硝酸钾生产工艺及原料技术路线

马明德（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木816000）

硝酸钾生产工艺及原料技术路线

马明德（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木816000）

硝酸钾作为无机化工原料的一种，其在工业生产中的应用十分广泛，例如玻璃澄清剂、食品防腐剂、药物等产品的制造都与硝酸钾有着密切联系。由于硝酸钾的主要成分中含有植物生长所需的钾与氮，所以其在农业生产中的应用前景也非常可观。本文通过对硝酸钾的性质及其作用进行分析，并对其生产工艺技术路线进行探讨，以供相关研究工作者进行参考。

硝酸钾；生产；概念；作用；工艺技术

1　硝酸钾的概念及用途

硝酸钾别名硝石、上硝，分子式KNO3，分子量101.10，为无色斜方晶系结晶或白色粉末，也可造粒加工成粒状，硝酸钾作为一种无机化工原料，具有很强的氧化性，是一种无色透明的固体，易溶于水，在空气不易溶解，用途比较广泛。根据其具体应用途径可将其分为两大类：工业级硝酸钾和农业级硝酸钾。

1.1工业级硝酸钾

工业硝酸钾是制造黑色火药（如矿山火药、引火线、爆竹等）的原料，也用于焰火以产生紫色火花。机械热处理作淬火的盐浴。陶瓷工业用于瓷彩釉彩药。用作玻璃澄清剂，用于制造汽车灯玻璃、光学玻璃、显像管玻壳等。尤其是随着现代新兴工业和高科技研究成果的迅猛发展，该产品的作用和地位日益重要。高纯度、高质量的硝酸钾是生产光学玻璃、车灯玻壳、高档彩色显像管玻壳的重要原料之一。

1.2农业级硝酸钾

农用硝酸钾（又称肥料级硝酸钾）是优质无氯钾肥，含有13%以上的硝态氮和44%以上的氧化钾，全部都是水溶性氧分，钾离子和硝酸根离子可很快被农作物吸收，是化学性质的氮钾复合肥，可明显提高烟草、甜菜、柑桔等经济作物的产量和品质。近年来硝酸钾也被用于无土栽培植物的营养液的配制。硝酸钾在农业生产中的应用非常广泛，并且利用率非常高，且应用方式多样化，其所具备的优点对推进农业生产发展有着重要意义。

2　硝酸钾的生产工艺及技术路线

硝酸钾的生产工艺与技术路线有许多种类，下面主要从以下几点进行具体分析，离子交换法、低温萃取法、高温蒸馏法、复分解法等。

2.1离子交换法

该法以氯化钾和硝酸铵溶液为原料，根据阳离子交换树脂对钾、铵离子吸附性很近的特点，利用阳离子交换树脂的作用，使氯化钾和硝酸铵溶液中的钾、铵离子在离子交换树脂上进行相互交换，从而得到硝酸钾溶液和氯化铵溶液，交换过程如下：

NH4NO3+KR=RCl+KNO3

KCl+NH4R=KR+NH4Cl

R～～阳离子交换树脂高分子骨架部分。

优点：该法实现了生成盐的分离，交换后硝酸钾流出浓度高，经蒸发浓缩一次结晶可得到一级品，工艺流程短，成熟可靠，设备简单可连续操作，原料成本低。

缺点：本法的是副产氯化铵溶液浓度低，回收加工能耗较高。

2.2低温萃取法

该法利用有机溶剂除去氯化钾和硝酸反应生成的HCl，再从溶液结晶析出硝酸钾，所采用的有机溶剂是异戊醇等。这种方法是比较具有竞争力的生产硝酸钾的工艺，但该工艺需要加热和制冷两套设备，流程比较复杂，需要投入一些复杂的设备，以及一些材料比如需要塑料、钦材、石墨等多种耐腐蚀材料。

KCl+HNO3=KNO3+HCl

优点：适合于大规模生产，能耗比较低。

缺点：萃取剂价格昂贵，副产物对设备腐蚀严重，故生产设备需优质防腐材料，投资大，收率低且在低温下HCl所呈形态难以回收加工。

2.3高温蒸馏法

该法生成的亚硝酰氯用硝酸氧化成氯气，硝酸钾则溶解在过量的硝酸水溶液中，蒸发结晶出硝酸钾。这个生产工艺比较复杂，操作条件比较苛刻，工作环境也比较恶劣。由于需要使用浓硝酸进行反应，而过程中有有毒气体及液体的产生所以需要用到高级防腐材料。

4HNO3+3KCl=Cl2+3KNO3+NOCl+2H2O

缺点：反应生成的混合气体具有很强的腐蚀性，故而设备需优质防腐材料，投资大，能耗高。

2.4复分解法

此法利用氯化钾和硝酸钠复分解转化换出硝酸钾和氯化钠，随着温度升高，硝酸钾溶解度显著增大，而氯化钠溶解度却变化不大，所以将反应温度控制在119～122℃可除去氯化钠，母液经过滤，水洗，重结晶，干燥而得产品。

KCl+NaNO3=KNO3+NaCl

优点：此法工艺技术成熟，质量及纯度好，工艺简单易操作。

缺点：原料硝酸钠天然储量少，价格昂贵，副产品氯化钠销路不好，经济上不合算。

2.5复分解循环法

此法利用氯化钾和硝酸铵进行反应，根据不同温度下处物质溶解度之间差异进行分离提纯。

KCl+NH4NO3=KNO3+NH4Cl

优点：此法工艺成熟简单易操作，钾回收率高，无污染。原料氯化钾，硝酸铵来源广，价格低，副产品销路好。

缺点：冷却工序及蒸发工序设备效率低，从而影响了整体工艺的规模大型化。

综上所述，离子交换法，生产工艺投资少，占地面积小，国内工艺技术成熟，操作简单易掌握，有利于人员的培训，保证了产品的质量，在有条件的地区利用太阳能摊晒副产品氯化铵，节约了生产成本，也是一种较普遍采用的生产工艺。复分解循环法，原料来源可靠，工艺技术成熟，而且这种方法能耗较低，它实行的是全封闭系统循环，没有“三废”排出可见，也是最直接的方法。目前每年全国硝酸钾需求量约为50～60万吨，由于硝酸钾具有愈来愈广的工业用途和农用价值，加之未来光热电站熔盐的应用，硝酸钾的市场前景非常广阔，优化硝酸钾的生产工艺十分必要。

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