不纯净软钾镁钒制取硫酸钾的工艺探讨

韩秀珍

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司 新疆维吾尔自治区 哈密市839000）



不纯净软钾镁钒制取硫酸钾的工艺探讨

韩秀珍

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司 新疆维吾尔自治区 哈密市839000）

摘 要：在农业生产所使用的众多肥料中硫酸钾是一种优质肥料，它不仅可提高农业产量，而且从经济方面考虑也较为实用，对我国农业的发展起到了一定的促进作用。然而我国钾盐含量较少，难以满足实际生产所需，所以探索一种高效的硫酸钾合成工艺很关键。通过对不纯净软钾镁钒制取硫酸钾的具体工艺的分析，为农业生产提供了可靠的保障。

关键词：不纯净软钾镁钒；硫酸钾；制取；工艺

在农业生产中为了促进农作物的健康成长，农民朋友会根据作物生长情况喷施一定的肥料，钾肥是农作物生长过程中不可或缺的肥料，更是农作物所需硫化物的主要补充来源。与硝酸钾相比较而言硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，而且在价格上也较为经济实惠，硫酸钾肥不仅能提高农产品产量，而且还能与很多肥料进行混合使用，增强肥效，受到了很多农民朋友的青睐。虽然我国硫酸钾行业发展较为缓慢，但不管从生产工艺流程方面亦或是生产基地建设上均已取得了显著的成绩，为农业生产提供了可靠的保障。因此，重点对不纯净软钾镁帆制取硫酸钾的工艺流程进行了分析。

1 硫酸钾生产工艺的现状

纵观当前各大生产厂家可发现硫酸钾的生产方式大致可分为以下三类：一是提取于地下卤水或硫酸盐型海湖型卤水中，总产量占到十成左右；二是使用天然硫酸钾矿石提取而来；三是通过含硫酸类物质与氯化钾混合转化而来的，在生产实际中大多采取此种方式进行制取。

2 不纯净软钾镁钒制取硫酸钾的原理

钾镁矾主要产自盐湖地区，它主要与石盐、钾芒硝等物质共生。在实际生产中制备硫酸钾的工艺流程首先是通过石盐池晒出氯化钠后从而制得钾盐镁矾混合物，接着通过浮选法获取软甲镁矾的纯净物。天然软甲镁矾可依据K+ , Mg2+// S042-，Cl--H2O的四元体系为基础，通过将软甲镁矾与氯化钾进行中和反应后分解制得硫酸钾物质。

3 在实验室条件下制取硫酸钾工艺分析

在实验研究中制取硫酸钾的主要方式是通过无杂质的软钾镁钒与氯化钾混合制得。软钾镁钒中一般混有一些杂质，若在制取中没有将杂志彻底清除则所制取的硫酸钾纯度不够，影响其使用效果，因此应采取相应的措施尽可能地提取纯净的软钾镁钒。具有可溶性杂质的软钾镁钒于氯化钾转化方程式表示如下：

为了获取纯度较高的硫酸钾，在制取硫酸钾中可通过可溶性盐的溶解使溶液处于饱和状态，经过化学变化结晶后形成的硫酸钾纯度最高。通过对硫酸钾制取过程的分析，寻求有效的解决措施以提高硫酸钾的制取效率，先对具体过程进行如下描述：氯化钠含量的高低直接关系着转化过程的效率。通常情况下，氯化钠含量较高时经不纯净软甲镁矾与氯化钠中和反应转化形成的钾收率越低，相反地氯化钠含量越低则转化钾收率则越高。当氯化钠的含量占到总含量的一半时钾收率趋向于0。除此之外，光卤石原矿中氯化钠含量的高低也会影响氯化钾的提取含量，其对分解过程的作用为：通过一系列的化学作用将杂质镁离子溶于液相中，而氯化钾则以固相形式直接进入下一流程加工中，当氯化钠含量越高，其钾收率越低，因此应根据具体的情况有效降低分解温度以及氯化钠含量，促使氯化钠处于粗颗粒状态后继而进行后续环节，从而有效降低分解槽的使用数量，最大限度地减少分解时间，提高钾收率。

4 不纯净软钾镁钒制取硫酸钾工艺分析

4.1 可溶性杂质的除去

含可溶性杂质的软钾镁矾与氯化钾复分解的转化过程表示如下：

在实际生产中硫酸钾固相的纯度越高，可利用率也会越高，为了有效减少杂质的含量，可将物质溶于溶液中使浓度处于饱和状态。

4.1.1 软钾镁矾中氯化钠含量时转化过程的影响

在实际生产中若氯化钠中含有较多的杂质，则一方面会使得转化效率较低，另一方面也会影响硫酸钾制备的纯度，降低其使用效能。经过相关实验与研究得知当氯化钠的含量达到总含量的7.9%时经过相关化学转化后所制得母液与KCL、K2SO4、K2SO4·MgS04·6H20三固相处于平衡状态；而当氯化钠的含量超过7.9%时经过相关化学转化后所制得母液与KCL、K2SO4、K2SO4·MgS04·6H20三相处于溶解平衡状态，通过对两者的溶解度进行对比分析后可发现若采取前者方式则转化效率较高，氯化钠含量过高时则转化率偏低，当氯化钠含量超过一定范围时转化率可降为零。简而言之若软甲镁矾中氯化钠的含量超过一定量时，即便加入适量的氯化钾与水形成溶液后，转化所形成的硫酸钾也全部溶解于液相中，实际生产中并未获取到硫酸钾产品。如下图1所示。

图1

4.1.2 软钾镁矾中 Mg2S04·7H20含量对转化过程的影响

在实际生产中若不纯净软甲镁矾中Mg2S04·7H20含量不断增加,则与之相对应的氯化钾和水的加入量也会呈明显增多趋势,最终导致K2SO4产量和钾收率都变低，原因在于不纯净软钾镁矾中的Mg2S04·7H20与氯化钾转化生产硫酸钾等同于用纯净Mg2S04·7H20与氯化钾一步法转化制硫酸钾,造成钾收率低也是理所应当的。

4.1.3 配料比变化对转化过程的影响

通过上述分析可知钾收率的效率与软甲镁矾中氯化钠的含量有着密不可分的联系。要想提高钾收率最为有效的方式是通过配料的有效调整，从原料的组成方式以及操作上进行改进可增强实际转化率。具体可从以下两方面影响因素进行分析：（1）氯化钾加入量对转化过程钾收率的影响：倘若在实际生产中氯化钾的摄入量不充分，则会存在部分软甲镁矾没有转化到溶液中，影响转化效率，而若摄入的氯化钾含量超过相关要求时则会导致氯化钾溶于母液中，没有进行充分利用造成资源的浪费。因此只有氯化钾的摄入量处于最佳状态才能确保钾收率的最大化。氯化钾的用量多少应根据生产实际所需进行适当调整，以此提高钾收率，为企业创造较高的价值。（2）加水量对转化过程钾收率的影响：在进行软甲镁矾的转化过程中要根据氯化钾的实际加入量确定水量多少，这样才能提高钾收率最大化。通过认真、全面的分析后可知随着水量的不断增多，钾收率会逐渐降低，但降低的幅度不是很大。比如对含4%NaCL和4%Mg2S04·7H20的软钾镁矾进行研究发现钾收率相对百分比分别为100、98.70、97.39、96.07、94.76,从中可看出即便多加入了一定量的水，钾收率与实际值相比较降低幅度也不是很明显，但若多加入10%的水则会使水中溶解的氯化钠含量明显增多，从而有助于软甲镁矾的彻底转化。综上所述加入10%的水量可提高转化率，促进氯化钠的有效溶解，获取更多的氯化钾，增强生产的成效性。

4.2 不溶性杂质的除去

倘若在不纯净的软钾镁矾中混入一定量的石膏或者泥砂，则会使溶解度处于很低的水平，物质将处于固相状态并以杂质的形式存在于硫酸钾中，从而影响物质的属性，因此在转化中应尽可能地将其除去。软钾镁矾在转化中需加入一定量的水，所以针对水能否溶解软钾镁矾中的杂质继而采取沉降或者过滤方式去除不溶物的方式值得借鉴。现以100g含95%纯净软钾镁矾和5%水不溶物的样品为例加以说明,当水量超过占到总体积的20%时，软钾镁矾与水的比例为100:151,根据计算可知软钾镁矾的含量为100g时需加水151g。倘若软钾镁矾与硫酸钾等物质在水中得以全部溶解，那么溶液中硫酸钾的含量可达16.71%,硫酸镁为11.54%,从K2SO4-MgS04-H20三元体系溶解度数据可以看出,随着温度的升高，硫酸钾与硫酸镁的溶解度都呈现上升的趋势。当温度上升到80℃时,硫酸钾和硫酸镁的溶解度分别达到16.9%和12.0%。换句话说若将含水5%、质量100g的软钾镁矾加入到151g水中，当温度达到一定程度时软钾镁矾中的杂质可全部溶解，这时可通过实际需求采取沉降或者过滤的方式去掉水中不溶物，并加入一定量的氯化钾进行转化处理，这样最终所制得硫酸钾将是不含任何杂质的。在这个过程中值得注意的是一旦加入氯化钾则反应物料的温度会受到一定的影响，通过一系列转化后将其控制在一定范围内波动，从中也可看出虽然反应终温有所上升，但对钾收率的影响幅度较小，此方法可以被采纳。

5 国内硫酸钾产业发展展望

随着我国经济实力的不断增强，中国的硫酸钾产业也已初具规模，不管是从工艺流程的选择上亦或是设备选择中都已达到领先水平，对我国农业的长久发展也起到了一定的促进作用。近些年来随着国际竞争的日益激烈，硫酸钾产业发展之路也变得日益严峻，为了使企业得以长久发展，只有不断改进技术理念，在设备的选择上要合理有效，加大副产品的开发力度，在资金有限的基础上扩大经济规模。国家相关部门应做好监督与管理工作，对于企业所作出的不当行为应进行严厉处置，对情况严重的应令其关闭整顿，杜绝不良现象的发生。

6 结束语

总之，通过对K2SO4供需矛盾的状况的了解并结合我国钾肥产业发展形势，在选择硫酸钾生产工艺中应从以下几点加以重视：(1)生产工艺的选择应结合当地的实际条件，挑选那些可获取的生产原料进行加工生产为企业创造更多的价值；(2)在温度方面应控制在一定范围内；(3)从环境方面应该使用污染小并且无“三废”的生产工艺；(4)在成熟工艺基础上研发更加利于工业化的新工艺，以适应未来市场经济的发展，加强产品在市场的说服力，使我国硫酸钾的产量等到提升。

[参考文献]

[1]黄高强,亓昭英,武 良,等.我国钾肥产业发展形势与建议[J].现代化工,2013,(12):1-4.

[2]黎春阁,安莲英,汪本高.杂卤石生产硫酸钾工艺研究[J].化工矿物与加工,2013,(07):4-7.

[3]陈祥迎.由磷石膏制备硫酸钾工艺及其动力学研究[D].合肥工业大学,2014:12.

[4]何红丽.我国硫酸钾工业的现状及未来发展展望[J].盐湖研究,2012,10(3):83-93.

Process for Preparing Potassium Sulfate From the Process of the Production of Pure Potassium and Magnesium

Han Xiuzhen
(SDIC Xinjiang Lop Nor Salt Co. Ltd. the Xinjiang Uygur Autonomous Region Hami 839000)

Abstract:many fertilizers used in agricultural production of potassium sulfate is a good fertilizer. It not only can increase agricultural production and from the economic aspect consider is also more practical, to the development of agriculture in our country to a certain role in promoting. However China's potash content is less, it is difficult to meet the needs of the actual production. Therefore, to explore an efficient potassium sulfate synthesis process is the key. Through the analysis of the specific process of pure schoenite potassium sulfate, and provide reliable guarantee for agricultural production.

Key words:non pure soft potassium magnesium; potassium sulfate; preparation; technology

作者简介：韩秀珍（1986-），女，甘肃张掖人，本科，助理工程师，研究方向：硫酸镁亚型卤水制取硫酸钾。