氯化钾转化生产工艺研究
氯化钾生产常用的工艺有
氯化钾生产常用的工艺有氯化钾是一种重要的化学品，在农业和化工等领域应用广泛。
氯化钾的生产方法有多种，包括矿石加工法、盐湖法、海水法和卤水法等。
下面将详细介绍其中几种常用的氯化钾生产工艺。
1. 矿石加工法:矿石加工法是最常见的氯化钾生产工艺之一。
其主要步骤包括矿石选矿、破碎、精矿处理和晶体分离等。
首先，从钾矿石中提取氯化钾的方法可以采用浮选、压选、磁选等物理方法或酸浸、热浸等化学方法。
矿石经过选矿后，进一步进行破碎，以获得所需的颗粒度。
然后，采用浸出、结晶和分离等步骤，将氯化钾分离出来，获取纯度较高的氯化钾产品。
2. 盐湖法:盐湖法是氯化钾生产的另一种常用方法，特别适用于含有氯化钾的盐湖资源较丰富的地区。
盐湖法的基本原理是通过将含有氯化钾的盐湖水进行蒸发浓缩和结晶分离，从而得到氯化钾产品。
具体地，首先将盐湖水加热蒸发，将其浓缩至一定浓度。
然后，通过降温结晶的方法，使氯化钾结晶分离出来。
最后，对得到的氯化钾晶体进行洗涤、干燥等处理，得到纯度较高的氯化钾产品。
3. 海水法:海水法是一种利用海水中的氯化钾进行生产的方法。
由于海水中的氯化钾含量较低，因此需要通过蒸发、结晶和分离等步骤对海水进行处理，从而获得氯化钾产品。
具体操作过程包括将海水进行蒸发浓缩，使其溶解物浓度升高，然后通过降温结晶的方法，使氯化钾结晶分离出来。
最后，对得到的氯化钾晶体进行洗涤、干燥等处理，得到纯度较高的氯化钾产品。
4. 卤水法:卤水法是一种利用含有氯化钾的地下卤水进行生产的方法。
该方法特别适用于地下咸水中含有氯化钾的地区。
卤水法的基本原理是通过将地下卤水进行蒸发浓缩和结晶分离，从而得到氯化钾产品。
具体地，首先将卤水进行蒸发浓缩，将其溶解物浓度升高。
然后，通过降温结晶的方法，使氯化钾结晶分离出来。
最后，对得到的氯化钾晶体进行洗涤、干燥等处理，得到纯度较高的氯化钾产品。
总结起来，氯化钾的生产工艺主要包括矿石加工法、盐湖法、海水法和卤水法等。
低温蒸发-冷结晶联合工艺制备高品质氯化钾研究与优化方案
低温蒸发-冷结晶联合工艺制备高品质氯化钾研究与优化方案低温蒸发-冷结晶联合工艺是制备高品质氯化钾的一种有效方法。
本文将从工艺原理、关键参数优化和工艺流程优化等方面，详细介绍低温蒸发-冷结晶联合工艺制备高品质氯化钾的研究与优化方案。
一、工艺原理低温蒸发-冷结晶联合工艺是通过将盐湖卤水经过低温蒸发和冷结晶两个阶段进行处理，以提高氯化钾产品的纯度和品质。
低温蒸发是将盐湖卤水经过一系列蒸发器加热蒸发，使溶液中的水分逐渐减少，富含氯化钾的溶液浓缩。
低温蒸发具有温度低、能耗少、操作简单等优点，能最大限度地保留原有溶液中的氯化钾。
冷结晶是将浓缩后的盐湖卤水通过冷却结晶器降温结晶，进一步提高氯化钾的纯度。
冷结晶可以利用溶液中饱和度的提高，使得氯化钾晶体逐渐沉淀出来，同时去除溶液中杂质。
二、关键参数优化1. 低温蒸发阶段（1）蒸发温度：通过调节低温蒸发器的加热温度，控制盐湖卤水的蒸发速度。
一般而言，温度越高，蒸发速度越快，但同时也容易造成溶液的过浓缩。
因此，需要根据盐湖卤水中氯化钾的浓度来确定最适宜的蒸发温度。
（2）换热器传热系数：通过增加换热器的传热系数，可以提高低温蒸发过程中的传热效果，促进盐湖卤水的蒸发。
2. 冷结晶阶段（1）冷却速率：通过调节冷却器的冷却速率，可以控制盐湖卤水中溶质的结晶速率。
一般来说，冷却速率越快，结晶速率越快，产生的氯化钾晶体越小，而较小的晶体更有利于后续的处理和纯化。
（2）结晶温度：通过控制冷却器的温度，可以调节盐湖卤水的结晶温度，从而改变晶体的生长速率和纯度。
一般而言，结晶温度低于盐湖卤水中氯化钾的溶解度温度，可以促进氯化钾的结晶，提高纯度。
三、工艺流程优化1. 低温蒸发-冷结晶联合工艺流程（1）盐湖卤水进料：将原始盐湖卤水经过预处理后，进入低温蒸发器。
（2）低温蒸发：将盐湖卤水在低温蒸发器中进行蒸发浓缩，得到高浓度的氯化钾溶液。
（3）冷结晶：将浓缩后的氯化钾溶液输送至冷结晶器，降温结晶得到高品质的氯化钾晶体。
粗氯化钾和粗软钾镁矾洗涤转化生产硫酸钾的工艺研究
119硫酸钾是一种无机盐，K 2O含量为50%～52%，是一种重要的无氯离子的优质钾肥。
同时我国是一个严重缺钾的农业大国，对于无氯钾肥的需求也是非常急迫的。
所以，在实际生产中高质量的硫酸钾，以保证能节约更多成本和原矿资源，对硫酸钾生产企业和产业结构调整有着重要的现实意义。
一、现状分析1.国内生产硫酸钾现状目前，我国硫酸钾肥料所采用的生产工艺路线主要有卤水制取硫酸钾法、传统的曼哈姆法、缔置法、硫酸盐复分解法。
卤水制取硫酸钾法是我国具有独立自主知识产权的生产技术，主要是以光卤石矿和钾混盐矿为原料生产硫酸钾，产品质量好；传统的曼哈姆法以硫酸和氯化钾为原料在强酸高温条件下生产硫酸钾，但反应炉生产能力低下，副产物为盐酸，设备受酸的腐蚀厉害，能耗大生产成本高；缔置法主要是以氯化钾、硫酸和有机溶剂为原料，以离子交换为基础，生产硫酸钾产品质量好，副产品为较好的氮肥；硫酸盐法主要是以硫酸盐为基础与氯化钾生产硫酸钾，其中硫酸盐为硫酸铵、硫酸钙、芒硝法等原料。
2.本文研究主要内容由于受限于原料氯化钾和软钾镁矾不纯净，含有一定其他矿物质，最终导致硫酸钾系统收率大幅度降低。
只有在转化中去除这些矿物质，才能得到高质量的硫酸钾。
二、原理研究基于牛自得在K +，Mg 2+//Cl -,SO 42--H 2O四元水盐体系（25℃）相图指导和参考，其中E 2点为氯化钾、硫酸钾、软钾镁矾三种固体和液相达到溶解的平衡点，通过计算可以得出制取硫酸钾的原料配比氯化钾：软钾镁矾=0.56∶1、硫酸钾产量和系统钾回收率为66.21%。
硫酸钾转化公式： (1)图2.1 K +，Mg 2+//Cl -,SO 42--H 2O四元水盐体系（25℃）相图结合软钾镁矾和氯化钾转化制取硫酸钾工艺条件的研究文献, 利用牛自得在K +，Mg 2+//Cl -,SO 42--H 2O四元水盐体系（25℃）相图指导和参考。
在实际生产原料中各因素对系统钾收率的影响依次为氯化钠含量、氯化钾加入量、温度、七水泻利盐、加水量，从表2.2中可以看出粗氯化钾和粗软钾镁矾氯化钠含量分别为25.89%和7.32%，在转化硫酸钾过程中会产生钾芒硝，以及七水泻利盐含量为18.82%，同时根据杠杆原理从相图可看出硫酸钾析出相段较短，收率低至36.10%。
氯化钾的生产工艺流程
氯化钾的生产工艺流程英文回答：The production process of potassium chloride involves several steps. The primary method for producing potassium chloride is through the extraction of potassium from underground deposits. Here is a detailed description of the production process:1. Mining and Extraction: The first step in the production of potassium chloride is the mining of potassium-bearing minerals, mainly sylvite (KCl) and carnallite (KCl·MgCl2·6H2O). These minerals are typically found in underground deposits.2. Crushing and Grinding: Once the minerals are extracted from the mines, they are crushed and ground into a fine powder. This process helps to increase the surface area of the minerals, facilitating further processing.3. Flotation: The powdered minerals are then subjected to flotation, a process that separates the potassium-bearing minerals from other impurities. In this step, chemicals such as frothers and collectors are added to create air bubbles, which selectively attach to the potassium minerals and float them to the surface.4. Filtration and Drying: The floated potassium minerals are collected and separated from the froth. They are then filtered to remove excess water and dried to reduce moisture content.5. Chemical Conversion: The dried potassium minerals are then subjected to chemical conversion to convert them into potassium chloride. This involves the reaction of the minerals with hydrochloric acid (HCl) to produce potassium chloride.6. Crystallization: The potassium chloride solution obtained from the chemical conversion is then subjected to crystallization. By controlling the temperature and concentration, potassium chloride crystals are formed andseparated from the remaining solution.7. Purification: The separated potassium chloride crystals undergo purification to remove any remaining impurities. This is usually achieved through processes like recrystallization or ion exchange.8. Drying and Packaging: Finally, the purifiedpotassium chloride crystals are dried to remove any remaining moisture and packaged for distribution and sale.中文回答：氯化钾的生产工艺流程包括以下几个步骤。
兑卤法生产氯化钾国内外研究现状及对策
兑卤法生产氯化钾国内外研究现状及对策引言：氯化钾是一种重要的化肥和工业原料，广泛应用于农业、化工等领域。
兑卤法是一种常用的氯化钾生产方法，具有工艺简单、成本低等优点。
本文旨在探讨兑卤法生产氯化钾的国内外研究现状，并提出相应的对策。
一、国内兑卤法生产氯化钾研究现状1. 传统兑卤法生产氯化钾的工艺流程传统兑卤法生产氯化钾的工艺流程包括卤水提取、除杂、蒸发结晶、干燥等步骤。
该方法工艺流程繁琐，能耗较高，产品质量难以保证。
2. 新技术在国内的应用近年来，一些新技术在国内得到了应用，如电渣炉法、电解法等。
这些方法能够提高氯化钾的产率和质量，并且具有环保的优势。
然而，这些新技术在国内的推广和应用还面临着一些困难，需要进一步研究和改进。
3. 国内研究现状的不足之处目前国内在兑卤法生产氯化钾方面的研究相对较少，缺乏深入的技术研究和创新。
同时，一些关键技术和设备仍然依赖进口，制约了国内产业的发展。
二、国外兑卤法生产氯化钾研究现状1. 国外兑卤法生产氯化钾的技术进展国外在兑卤法生产氯化钾方面取得了较多的技术进展。
如美国、德国等国家通过改进工艺流程和设备，实现了氯化钾的高效生产。
此外，一些国家还开展了兑卤法生产氯化钾的新技术研究，如湿法氧化法、氯化还原法等。
2. 国外研究现状的启示国外的研究成果显示，改进工艺流程和设备是提高氯化钾生产效率和质量的关键。
此外，注重环境保护和资源综合利用也是国外研究的重点。
三、国内外研究现状的对策1. 提高科研投入，加强技术研究国内应加大科研投入，加强兑卤法生产氯化钾的技术研究。
通过改进工艺流程和设备，提高氯化钾的产率和质量，降低生产成本。
2. 引进国外先进技术，加强合作交流国内可以引进国外先进的兑卤法生产氯化钾技术，借鉴其经验和成果。
同时，加强国际合作交流，推动兑卤法生产氯化钾技术的进一步发展。
3. 注重环境保护和资源综合利用在兑卤法生产氯化钾的过程中，应注重环境保护和资源综合利用。
减少废水、废气的排放，加强废弃物的回收利用，实现循环经济的目标。
分析常见盐湖氯化钾生产工艺运用
分析常见盐湖氯化钾生产工艺运用作者：秦照明来源：《科技与创新》2014年第14期摘要：近年来，我国钾肥的用量和产量不断增加，而我国钾肥材料的主要来源是盐湖，这就对常见盐湖氯化钾的生产工艺提出了更高的要求。
对此，就常见盐湖氯化钾生产工艺的运用进行研究，以供参考。
关键词：常见盐湖；氯化钾；生产工艺；钾肥中图分类号：TS396 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）14-0038-01在氯化钾的生产工艺中，化学沉淀法、萃取法、溶析法和膜分离法都是传统的氯化钾生产方法，这些方法具有成本高、操作过程复杂、产品质量低的特点。
本文对氯化钾生产的主要工业应用方法：工艺冷分解—浮选发、反浮选—冷结晶法、热熔结晶法和冷却溶析结晶—反应萃取接近耦合结晶法分别作了介绍。
1 冷分解浮选法冷分解浮选法是指在采出光卤石矿后进行脱卤，得到湿光卤石矿，再加淡水对湿光卤石矿进行冷分解（KCL—MgCl2—H2O体系的冷结晶过程），混合料浆放入水洗塔中，再加入药剂进行粗选，通过高镁母液进行两次精选，得出精氯化钾和尾矿的方法。
冷分解浮选法是由国外引进的，它在国内实现的时间要比国外晚了近60年，但仍实现了工厂的连续生产，为钾肥的大规模生产奠定了基础。
冷分解浮选法作为传统的氯化钾生产工艺，具有可靠性高、工艺流程简单的优点，但该工艺也存在一些缺点：①系统回收率低，产品质量低，且不易提高。
冷分解浮选法中，氯化钾的回收率只有40%～50%，距离最高标准的90%～92%还相差很远。
另外，冷分解浮选法对原矿的稳定性要求较高，在工艺操作过程中对操作控制的要求非常严格。
②通过冷分解浮选法产出的氯化钾产品粒度细，分离和干燥都很困难，粒度2 反浮选冷结晶法1997年，反浮选冷结晶法在我国青海盐湖钾肥中进行试生产，反浮选冷结晶法的投入使用使我国氯化钾生产技术取得了一定的进展。
该工艺主要是指在光卤石原矿和尾矿中加入饱和卤水进行调浆，再加入专用的浮选药剂，增加细盐表面的疏水性，进行反浮选，剔除尾盐，对剩下的液体进行脱卤排除滤液，得到低钠光卤石，然后加入适当量的淡水进行洗涤和冷分解结晶，最后过滤得出高品位的氯化钾。
氯化钾生产常用的工艺流程
氯化钾生产常用的工艺流程氯化钾生产的常用工艺流程包括以下几个步骤：原料处理、浸出、提取、精制和干燥。
1. 原料处理氯化钾的主要原料是含钾的矿物石英石或岩盐。
首先，将矿石或岩盐进行破碎，并使用筛网将其分级，以去除杂质。
然后，对破碎后的矿石或岩盐进行浸泡，以便提取钾和其他有机物质。
2. 浸出浸出是将破碎后的矿石或岩盐与溶剂进行反应，以便将钾和其他溶解的物质溶解出来。
常用的溶剂包括水或盐酸。
在浸出过程中，可以通过调节反应条件（如温度、时间和浓度等）来控制钾的溶解率。
3. 提取浸出后的溶液中含有钾以及其他溶解的杂质物质。
为了提取纯净的氯化钾，需要使用提取剂进行分离。
常用的提取剂包括有机溶剂，如甲苯或酮类溶剂。
提取剂与含有钾的溶液进行接触，钾会被提取剂吸附，从而分离出纯净的氯化钾。
4. 精制通过提取分离后，可以得到含有钾的有机相。
为了得到纯净的氯化钾，需要对有机相进行精制。
通常采用水解和结晶的方法来除去有机相中的杂质。
首先，将有机相与水进行反应，将其水解为氯化钾和其他水溶性杂质。
然后通过结晶过程去除杂质，得到纯净的氯化钾晶体。
5. 干燥最后一步是对氯化钾晶体进行干燥。
这可以通过蒸发或热风干燥的方法进行。
在这个步骤中，将氯化钾晶体加热，去除其中的水分，从而得到干燥的氯化钾。
综上所述，氯化钾的生产过程主要包括原料处理、浸出、提取、精制和干燥等步骤。
这些步骤能够将矿石或岩盐中的钾提取出来，并经过精细处理得到纯净的氯化钾产品。
这个工艺流程在现代化工生产中被广泛应用，可以高效地生产氯化钾。
氯化钾的生产工艺流程
氯化钾的生产工艺流程Potassium chloride, also known as potassium salt, is a chemical compound that is widely used in various industries. It is mainly used in fertilizer production, as well as in the production of some pharmaceuticals and food additives. The production process of potassium chloride involves several steps, starting from the extraction of potassium-containing minerals to the final purification of the product.氯化钾，也称为钾盐，是一种广泛应用于各个行业的化合物。
它主要用于肥料生产，以及一些药物和食品添加剂的生产。
氯化钾的生产过程涉及多个步骤，从提取含钾矿物到最终产品的净化。
The first step in the production of potassium chloride is the extraction of potassium-containing minerals. These minerals can be found in underground deposits or in saltwater sources. The most common method for extracting potassium from these minerals is through the process of solution mining. Solution mining involves injecting water into the underground ore body to dissolve thepotassium-containing minerals and then pumping the resulting brine to the surface for further processing.氯化钾生产的第一步是提取含钾矿物。
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氯化钾转化生产工艺研究罗建军 肖 斌 康仕芳(天津大学化工学院 天津市 300072)摘 要:文章简要介绍了目前国内外以氯化钾为原料生产硫酸钾、硝酸钾与碳酸钾的各种主要工艺,分析和研究了各种工艺的优点与不足,并提出今后发展的方向。
关键词:氯化钾;硫酸钾;硝酸钾;碳酸钾;复分解;溶剂萃取;离子交换中图分类号:TQ110.6 文献标识码:A 文章编号:1001-2214(2001)06-0001-08 Abstract:The various technological processes of production of potassium sulfate,potassium ni2 trate and potassium carbonate from patassium chloride are introduced in the paper and their advan2 tages and shortcomings are analysed and studied.And it suggests the development direction in this field in china.K eyw ords:Potassium cholride;Potassium sulfate;potassium nitrate;Potassium carbonate; Double decomposition S olvent extration;Ion exchange 氯化钾是最主要的钾化合物,其产量占全部钾化合物的95%以上,是生产其它钾化合物的原料[1]。
我国缺钾,但又是用钾量很大的国家,钾盐的生产及品种优化越来越受到重视。
本文介绍了目前国内外以氯化钾为原料生产硫酸钾、硝酸钾以及碳酸钾的主要工艺方法。
1 氯化钾转化生产硫酸钾的工艺硫酸钾是一种优质钾肥,特别适用于忌氯作物,是我国当前市场上紧缺的化肥。
由氯化钾转化生产的硫酸钾约占全部硫酸钾产量的70%[2]。
1.1 曼海姆炉法曼海姆炉法是由氯化钾与非挥发性的硫酸在特制的反应炉内间接加热直接反应制取硫酸钾的方法。
该方法所生产的硫酸钾约占世界生产能力的37%[2～4]。
该法分二步反应:KCl+H2SO4KHSO4+HCl↑+10.4kJ(1)该反应在较低温度下就能进行,但要氯化钾全部转化成KHSO4反应温度必须达到120℃～140℃。
温度高低与硫酸浓度和配料有关[5]。
第二步反应:KCl+KHSO4K2SO4+HCl↑-70.0kJ(2)该反应必须加热到500℃左右才能使反应充分进行,由于工业生产中实际情况复杂,所以实际温度需达到500℃以上。
该生产工艺成熟可靠,产量伸缩性大,产量与产品质量稳定,反应炉可以生产两种以上的硫酸盐产品[4]。
但该工艺投资高,对反应炉质量要求高且炉体建造困难,副产品盐酸腐蚀严重易外泻。
反应温度高、能耗高、单耗燃料为标准煤700kg/t K2SO4(或0.14t燃油/t K2SO4)。
1.2 溶剂法(替置法[6])在反应(1)、(2)的基础上,为了改变工艺操作条件使其更加平和,在反应体系中加入有机溶剂,大大降低反应产物的溶解度或是移走HCl,使反应(1)、(2)向右进行而顺利得到硫酸钾。
对于加入何种有机溶剂能有效提高钾的转化率,许多学者做了大量研究[2]。
芳胺或杂环含氮化合物;水溶性醇,如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇、丙三醇或其混合物;亲水溶剂的低脂肪醇如正壬醇;有机胺中的烷基叔胺、二乙醇胺、1,6-己二胺,三亚乙基三胺、苯胺等都可以作为溶剂替置[6]、萃取、缔合-解缔、缔置—解缔生产硫酸钾。
其中以甲醇作为溶剂制造硫酸钾工艺尤为突出(如图1)。
将硫酸与氯化钾、母液及经回收后的含钾残液反应,加水溶解后,加入甲醇使硫酸钾结晶析出。
此工艺的关键在于甲醇的回收,由于甲醇沸点为65℃,合理安排冷热流体的流程就会减少能耗。
但增加了蒸馏装置也增加了投资与操作成本,且甲醇有毒一旦泄漏会对环境造成危害。
有机胺作为一种萃取剂与作者简介:罗建军,(1976～),宁夏,硕士,化学工程专业。
反应产物HCl 反应生成氯胺盐RN H 2・HCl 进入有机相移走HCl ,再加入氨水反萃取出胺得到副产物N H 4Cl 。
这种生产硫酸钾的工艺(如图2),能够使硫酸钾的纯度达到工业级。
王景峰[7]以苯胺为萃取剂制得硫酸钾的纯度为52.2%(以K 2O 计),副产物N H 4Cl 纯度是99.1%。
但胺类一般沸点较低、有毒且价格较贵,工业化要注意密封与运行安全。
图1 甲醇制取硫酸钾的流程图图2 有机胺萃取法制取硫酸钾流程图1.3 复分解法由于硫酸钾的溶解度远远低于氯化钾,利用相图、溶解度数据达到转化结晶分离硫酸钾的目的。
以K +,Na +∥Cl -,SO 2-4—H 2O 体系的溶解度数据及多温相图为依据[8～13],用廉价芒硝为工业原料与氯化钾转化生产硫酸钾。
转化工艺分为两个阶段:先生成中间产物钾芒硝,钾芒硝再全部或部分地转化为硫酸钾。
析出钾芒硝以后的母液可以加工制取食盐,同时析出的钾芒硝和氯化钾混合物返回循环利用。
李宝存[12]针对自己的原料物系对上述工艺进行了修正,选择两条工艺路线:如图3、图4,利用耶涅克指数进行物料衡算得到钾的理论回收率为100%,实际回收率达到82%以上。
彭赛军[13]将井矿湖盐十水芒硝与氯化钾反应通过这种“两段转化,蒸发制造”的工艺,选择最佳工艺条件使其技术经济指标得以较大的提高。
图3 芒硝与氯化钾转化生产硫酸钾工艺一图4 芒硝与氯化钾转化生产硫酸钾工艺二氯化钾与泻利盐复分解转化成硫酸钾的工艺过程与上述转化方法类似。
2KCl +MgSO 42+K 2SO 4(3)第一步生成软钾镁矾,然后在水溶液介质中用氯化钾处理软钾镁矾,最后得到硫酸钾。
硫酸镁法是一种比较好的转化方法,在德国、美国、加拿大等国应用比较广泛[14]。
但我国盐化工业对苦卤中的硫酸镁利用率不高,即使生产氯化钾的副产品硫酸镁全部利用起来每年仅仅能满足生产硫酸钾的1/10,因此采用该法受到资源的限制[12]。
氯化钾与硫酸铵转化制备硫酸钾有工艺简单、操作方便、无腐蚀介质、无三废、能耗低和设备材料易解决等优点[16～19],使得国内许多厂家和研究设计院进行了比较成熟的工艺设计和生产实践,达到了预期的经济指标。
其反应机理如下:2(n +1)KCl +(n +1)(N H 4)2SO4 K 2SO 4・(N H 4)2SO 4+2n (N H 4Cl ・KCl )(4)K 2SO 4・(N H 4)2SO 4+2KCl 2K 2SO 4+2N H 4Cl(5)由方程(4)、(5)可知该反应为可逆反应,而且在达到平衡时存在[K2SO4・(N H4)2SO4]与(N H4C1・KCl)的固溶体,这给产品硫酸钾的纯化以及氯化钾转化率的提高带来了困难。
因此需利用K+,N H+4∥C1-,SO2-4—H2O体系的溶解度数据[8～11]及多温相图[19～22],在较高温度时硫酸钾溶解度大,体系点落在硫酸钾结晶区,同时在一定水量时,加入较多的氯化钾与硫酸铵对转化率有利,再采取快速冷却减小固溶体的生成;在较低温度下分离固液相提高收率。
唐建华等人[16]采用如图5的工艺流程,选择最佳反应温度90℃、最佳分离温度35℃在适宜的配料比下,将定量氯化钾一边搅拌一边缓缓加入硫酸铵的热溶液中,得到优等硫酸钾产品,收率达85%。
但是针对副产品复肥中氯化钾的回收和再利用没有考虑,而只是作为专用肥料的添加剂,在经济上不能达到较好的效果。
且在回收氯化铵时避免不了蒸发量大的缺点。
宋海宁[22]则采用不经蒸发析出氯化铵的工艺(如图6),降低能耗,减少设备投资达到降低成本的目的。
若液相中氯化铵浓度逐渐增高,固相硫酸钾含量必然减小,若在无蒸发条件下制取硫酸钾和氯化铵其转化温度(45℃～60℃)应高于氯化铵冷却结晶温度(20℃～30℃),这时产品只能作为粗硫酸钾,需进一步加水溶解才能得到纯硫酸钾。
在该工艺中为了循环利用母液除去硫酸铵加入了石灰乳,产生游离氨并利用氨效应降低硫酸钾的溶解度,提高了钾的转化率。
但引入石灰乳产生大量废渣造成环境污染。
王建朝[17]利用青海氯化钾资源丰富,而硫酸铵又是大型石化、炼焦企业的副产品的特有资源条件筛选出如下工艺流程,如图7,虽然其产品都为农用,资源利用率不高,但因地制宜对我国硫酸钾的生产会起到积极的推动作用。
张罡[18～19]等人类似地先将氯化钾、硫酸铵各自配制为高温饱和溶液后再混合反应的方法,针对不同原料采用不同工艺进行硫酸钾的生产。
工艺一中选用氯化钾与硫酸铵最佳反应配比1∶1.2最佳反应温度95℃～100℃,最佳冷却温度35℃,加入催化剂Q进行催化反应,使钾的收率达到88.9%。
但是为了降低能耗,没有水洗处理[17],使其K2O含量只达到49%。
工艺二针对俄罗斯所产原料氯化钾进行硫酸铵氯化钾两次反应生产硫酸钾。
如前所述,先将氯化钾与硫酸铵各自配制成高温饱和溶液再混合反应,同时加入盐析剂A,制得硫酸钾铵,再将硫酸钾铵与氯化钾溶液加入催化剂B进行二次转化反应制得硫酸钾产品。
钾的收率为80%[18]。
以上两项工艺最大的优点是:(1)先配制原料各自的高温饱和溶液,再混合反应;(2)加入催化剂加速反应使产品析出最大化。
这与其它的转化工艺有所创新与突破。
但其副产品N、K复肥能否进一步加工转化成为附加值更高的工业产品有待进一步深入研究与开发。
图5 硫酸铵与氯化钾转化生产硫酸钾流程图图6 无蒸发析出氯化铵制取硫酸钾工艺图7 农用硫酸钾的生产工艺1.4 离子交换法上面所述生产硫酸钾工艺始终面临的困难是硫酸钾的纯度不够高,而利用离子交换生产钾盐,可以得到高纯度的产品。
根据离子交换理论:阳离子交换树脂对下列离子的选择顺序为:Fe3+>Al3+> Ca2+>Mg2+>K+>N H+4>Na+>H+,Mg2+、K+、Na+交换能力非常相近,通过交换介质可以使其相互交换。
离子交换法生产硫酸钾正是基于上述原理。
以工业氯化钾和硫酸钠为原料的工艺(如图8)其机理为:交换反应:2R K+Na2SO4+K2SO4(6)再生反应:RNa+KCl K+NaCl(7)式中R表示树脂中高分子骨架固定部分(下文同),(6)、(7)反应往复交替进行,便获得产品硫酸钾与副产品氯化钠。
李鸿玲等人[23]采用U型离子交换柱、732型强酸性阳离子交换树脂进行工艺生产,达到工业级硫酸钾标准。
离子交换法的最大缺点是溶液浓度低,浓缩蒸发量大,能耗高。
因此该工艺只适合煤和天然气等能源廉价地区的企业,而且副产品氯化钠的价格低且含有一定的氯化钾难以回收造成浪费。