硫酸钾的制备
用硫酸盐型的钾盐矿和含钾盐湖卤水为原料来制取。也可用98%硫酸和氯化钾在550℃高温下进行反应,直接制取硫酸钾,反应过程中产生氯化氢,用水吸收,副产盐酸,此方法为中国工业化生产硫酸钾的主要方法,名为曼哈姆法。用明矾石还原热解法制得。
在德国,硫酸钾主要靠硫酸镁矿和氯化钾在液相反应生来生产。
由硫酸与氯化钾反应而制得。混合硫酸与氢氧化钾也可以得到硫酸钾: H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O
以氯化钾与混合盐制取硫酸钾工艺技术
此工艺生产方法是以苦卤氯化钾生产中所产高温盐为原料,通过高温盐与氯化钾进行一段转化,得到钾镁矾与氯化钠的混合物。再在物料中加入脂肪酸胺盐类捕收剂和萜烯醇类起泡剂及系统所产矾母液制成浆料,送入浮选机内进行浮选分离得到软钾镁矾和工业盐。软钾镁矾在与氯化钾在水溶液中进行二段转化分离得到硫酸钾。工艺中附产的矾母液、盐洗液等用于氯化钾生产中的兑卤工序。此方法用盐化工厂的废渣高温盐与氯化钾两种原料经两次转化和一次浮选分离,同时制得硫酸钾和氯化钠两种产品。此方法在汉沽盐场第三化工厂建成8 000吨/年硫酸钾生产车间。一吨硫酸钾消耗1.15吨氯化钾和3.0吨高温盐,同时副产1.20吨氯化钠。
我国钾肥的主要生产原料是卤水,生产出来的形态是氯化钾。一般都是采用反复选-冷结晶工艺。
硝酸钾和硫酸钾都是一般都需要采用氯化钾与强酸反应,(如浓硝酸、浓硫酸),然后生产硝酸钾和硫酸钾。
硫酸钾一般采用的曼海姆工艺,就是用硫酸和硫化钾反应,生产硫酸钾和氯化氢,氯化氢用吸收塔吸收做其他利用,放热直接送到加热管道,用于最后的烘干。
建议看看《中国化肥产业技术与展望》本书,基本上涵盖了我国主要化肥的生产工艺。
1、氯化钾:
工业生产以钾石盐矿精制加工为主,在某些国家和地区采用光卤石为原料,少数国家从卤水提取。钾石盐矿富集和精制 由钾石盐矿富集氯化钾有三种方法:
①、浮选法,是应用最广泛和最经济的方法。其过程(见图)是以脂肪胺作为浮选剂,进行多次粗选,再进入精选系统进一步精制,底流返回粗选系统。
②、溶解结晶法,是利用氯化钠和氯化钾在热水和冷水中的溶解度不同,将氯化钾母液加热后与钾石盐混合。此时,氯化钾全部进入溶液,而氯化钠进入溶液较少,冷却后析出氯化钾结晶,经分离、洗涤和干燥即得产品。母液返回系统。如需制得工业用氯化钾精品,可用再结晶的方法精制,氯化钾纯度可达到99.9%。
③、重液分离法,是利用氯化钠和氯化钾的密度不同,选择密度介于两者之间的重介质,把磨细过的钾石盐矿置于其中,氯化钾上浮,氯化钠下沉,达到分离的目的。
2、光卤石富集和精制:
光卤石资源较丰富,但因它含钾量不高(纯光卤石仅含氧化钾17%),加工能耗较高,且大量副产氯化镁不易处理,故在氯化钾生产中所占比例不大,其富集主要有两种工艺:
①、冷溶法,含有氯化钠等杂质的光卤石矿在20~25℃下用水或淡盐水浸取,氯化镁首先溶出,当溶液中氯化镁含量增加时,溶入的一部分氯化钾会再结晶出来。所得氯化钾是含有氯化钠的混合物,用富集钾石盐的方法进一步加工制氯化钾。
②、热溶法,在约100℃水中溶解光卤石,在分离不溶物之后进行冷却结晶得氯化钾。
3、含钾卤水加工:
含钾卤水包括含钾湖水、含钾井水和盐田卤水等。以色列和约旦利用死海卤水,中国利用青海省察尔汗盐湖的卤水生产氯化钾。工艺是卤水在盐田里自然蒸发,直至约90%的氯化钠结晶出来;再将卤液移入另一组盐田,经蒸发、结晶得光卤石,再以富集光卤石的方法制取氯化钾。
4、硫酸钾:
主要用可溶性硫酸盐钾矿为原料,少数国家和地区用氯化钾为原料制取。硫酸盐钾矿加工无水钾镁矾和软钾镁矾等是可溶性硫酸盐钾矿,采用与钾石盐矿富集相类似的方法进行处理即可用作肥料。制纯硫酸钾时,可以用氯化钾与可溶性硫酸盐钾矿进行复分解反应:K2SO4·2MgSO4+4KCl─→3K2SO4+2MgCl2,然后将溶液蒸发即可结晶出硫酸钾。
明矾石综合利用制硫酸钾、氧化铝和硫酸,在苏联已有工业生产,在中国也有小规模生产
2.将溶液放入器皿内,在酒精灯上蒸发;
3.蒸发过后,得到的晶体就是硫酸钾。
原理是:
第1步,生成氯离子、硫酸根离子、氢离子和钾离子的混合物;
第2、3部,氯离子和氢离子的产生的氯酸易挥发。