鉀肥生產(chǎn)工藝

1、鉀肥,一、鉀肥的性質(zhì)及用途 二、鉀肥原料 1、固體鉀鹽礦的分類 2、鉀肥品種 三、氯化鉀的生產(chǎn) 1、氯化鉀的性質(zhì) 2、鉀石鹽制取氯化鉀 3、光鹵石生產(chǎn)氯化鉀 4、由含鉀鹽湖提取氯化鉀 四、硫酸鉀的生產(chǎn) 1、曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀 2、含硫酸鎂的復(fù)鹽和氯化鉀復(fù)分解法生產(chǎn)硫酸鉀 3、芒硝和氯化鉀生產(chǎn)硫酸鉀 4、石膏和氯化鉀生產(chǎn)硫酸鉀 5、從明礬石生產(chǎn)硫酸鉀或鉀氮混肥 五、硝酸鉀的生產(chǎn),目錄,一、鉀肥的性質(zhì)及用途,鉀是肥料三元素之一，植物體內(nèi)含鉀一般占干物質(zhì)重的0.2%4.1%，僅次于氮。鉀在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中，參與60種以上酶系統(tǒng)的活化，光合作用，同化產(chǎn)物的運(yùn)輸，碳水化合物的代謝和蛋白質(zhì)的合成等過程。

2、,鉀肥（potash fertilizer）全稱鉀素肥料，是以鉀為主要養(yǎng)分的肥料，鉀是植物所需三大營(yíng)養(yǎng)元素之一。鉀肥肥效的大小決定于其氧化鉀含量。鉀肥大都能溶于水，肥效較快，并能被土壤吸收，不易流失。鉀肥能提高土壤供鉀能力和植物的鉀營(yíng)養(yǎng)水平，鉀元素能促進(jìn)植物體內(nèi)各種糖類的代謝及蛋白質(zhì)和脂肪的形成，鉀肥施用適量時(shí)能促進(jìn)開花結(jié)果，提高作物抗逆性，如增強(qiáng)植物抗寒、抗旱、抗病蟲害侵襲和抗倒伏等性能，以此增加農(nóng)作物產(chǎn)量和提高農(nóng)作物質(zhì)量。,作物缺少鉀肥，就會(huì)得“軟骨病”，易伏倒，常被病菌害蟲困擾。 鉀元素常被稱為“品質(zhì)元素”。它對(duì)作物產(chǎn)品質(zhì)量的作用主要有：能促使作物較好地利用氮，增加蛋白質(zhì)的含量，并能促進(jìn)

3、糖分和淀粉的生成；使核仁、種子、水果和塊莖、塊根增大，形狀和色澤美觀；提高油料作物的含油量，增加果實(shí)中維生素C的含量；加速水果、蔬菜和其他作物的成熟，使成熟期趨于一致；增強(qiáng)產(chǎn)品抗碰傷和自然腐爛能力，延長(zhǎng)貯運(yùn)期限；增加棉花、麻類作物纖維的強(qiáng)度、長(zhǎng)度和細(xì)度，色澤純度。 鉀可以提高作物抗逆性，如抗旱、抗寒、抗倒伏、抗病蟲害侵襲的能力。 過量施用鉀肥的害處： 1.過量施鉀不僅會(huì)浪費(fèi)寶貴的資源，而且會(huì)造成作物對(duì)鈣等陽離子的吸收量下降，造成葉菜“腐心病”、蘋果“苦痘病”等，2.過量施用鉀肥會(huì)造成土壤環(huán)境污染，及水體污染；3.過量施用鉀肥，會(huì)削弱莊稼生產(chǎn)能力。,施用鉀肥能夠促進(jìn)作物的光合作用，促進(jìn)作物結(jié)果和

4、提高作物的抗寒、抗病能力，從而提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。鉀元素在植物體內(nèi)以游離鉀離子形式存在，它能促進(jìn)碳水化合物和氮的代謝；控制和調(diào)節(jié)各種礦物營(yíng)養(yǎng)元素的活性；活化各種酶的活動(dòng);控制養(yǎng)分和水的輸送;保持細(xì)胞的內(nèi)壓，從而防止植物枯萎,二、鉀肥原料,地殼中鉀平均含量為2.4%,但是基本上是火成巖，沉積巖和變質(zhì)巖等非水溶性礦物，不能為作物所攝取。 海水中含有0.0460%鉀。其濃度雖低，但全地球海水中K2O的總儲(chǔ)量為720萬億噸。,1、固體鉀鹽礦的分類,1）、氯化物類：主要是鉀石鹽，光鹵鹽，是鉀肥的主要原料。 2）、硫酸鹽類：主要是鉀鹽鎂礬，無水鉀鎂礬和雜鹵石，并伴生有石鹽和硬石膏。 3）、鉀、鎂氯化物和硫酸鹽混

5、合物。,2、鉀肥品種,當(dāng)今，氯化鉀和硫酸鉀是主要的鉀肥品種，其余為硫酸鉀鎂鹽、磷酸氫鉀和硝酸鉀，產(chǎn)量都很少。 由于氯化鉀是自然界存在的數(shù)量最大的水溶性鉀鹽，所以也是用量最大的鉀肥，占全世界鉀肥總量的90%以上。硝酸鉀純品含K2O46.5%，N13.8%，農(nóng)業(yè)硝酸鉀的純度為98%左右，其中約含K2O44%和13%N。鉀鎂礬和鉀鹽鎂礬含26%30% K2O,8%12%MgO,40%45%SO3.,三、氯化鉀的生產(chǎn),一、氯化鉀的性質(zhì) 氯化鉀是無色細(xì)長(zhǎng)菱形或立方晶體，或白色結(jié)晶小顆粒粉末，外觀如同食鹽；無臭、味咸：易溶于水，溶于甘油，微溶于乙醇；相對(duì)密度1.987，溶點(diǎn)773。 氯化鉀為白色結(jié)晶或結(jié)晶

6、性粉末。有苦咸味。有吸濕性。1g溶于2.8ml水、1.8ml沸水、14ml甘油、約250ml乙醇，不溶于乙醚、丙酮和鹽酸。鈉和鎂的氯化物，能降低其在水中的溶解度。15飽和水溶液的相對(duì)密度為1.172，pH約為7。相對(duì)密度1.98。熔點(diǎn)770。沸點(diǎn)1500(部分升華)。有刺激性。 氯化鉀化學(xué)中性，生理酸性肥料，分子式為KCI，分子量為74.55，白色結(jié)晶體，易溶于水，有吸濕性，長(zhǎng)期貯存會(huì)結(jié)塊，而且雜質(zhì)的含量越高，其吸濕性越強(qiáng)，愈易結(jié)塊，,here,氯化鉀可以用作營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑；膠凝劑；代鹽劑；酵母食料；與食鹽一樣可用于農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品、畜產(chǎn)品、發(fā)酵品、調(diào)味品、罐頭、方便食品的調(diào)味劑等。也用于強(qiáng)化鉀（供

7、人體電解質(zhì)用）配制運(yùn)動(dòng)員飲料等?？蓮?qiáng)化凝膠作用。 注射氯化鉀溶液可以使心臟停止跳動(dòng),在中國(guó)和美國(guó),氯化鉀和硫噴妥鈉,泮庫(kù)溴銨一起用于注射死刑. 本品無毒,可以代替氯化鈉作為食鹽使用,又稱為低鈉鹽或是無鈉鹽 農(nóng)業(yè)上用作鉀肥（以氧化鉀計(jì)含量為5060%），肥效快，可用作基肥和追肥。但在鹽堿地或?qū)︸R鈴薯、番薯、甜菜、煙草等忌氯農(nóng)作物不宜施用。工業(yè)上用作制造其他鉀鹽的原料。醫(yī)療上用以防治缺鉀癥。,2、鉀石鹽制取氯化鉀,1）、鉀石鹽的開采惡化預(yù)加工 鉀石鹽是氯化鉀和氯化鈉的混合物，是自然界中最主要的可溶性鉀礦。鉀石鹽由于組成簡(jiǎn)單，儲(chǔ)量達(dá)和加工方便等優(yōu)點(diǎn)，它一直作為鉀肥工業(yè)的重要原料。鉀石鹽中氯化鉀的含量

8、，銨礦床形成條件的不同而在10%60%范圍內(nèi)波動(dòng)，一般認(rèn)為氯化鉀含量在20%以上才有工業(yè)開采價(jià)值。,2）、 溶解結(jié)晶法制取氯化鉀 從鉀石鹽中提取KCl的方法 A)、經(jīng)過粉碎的鉀石鹽用氯化鉀結(jié)晶后的母液在高溫下溶浸，以制取高溫的KCl-NaCl共飽和液。 B)、高溫的共飽和溶液和鹽泥殘?jiān)蛛x并加以澄清，以除去溶液中夾帶的固體顆粒。 C)、將共飽和溶液冷卻到常溫，使其中的氯化鉀結(jié)晶，再將氯化鉀晶體與母液分離，將濕氯化鉀固體送去干燥。 D)、將氯化鉀母液加熱去溶浸新的一部分鉀石鹽或重新注入礦床去浸溶礦層以得到共飽和溶液。,3）、浮選法制取氯化鉀 浮選是泡沫浮游選礦法的簡(jiǎn)稱。系利用礦石中各組分被水潤(rùn)濕

9、程度的差異而進(jìn)行選礦的方法。可溶性鹽的浮選介質(zhì)是飽和鹽溶液。把要選別的礦物懸浮在水或飽和溶液中，當(dāng)鼓入空氣泡時(shí)，不易被水潤(rùn)濕的礦物顆粒即附著于氣泡表面被帶到液面，而易被水潤(rùn)濕的礦物沉到器底。但KCl和NaCl均易被潤(rùn)濕，必須人為的加入某種藥劑，使各種礦物具有不同的潤(rùn)濕性以達(dá)到分離目的。,4）、重介質(zhì)選礦法制取氯化鉀 KCl的相對(duì)密度為1.98， NaCl的相對(duì)密度為2.14，如果采用一種相對(duì)密度介于這兩種之間的懸浮液作為分離介質(zhì)，則KCl 晶體上浮而NaCl晶體下沉。工業(yè)上先將鉀石鹽粉碎到介于15mm，用0.1mm的磁鐵礦懸浮液做分離介質(zhì)，得到的氯化鉀精礦含KCl65%，鉀的提取率約為90%，

10、所得到的結(jié)果是不夠滿意不的。 有的鉀石鹽加工廠采用重介質(zhì)選礦法和浮選法聯(lián)合加工。,5）、靜電分離法制取氯化鉀 分離鉀石鹽也可以采用靜電分離法。鉀石鹽經(jīng)破碎和過篩后，加熱到450左右而后冷卻時(shí)， KCl便帶正電。如果將這些帶有電荷的礦粒通過高壓靜電場(chǎng)，氯化鉀和氯化鈉即向相反的方向移動(dòng)，從而得到分離,3、光鹵石生產(chǎn)氯化鉀,1）、光鹵石的賦予情況 純光鹵石是鉀鎂氯化合物的復(fù)鹽，其分子式為KCl.MgCl2.6H2O,含26.8%KCl、34.3%MgCl2、38.9%H2O。天然光鹵石礦是由沉積鉀石鹽后的母液經(jīng)進(jìn)一步自然蒸發(fā)濃縮生成的，故一般位于鉀石鹽的上部。,光鹵石純凈者無色至白色，透明至不透明。

11、在空氣中極易潮解，易溶于水。含雜質(zhì)后呈粉紅色。味苦。具有脂肪光澤。味咸，性脆，無解理，具強(qiáng)熒光性。摩氏硬度23，比重1.602。加熱到110-120分解為氯化鎂四水物和氯化鉀。加熱到176完全脫水，同時(shí)有少量水解現(xiàn)象。加熱到750-800時(shí)，脫水熔融，沉淀出氧化鎂。 用途：用于制造鉀肥和提取金屬鎂的礦物原料。主要用作提煉金屬鎂的精煉劑，生產(chǎn)鋁鎂合金的保護(hù)劑。也用作鋁鎂合金的焊接劑，金屬的助熔劑，生產(chǎn)鉀鹽和鎂鹽的原料。還用于制造肥料和鹽酸等。,2）、完全溶解法 完全溶解法將一部分25下的共飽液P25加水配制成溶液Q，其濃度為每升溶液中含MgCl2280g,KCl40g,NaCl40g,加熱到10

12、0去溶解光鹵石，得到飽和溶液L。,3）、冷風(fēng)解法 冷風(fēng)解法是正常溫度下，向光鹵石加水由Car點(diǎn)到F 點(diǎn)。由于它落在KCl結(jié)晶內(nèi)，因此光鹵石中的MgCl2全部進(jìn)入溶解，而分解出來的KCl固體成為細(xì)渣懸浮在母液里。 冷風(fēng)解法的優(yōu)點(diǎn)是在常溫下操作，節(jié)省熱量，且可減少對(duì)設(shè)備的腐蝕；過程簡(jiǎn)單，操作容易，生產(chǎn)成本低。其缺點(diǎn)是氯化鉀產(chǎn)品成細(xì)泥狀，吸附母液多，易結(jié)塊；大部分水不溶物雜質(zhì)仍存留于氯化鉀成品中，故產(chǎn)品純度低。,4、由含鉀鹽湖提取氯化鉀,1）、從察爾漢鹽湖鹵水中提取光鹵石 由于察爾漢鹽湖海拔高，氣候干旱，因而具有特優(yōu)的天然蒸發(fā)條件，單位鹽田的生產(chǎn)能力比死海要高出2倍以上。,2）、由光鹵石加工制取氯化

13、鉀 從日曬法得到的含氯化鈉的光鹵石用冷風(fēng)解法加工時(shí)，只能得到低品位的氯化鉀。為了制得高品位的氯化鉀，采用了冷風(fēng)解-洗滌法、冷風(fēng)解-浮選法和冷風(fēng)解-溶解結(jié)晶法。,四、硫酸鉀的生產(chǎn),硫酸鉀為無色或白色結(jié)晶、顆?；蚍勰o氣味。味苦。質(zhì)硬。在空氣中穩(wěn)定。1g溶于8.3ml水、4ml沸水、75ml甘油，不溶于乙醇。氯化鉀、硫酸銨可以增加其水中的溶解度，但幾乎不溶于硫酸銨的飽和溶液。水溶液呈中性，pH約為7。相對(duì)密度2.66。熔點(diǎn)1067。,1、曼海姆法生產(chǎn)硫酸鉀 氯化鉀和濃硫酸在高溫下反應(yīng)放出HCl氣體生成硫酸鉀。實(shí)際上反應(yīng)是分兩步進(jìn)行的。 第一步在較低溫度下反應(yīng)生成硫酸氫鉀：H2SO4（濃） + K

14、Cl = KHSO4 + HCl 第二步是 KHSO4 與KCl進(jìn)一步反應(yīng)生成K2SO4: KHSO4+ KCl=K2SO4+HCl ,2、含硫酸鎂的復(fù)鹽和氯化鉀復(fù)分解法生產(chǎn)硫酸鉀 硫酸鎂和氯化鉀生產(chǎn)硫酸鉀的反應(yīng)： 2KCl+MgSO4=K2SO4+MgCl2,1)、硫酸鎂水合鹽與氯化鉀復(fù)分解生產(chǎn)硫酸鉀 將氯化鉀、瀉利鹽及鉀母液和水按比例加入第一轉(zhuǎn)化槽中，在25左右進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌生成軟鉀鎂礬和氯化鉀，水一起進(jìn)入第二轉(zhuǎn)化槽中。在相同溫度和攪拌條件下，使之轉(zhuǎn)化成為硫酸鉀固體析出，所得到的晶漿用回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)過濾，濕濾餅送往回轉(zhuǎn)干燥機(jī)干燥后，即得硫酸鉀成品。,2）、利用海水制鹽生產(chǎn)中的混合鹽制取硫酸鉀

15、 用日曬法自海水制鹽后的苦鹵在采用兌鹵法生產(chǎn)氯化鉀時(shí)，副產(chǎn)大量混合鹽，其主要成分為硫鎂礬和氯化鈉，含NaCl3040，KCl1%,MgSO430%40%,MgCl23%4%,H2O10%20%,工業(yè)上采用旋流器或浮選法將粗粒NaCl和細(xì)粒硫鎂礬分開，再在KCl和MgSO4.H2O中加入KCl，用兩步法生產(chǎn)硫酸鉀。,3）由無水鉀鎂礬制取硫酸鉀 將富集后的鉀鎂礬，與回收的鉀鹽鎂礬，并配以氯化鉀，與帶攪拌的反應(yīng)器中，于5060復(fù)分解6h,生成硫酸鉀，經(jīng)過濾和干燥后即為成品。,4）、由鉀鹽鎂礬制取硫酸鉀 2(KCl.2MgSO4.3H2O) K2SO4.MgSO4.6H2O+MgCl2 所得的軟鉀鎂礬

16、再進(jìn)行第二步反應(yīng)，即與KCl生成K2SO4.鉀母液返回與鉀鹽鎂礬作用。 5）、無水鉀鎂礬熱法生產(chǎn)硫酸鉀 K2SO4.2MgSO4+C K2SO4+2MgO+CO2+2SO2 所得固體物在100用水浸取，K2SO4便進(jìn)入液相，用過濾機(jī)濾去氧化鎂固體，冷卻液體便得硫酸鉀晶體。,3、芒硝和氯化鉀生產(chǎn)硫酸鉀,將芒硝固體和K2SO4母液P25混合成溶液b，再25復(fù)分解而得鉀芒硝固體S和母液E25. E25母液與后面返回的F母液混合成G后，在100 以上的高溫蒸發(fā)，就析出NaCl固體，其母液E100冷卻到25，又析出鉀芒硝得F母液，F(xiàn)母液返回去與E25母液混合。兩次析出的鉀芒硝，加KCl和H2O進(jìn)行二部復(fù)

17、分解而得K2SO4產(chǎn)品，其母液返回一步復(fù)分解，生成鉀芒硝。,4、石膏和氯化鉀生產(chǎn)硫酸鉀,石膏是生產(chǎn)硫酸鉀的最大潛在資源，由石膏和氯化鉀制造硫酸鉀有間接法和直接法。 1）、間接法 間接法先用碳酸將石膏轉(zhuǎn)化為CaCO3沉淀和（NH4）2SO4溶液與KCl復(fù)分解生成K2SO4。 2）、直接法 當(dāng)(KCl)2/(CaSO4.2H2O)的摩爾比很大時(shí)，可以按下列反應(yīng)生成少量鉀石膏： 2KCl+2CaSO4+H2O K2SO4. CaSO4. H2O+CaCl2,5、從明礬石生產(chǎn)硫酸鉀或鉀氮混肥,明礬石是一種廣泛分布的屬三方晶系的硫酸鹽礦物，我們熟悉的明礬就是由它制取的。除此以外，明礬石還可用來制造鉀肥、

18、硫酸，也可用來煉鋁。明礬石一般為塊狀或土狀，它的晶體不明顯，是隱晶礦物1。如果純凈應(yīng)為白色，但含有雜質(zhì)后則呈淺灰、淺紅、淺黃或紅褐色，玻璃光澤,底面解理中等。 化學(xué)成分為KAl3（SO4）2（OH）6，K2O11.4%，Al2O337.0%，SO338.6%，H2O13.0%，Na常代替K，其含量超過K時(shí)稱鈉礬石或鈉明礬石，有時(shí)也有少量Fe3+代替Al3+。,1）、明礬石的焙燒機(jī)理 礬石的脫水反應(yīng)： KAl3（SO4）2（OH）6 K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+6H2O 當(dāng)溫度繼續(xù)升高在770820 之間又出現(xiàn)一個(gè)吸熱反應(yīng)： K2SO4.AL2(SO4)3 a-AL2O3+K2

19、SO4+3SO3 當(dāng)加熱到1000 時(shí)，K2SO4與AL2O3反應(yīng)生成KALO2而放出SO3： K2SO4+ AL2O3 2KALO2+ SO3 如果明礬石在還原性氣氛中進(jìn)行焙燒，就可以使溫度降低到520580 之間： K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+3CO K2SO4+3 + AL2O3 +3SO3+3CO2 ,2)明礬石氨浸法加工制鉀氮混肥 明礬石的氮浸法加工可以分為氨堿法和氨酸法兩種。兩者都是明礬石的脫水熟料先用氨水進(jìn)行浸取的：K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+6NH4OH K2SO4+3(NH4)2SO4+2AL(OH)3 +2AL2O3 氨堿法是用燒堿溶液提取氨渣中的AL2O3和AL(OH)3,以NaALO2形式進(jìn)入溶液： AL2O3 +AL(OH)3 +3NAOH 3NaALO2+3H2O 氨酸法是用硫酸溶液提取氨渣中的AL2O3 和AL(OH)3，以硫酸鋁形式進(jìn)入溶液：2 AL2O3 +2AL(OH)3+9H2SO4 3AL2(SO4)3+12H2O,五、硝酸鉀的生產(chǎn),硝酸鉀俗稱火硝或土硝。它是黑火藥的重要原料和復(fù)合化肥。制取硝酸鉀可以用硝土和草木灰作原料。土壤里的有機(jī)物腐敗