化肥钾肥工艺介绍.docx

化工行业知识体系

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钾肥-简介

钾是农作物三大主要营养元素之一,钾肥的生产是化肥工业主要组成部分之一。施用钾肥，能够促进作物的光合作用，促进作物结果和提高作物的抗寒、抗病能力，从而提高农作物产量。

早期的钾肥是未经很好富集精制的粗钾盐，现在主要品种是用天然钾盐矿经富集精制加工而制得的氯化钾、硫酸钾等，少量是水泥生产中回收的窑灰钾肥。

钾肥的有效成分，以氧化钾的百分含量表示。

氯化钾，含氧化钾为50%~60%；主要以光卤石、钾盐矿、或苦卤为原料制成。氯化钾，易溶于水，在20摄氏度时溶解度为34.7%，在100摄氏度时为55.7%，是速效性肥料，可供植物直接吸收；吸湿性不大，通常不会结块，物理性质良好，便于施用。

硫酸钾，含氧化钾50%~54%；较纯净的硫酸钾，系白色或淡黄色、菱形或六角形结晶，吸湿性远比氯化钾小，物理性状良好、不易结块，便于施用。

钾肥-制取

钾肥的原料钾（元素），是在地壳中含量占第七位的元素。但是，它在矿石、土壤、海洋、湖泊和江河中的含量都很低。

具有经济价值的钾盐矿，是内陆海在干燥条件下、蒸发水分后干涸的沉积矿床。最主要的沉积钾盐矿有钾盐矿(KCl、NaCl混合物)、无水钾镁矾(K2SO4·2MgSO4)、钾盐镁矾(K2SO4·MgSO4·3H2O)和光卤石(KCl·MgCl2·6H2O)等。一些含钾的井水、湖水和卤水，也是钾肥原料的来源。

1、氯化钾制取

氯化钾的工业生产，以钾盐矿精制加工为主，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。

、钾盐矿富集精制

由钾盐矿富集氯化钾有三种方法：

浮选法，是应用最广泛和最经济的方法，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。其过程（见图）

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盐矿混合。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％。

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，把磨细过的钾盐矿置于其中，氯化钾上浮,氯化钠下沉,达到分离的目的。

、光卤石富集精制

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：

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，用富集钾盐矿的方法进一步加工制氯化钾。

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。

、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。代表性的，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。

2、硫酸钾制取

硫酸钾的工业生产，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。

硫酸钾的生产方法，主要有：

、直接由天然矿物和硬盐矿等制取；

、是由氯化钾转化而得；目前，世界生产的硫酸钾中70%由转化法生产。

、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（如下），，然后将溶液蒸发即可结晶出硫酸钾。

K2SO4·2MgSO4+4KCl─→3K2SO4+2MgCl2

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。明矾石矿经磨细后，进行煅烧还原，分解出二氧化硫，用以生产硫酸。还原物料用碱液浸取，溶出硫酸钾和氧化铝，按铝矾土加工的拜耳法制氧化铝。溶液进一步蒸发、结晶和干燥，得到硫酸钾产品。此法在有明矾石资源而缺少铝矾土资源的地方有经济价值。

、由氯化钾制备

用硫酸分解氯化钾制取硫酸钾并副产盐酸，反应分两步进行，其反应式为：

KCl+H2SO4─→KHSO4+HCl (1)

KHSO4+KCl─→K2SO4+HCl (2)

第一步反应是放热反应，在约200℃下进行;第二步反应是吸热反应，需要在600～700℃下进行。此法能耗较高，材料腐蚀问题比较严重，只有在需要盐酸的地区或国家用此法进行生产，如美国和比利时。

综合利用

钾盐矿富集精制时，大量副产主要含有氯化钠和少量氯化钾的废卤液，将其泵送至人工筑堤的围场内，靠自然蒸发，以结