鉀肥生產(chǎn)工藝

（優(yōu)選）鉀肥生產(chǎn)工藝第一頁，共五十一頁。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)

目錄第二頁，共五十一頁。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)物的運輸，碳水化合物的代謝和蛋白質(zhì)的合成等過程。第三頁，共五十一頁。鉀肥（potashfertilizer）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養(yǎng)水平，鉀元素能促進植物體內(nèi)各種糖類的代謝及蛋白質(zhì)和脂肪的形成，鉀肥施用適量時能促進開花結(jié)果，提高作物抗逆性，如增強植物抗寒、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。第四頁，共五十一頁。作物缺少鉀肥，就會得“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”。它對作物產(chǎn)品質(zhì)量的作用主要有：①能促使作物較好地利用氮，增加蛋白質(zhì)的含量，并能促進糖分和淀粉的生成；②使核仁、種子、水果和塊莖、塊根增大，形狀和色澤美觀；③提高油料作物的含油量，增加果實中維生素C的含量；④加速水果、蔬菜和其他作物的成熟，使成熟期趨于一致；⑤增強產(chǎn)品抗碰傷和自然腐爛能力，延長貯運期限；⑥增加棉花、麻類作物纖維的強度、長度和細度，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.過量施鉀不僅會浪費寶貴的資源，而且會造成作物對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.過量施用鉀肥會造成土壤環(huán)境污染，及水體污染；3.過量施用鉀肥，會削弱莊稼生產(chǎn)能力。第五頁，共五十一頁。施用鉀肥能夠促進作物的光合作用，促進作物結(jié)果和提高作物的抗寒、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，它能促進碳水化合物和氮的代謝；控制和調(diào)節(jié)各種礦物營養(yǎng)元素的活性；活化各種酶的活動;控制養(yǎng)分和水的輸送;保持細胞的內(nèi)壓，從而防止植物枯萎第六頁，共五十一頁。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的總儲量為720萬億噸。第七頁，共五十一頁。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合物。第八頁，共五十一頁。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.第九頁，共五十一頁。三、氯化鉀的生產(chǎn)一、氯化鉀的性質(zhì)氯化鉀是無色細長菱形或立方晶體，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；相對密度1.987，溶點773℃。氯化鉀為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末。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℃飽和水溶液的相對密度為1.172，pH約為7。相對密度1.98。熔點770℃。沸點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，長期貯存會結(jié)塊，而且雜質(zhì)的含量越高，其吸濕性越強，愈易結(jié)塊，第十頁，共五十一頁。here氯化鉀可以用作營養(yǎng)增補劑；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。也用于強化鉀（供人體電解質(zhì)用）配制運動員飲料等?？蓮娀z作用。注射氯化鉀溶液可以使心臟停止跳動,在中國和美國,氯化鉀和硫噴妥鈉,泮庫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（以氧化鉀計含量為50—60%），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。第十一頁，共五十一頁。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。鉀石鹽由于組成簡單，儲量達和加工方便等優(yōu)點，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，銨礦床形成條件的不同而在10%～60%范圍內(nèi)波動，一般認為氯化鉀含量在20%以上才有工業(yè)開采價值。第十二頁，共五十一頁。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渣分離并加以澄清，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。第十三頁，共五十一頁。第十四頁，共五十一頁。第十五頁，共五十一頁。3）、浮選法制取氯化鉀浮選是泡沫浮游選礦法的簡稱。系利用礦石中各組分被水潤濕程度的差異而進行選礦的方法?？扇苄喳}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，不易被水潤濕的礦物顆粒即附著于氣泡表面被帶到液面，而易被水潤濕的礦物沉到器底。但KCl和NaCl均易被潤濕，必須人為的加入某種藥劑，使各種礦物具有不同的潤濕性以達到分離目的。第十六頁，共五十一頁。第十七頁，共五十一頁。4）、重介質(zhì)選礦法制取氯化鉀KCl的相對密度為1.98，NaCl的相對密度為2.14，如果采用一種相對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1～5mm，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%，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。第十八頁，共五十一頁。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，KCl便帶正電。如果將這些帶有電荷的礦粒通過高壓靜電場，氯化鉀和氯化鈉即向相反的方向移動，從而得到分離第十九頁，共五十一頁。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)進一步自然蒸發(fā)濃縮生成的，故一般位于鉀石鹽的上部。第二十頁，共五十一頁。光鹵石純凈者無色至白色，透明至不透明。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，具強熒光性。摩氏硬度2～3，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，同時有少量水解現(xiàn)象。加熱到750-800℃時，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。第二十一頁，共五十一頁。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100℃去溶解光鹵石，得到飽和溶液L。第二十二頁，共五十一頁。第二十三頁，共五十一頁。第二十四頁，共五十一頁。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點到F點。由于它落在KCl結(jié)晶內(nèi)，因此光鹵石中的MgCl2全部進入溶解，而分解出來的KCl固體成為細渣懸浮在母液里。冷風(fēng)解法的優(yōu)點是在常溫下操作，節(jié)省熱量，且可減少對設(shè)備的腐蝕；過程簡單，操作容易，生產(chǎn)成本低。其缺點是氯化鉀產(chǎn)品成細泥狀，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。第二十五頁，共五十一頁。第二十六頁，共五十一頁。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。第二十七頁，共五十一頁。2）、由光鹵石加工制取氯化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，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。第二十八頁，共五十一頁。第二十九頁，共五十一頁。四、硫酸鉀的生產(chǎn)

硫酸鉀為無色或白色結(jié)晶、顆?；蚍勰?。無氣味。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。相對密度2.66。熔點1067℃。第三十頁，共五十一頁。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。實際上反應(yīng)是分兩步進行的。第一步在較低溫度下反應(yīng)生成硫酸氫鉀：H2SO4（濃）+KCl=△=KHSO4+HCl↑第二步是KHSO4與KCl進一步反應(yīng)生成K2SO4:KHSO4+KCl=K2SO4+HCl↑第三十一頁，共五十一頁。第三十二頁，共五十一頁。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第三十三頁，共五十一頁。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℃左右進行強烈攪拌生成軟鉀鎂礬和氯化鉀，水一起進入第二轉(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)真空過濾機過濾，濕濾餅送往回轉(zhuǎn)干燥機干燥后，即得硫酸鉀成品。第三十四頁，共五十一頁。第三十五頁，共五十一頁。2）、利用海水制鹽生產(chǎn)中的混合鹽制取硫酸鉀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，副產(chǎn)大量混合鹽，其主要成分為硫鎂礬和氯化鈉，含NaCl30～40，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。第三十六頁，共五十一頁。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50～60℃復(fù)分解6h,生成硫酸鉀，經(jīng)過濾和干燥后即為成品。第三十七頁，共五十一頁。第三十八頁，共五十一頁。4）、由鉀鹽鎂礬制取硫酸鉀2(KCl.2MgSO4.3H2O)→K2SO4.MgSO4.6H2O+MgCl2所得的軟鉀鎂礬再進行第二步反應(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便進入液相，用過濾機濾去氧化鎂固體，冷卻液體便得硫酸鉀晶體。第三十九頁，共五十一頁。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進行二部復(fù)分解而得K2SO4產(chǎn)品，其母液返回一步復(fù)分解，生成鉀芒硝。第四十頁，共五十一頁。第四十一頁，共五十一頁。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，可以按下列反應(yīng)生成少量鉀石膏：2KCl+2CaSO4+H2O→K2SO4.CaSO4.H2O+CaCl2第四十二頁，共五十一頁。第四十三頁，共五十一頁。

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、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。?；瘜W(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時稱鈉礬石或鈉明礬石，有時也有少量Fe3+代替Al3+。第四十四頁，共五十一頁。1）、明礬石的焙燒機理礬石的脫水反應(yīng)：KAl3（SO4）2（OH）6→K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+6H2O↑當(dāng)溫度繼續(xù)升高在770～820℃之間又出現(xiàn)一個吸熱反應(yīng)：K2SO4.AL2(SO4)3→a-AL2O3+K2SO4+3SO3當(dāng)加熱到1000℃時，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行焙燒，就可以使溫度降低到520～580℃之間：K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+3CO→K2SO4+3+AL2O3+3SO3+3CO2↑第四十五頁，共五十一頁。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，以硫酸鋁形式進入溶液：2AL2O3+2AL(OH)3+9H2SO4→3AL2(SO4)3+12H2O第四十六頁，共五十一頁。第四十七頁，共五十一頁。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