磷石膏、钾长石制备硫酸钾的新工艺.doc

磷石膏、钾长石制备硫酸钾的新工艺 New Technology of Potassium Sulfate Production From Phosphogypsum and Potash Feldspar 摘要：我国是农业大国，对硫酸钾的需求量很大。在分析目前硫酸钾的主要生产工艺技术特点的基础上，提出了磷石膏、钾长石制备硫酸钾的新工艺构想，与传统磷石膏制酸联产水泥及单一的钾矿石生产可溶性钾相比，更具应用前景。 关键词：硫酸钾；磷石膏；钾长石；新工艺 Abstract：China is a agricultural country and has a great demand for potassium sulfate. Under the basis of analysis on the characteristics of present main production technologies of potassium sulfate, a new method of producing potassium sulfate from phosphogypsum and potash feldspar was proposed. Compared with traditional process of producing sulfuric acid and cement from phosphogypsum as well as single production of soluble potassium from potassium ore, this new process is considered to be a good future. Keywords: potassium sulfate; phosphogypsum; potash feldspar; new technology 硫酸钾是一种无色或白色、正交或六方的结晶或粉末，具有苦味。易溶于水，不溶于乙醇，丙酮和二硫化碳[1]。它是制钾盐的基本原料，如用于制碳酸钾及硫酸铝钾等，用于玻璃、染料、香料等工业，在医药上用作缓泻剂等。在农业上，硫酸钾是无氯钾肥的品种之一（K2O 50%左右，S 17-20%），也是农作物所需硫的重要补充来源。对于只能施用硝酸钾、硫酸钾以及磷酸二氢钾等无氯钾肥的喜钾忌氯作物来讲，如烟草、茶叶、柑桔、葡萄、马铃薯等，目前应用最多的就是硫酸钾。同时，硫元素不仅能提高农产品产量，还能改善产品品质，所以硫酸钾中的硫也是植物生长的重要营养元素[2]。硫酸钾几乎能和现有的肥料品种相混合，制造复混肥。 我国是硫酸钾消费大国，年需量约120 万吨，但硫酸钾资源短缺，实际产量不足20 万吨，所以农业生产需要的硫酸钾主要依靠进口[3]。由于农用钾肥的短缺，使我国土壤中“富氮少磷缺钾”的局面日益突出，生产硫酸钾的新工艺路线的研究开发已刻不容缓。 1 硫酸钾的主要生产工艺 制备硫酸钾的方法很多，目前国内外生产硫酸钾的方法大体为三大类[4]：一是从硫酸盐型海湖盐卤水和地下卤水中提取，占10﹪～15﹪左右；二是用天然硫酸钾矿石或固体钾矿石制取，其产量约占10﹪；三是用含硫酸根的物料与氯化钾转化制取硫酸钾，产量占75﹪左右。 1.1 海湖盐卤水和地下卤水制取硫酸钾 海湖盐卤水制取硫酸钾的方法主要有高温盐法，苦卤蒸发—浮选法，离子交换法等。 高温盐法制取硫酸钾工艺[5]是以氯化钾生产过程中的副产物高温盐为原料，用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。再向物料中加入脂肪酸胺盐类捕收剂，萜烯醇类起泡剂和系统所产生的矾母液，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。软钾镁矾再一次与氯化钾在水溶液中进行二段转化，分离后得到硫酸钾。本方法存在投资高，设备费用大，流程长，浮选药剂对产品的质量有影响等缺点。 苦卤蒸发—浮选法[6]是对高温盐法制取硫酸钾工艺的进一步改进：软钾镁矾与KCl二段转化后进行固液分离，得到软钾镁矾、KCl和NaCl的混合物，浮选出其中的NaCl，再加入一定量的KCl和H2O，充分反应后，分离所得固相即为硫酸钾。此法减少了高温盐法制硫酸钾工艺的操作步骤：系统不再产出氯化钾，而是在工艺生产过程中用光卤石直接兑卤，于是简化了工艺流程。但此工艺仍存在由浮选带来的缺陷。 离子交换法[7]是将海水通到装有天然吸附剂的交换柱，让钾离子吸附在离子交换剂上；然后将系统中的循环液通过离子交换进行叠加吸附；用热饱和卤水在高温下对交换柱中的钾离子进行洗脱，得到了富钾淋洗液和循环液；将富钾淋洗液返回兑老卤，分离、干燥得到精盐；清液继续蒸发，将蒸发完成液保温沉降，清液冷却后制得光卤石和老卤；光卤石用系统自产的硫酸钾母液分解，得到氯化钾和分解液，浆