鹽質(zhì)也很難純潔；這一切也使得水不平衡問題成為芒硝法生產(chǎn)硫酸鉀難以突破的禁區(qū)。南風(fēng)化工集團成功地設(shè)計出懸浮液接近全返混狀態(tài)的連續(xù)反響結(jié)晶器，將間歇反響的12 4 個，確保進入直2.8 量，大膽突破100相圖理論，探究多鹽共存的過飽和介穩(wěn)區(qū)，并爭辯和(Na SO Na SO 3K SO NaC242424l、KCI等)共存時，只提取氯化鈉，設(shè)計出高效蒸發(fā)結(jié)晶器，避

8、開了發(fā)生擾動而破壞介穩(wěn)狀態(tài)，造成氯化鈉中夾帶雜鹽的狀況；并奇異地利用低溫母液反沖洗鹽漿，使出鹽時的料漿為氯化鈉和不飽和的鉀芒硝母液。確保了副產(chǎn)鹽的質(zhì)量。10 t 裝置已到達(dá)設(shè)計力量，硫95.2299.5，生產(chǎn)運行平穩(wěn)，工業(yè)扮裝置牢靠。噸產(chǎn)品耗氯化鉀0.87t1.93t，芒硝僅售35 元t,原料本錢大大降低。整個工藝無“三廢”排放。連續(xù)穩(wěn)定的工業(yè)化生產(chǎn)實踐進一步證明，該成果實現(xiàn)了十水硫酸鈉生產(chǎn)硫酸鉀系統(tǒng)水平衡的突95，原料消耗接近理論水平，生產(chǎn)本錢大幅度降低。曼哈姆法生產(chǎn)技術(shù)19 世紀(jì)末德國的Mannheim Verein 研制出的用硫酸和氯化鉀為原料生產(chǎn)硫酸鉀的技術(shù)。其生產(chǎn)原理為：氯化鉀與濃硫

9、酸在曼哈姆爐內(nèi)反響，第一步反響生成硫酸氫鉀，然后在較高溫度下連續(xù)與氯化鉀反響生成硫酸鉀，化學(xué)反響原理為：KCl+ H SO24(濃)KHSO4+ HCl+ QKCl+ KHSO4K SO2+ HClQ反響所需熱量由重油或氣體燃料在反響爐燃燒室供給，燃燒室溫度 局部中和后即得產(chǎn)品，副產(chǎn)物HCI 經(jīng)冷卻、洗滌、吸取得到3235 的鹽酸。該工藝成熟，產(chǎn)品硫酸鉀的品位高，幾乎無損失，鉀的收率較高。但由于反響處在強酸高溫條件下，設(shè)備腐蝕嚴(yán)峻，單爐的生產(chǎn)力量難擴大，一般為年產(chǎn)1 萬t。大量副產(chǎn)液體鹽酸的銷路及市場直接影響到硫酸鉀的生產(chǎn)。該技術(shù)以比利時 Tessendorlo 30 t150 元左右。硫酸鎂

10、與氯化鉀復(fù)分解法由硫酸鎂與氯化鉀復(fù)分解制取硫酸鉀副產(chǎn)氯化鎂的理論根底是K、Mg2SO2、ClH O 四元水鹽體系相圖，依據(jù)各種鹽在不同溫度2下溶解度不同的差異，來進展結(jié)晶分別。KCl、MgCl 、K SO 、MgSO 、22444 MgCl 與K SO ，MgSO 與KCI2244互為鹽對，從相圖看出，在任何溫度下，硫酸鉀與氯化鎂的結(jié)晶區(qū)互不相鄰，因此，氯化鉀與硫酸鎂必需通過兩段轉(zhuǎn)化才能制取硫酸鉀?；瘜W(xué)反響原理為：MgSO7H O + KCI + H OMgSO K SO 6HO +母液4224242MgSO K SO 6H O + KCI + H OK SO+鉀母液4242224一般承受該法

11、的生產(chǎn)廠靠近海邊，因一段母液難處理，生產(chǎn)單位只承受兩步轉(zhuǎn)化法，將一段母液排放，鉀的收率為 62.8。本法適合于鹽湖鹵水綜合利用，以德國Kali and saiz 公司和美國大鹽湖GSL公司為主要生產(chǎn)基地。在我國海鹽區(qū)也有此法的生產(chǎn)單位，但產(chǎn)量很低。3種生產(chǎn)方法的綜合比較3 種即用硫酸與氯化鉀反響的曼哈姆法，硫酸鎂與氯化鉀復(fù)分解法和芒硝與氯化鉀復(fù)分3 種方法進展綜合比較：。曼哈姆法單套裝置規(guī)模小(1 ta)1018個月要大修一次，故設(shè)備投資大；硫酸鎂法單套裝置規(guī)模大，但母液排放本錢高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，鉀的回收率低；芒硝法單套裝置規(guī)模大，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)本錢低；因此芒硝法生產(chǎn)規(guī)模效益好。原料3 種方法中每生產(chǎn)lt 硫酸鉀，消耗芒硝2t(70 元)， 鉀消耗接近硫酸鎂，所以芒硝法原料本錢最低。(3 ) 硫酸鉀產(chǎn)品質(zhì)量法的產(chǎn)品中含游離酸危害土壤；硫酸鎂法的產(chǎn)品氧化鉀含量較低。副產(chǎn)。曼哈姆法的副產(chǎn)為鹽酸，不易貯存，硫酸鉀的生產(chǎn)受到副產(chǎn)品市場制約；硫酸鎂法的副產(chǎn)因難提取排入鹽湖，不回收；芒硝法的副產(chǎn)為工業(yè)鹽，好堆存，完全可以按硫酸鉀的市場需