钾肥生产工艺与其发展方向.pdf
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1、23石油化工引言我国是一个农业大国,虽然整体的耕地面积大,但是人均耕地少,钾素资源也相对短缺。在耕地应用的肥料中,最有代表意义的就是氯化钾,它约占全部肥料的90%。可溶钾资源的贫乏已成为制约我国钾肥生产的主要因素。根据相关资料,目前我国土壤中钾元素缺乏的比例已达85%以上。随着我国钾肥生产技术的不断进步,我国对钾肥、氮肥、磷肥的需求与市场需求之间仍然存在着很大的差距。一、当前钾肥生产工艺1.氯化钾的生产工艺目前我国已有多种制备氯化钾的方法,但常规制备方法如透膜分离、萃取、溶析法、沉淀法等,存在着安全隐患大、操作烦琐、设备复杂等问题,难以实现工业化应用。目前生产氯化钾主要有冷分解浮选、冷结晶浮选
2、、反浮选结晶、热熔法和对卤法等。(1)冷-热解法的浮选法。该技术是较早进入国内的一项较为系统化的技术,通过该技术可以使氯化钾得到工业上的成功应用。冷分解浮选生产工艺的工艺流程为:首先,在盛放光卤石的器皿中加入清水,在室温下进行光卤石的分解,使里面的氯化镁变为液态,同时尽量减少氯化钾的溶解。其次,再使用专用的分解试剂,分解其中的氯化钾。最后,对分离出的氯化钾进行适时的回收。这个冷解浮过程,流程和操作都比较简单,再加上这个过程已经存在了很长一段时间,每个环节都相当成熟。但是,采用此法生产的氯化钾质量较差,回收率较低,且易产生杂质。(2)冷结晶浮选生产法。这种方法是在传统方法的基础上,开发出来的一种
3、新方法。该技术的基本原理是通过对光卤石溶液的饱和程度进行控制,使其在室温下能够不断地沉淀。其制备工艺为:先将光卤石放入结晶装置,待其形成析晶后,再将析晶进行水洗、溶化。再将所得到的原液送回结晶装置,再进行分解,所得到的微粒即为粗钾。最后,用一种特殊的分解剂将这些钾盐进行浮选,然后清洗和过滤就可以获得氯化钾。用这种方法得到的氯化钾具有很高的纯度,而且它的回收率在60%以上。(3)反浮选结晶生产法。其制备工艺为:先用水溶法将光卤石溶于水中,再加入特制的浮选剂,再经提纯,获得粗钾,再经分离和清洗,最终获得氯化钾。该工艺可以有效地提高氯化钾在原液中的对应元素的利用率,进而保障所得到的氯化钾产品质量,但
4、是该工艺也存在着工序繁多、工艺复杂、操作过程难以控制、设备要求高等缺点,因此在当前的制备工作中并不是十分常用。(4)热熔生产法。这种制备方法的基本原理是利用了氯化钾与其它材料溶解性的差异,从而使其在一定的温度下发生沉淀和结晶。其工艺过程为:首先将原料溶于水,使其中的氯化钾变成液体,再将其加热成晶体并沉淀出来。该法的优点是制得的产物粒度大、纯度高、对原材料的需求少,能使原材料得到充分的利用。缺点是在运行中有热溶解,这个过程的能耗很大,并且容易被原材料腐蚀,所以需要对制备设备进行定期检查和维修。(5)兑卤生产法。该方法就是以浮选后的分解液和晒干后的卤水为原料,以一定的比例混合,使氯化钾沉淀出来,从
5、而获得氯化钾。这种方法的流程比较简单,但需要的原材料也比较多。2.硫酸钾的生产工艺在我国,不含氯化钾的肥料中,硫酸钾占了很大的比重,它还可以供给作物所需的硫。硫酸钾的制备主要有三种方法:曼海姆法、芒硝法、软钾镁矾法。(1)曼海姆制备法。本方法是将工业硫酸和氯化钾放入曼海姆炉,通过高温反应,将其转化成硫酸钾和盐酸,然后将盐酸再循环使用,是我国生产硫酸钾的主流方法。以上两个反应只能通过曼海姆熔炉方法进行。该方法生产的产品质量较高,工艺也较简单,但是,该方法需要对所产生的HCl气体进行大量的冷却与回收,并钾肥生产工艺与其发展方向辛连美青海盐湖工业股份公司资源分公司输卤车间【摘要】随着我国经济和社会的
6、迅速发展,我国的钾肥生产技术也在不断地进步。目前我国钾肥生产工艺的主要应用领域进行了分析,并就未来钾肥生产工艺的发展方向提出了一些具体的设想。期望通过该课题的研究,为今后我国钾肥生产技术的革新提供借鉴。【关键词】钾肥;生产工艺;发展方向【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.17.00824石油化工且在冷却后形成的盐酸具有强烈的腐蚀性,会对生产设备产生破坏。(2)软钾镁矾生产法。我国咸水湖中含有丰富的可溶性钾盐,可用来生产硫酸钾。通过晾晒可获得光卤石型混合盐和镁矾型混合盐,将得到的镁矾型混合盐转化为软钾镁矾,再利用卤水分解光卤石,获得硫化钾,最后将得到的氯化钾与
7、软钾镁矾结合,获得硫酸钾。该技术操作简便,投资少,对仪器设备损坏少,能实现可持续发展。除了曼海姆工艺、芒硝工艺、软钾镁矾工艺之外,还可以用硫酸铵工艺、石膏工艺等,不过因为技术和装备的原因,这些工艺都无法用于工业生产。二、我国钾肥工艺技术应用1.兑卤脱钠控速分解结晶法配卤与脱钠的可控分解与结晶技术,自从开发出来后,已广泛用于农业生产。这是一种新型的从点卤水中制取氯化钾的工艺,其基本原理是将光卤石与水氯镁石以一定的比例混合,混合后,将一定比例M溶于KClMgCl2晶态表面,在光卤石与氯化钠反应后,比例P移至光卤石与氯化钠的共饱和线,最终沉淀出NaCl。本项目提出了一种新型的、先进的、创新性的制备技
8、术,该技术能够实现盐田滩盐田光卤石的资源化利用,并将光卤水源地的卤水注入工艺中,制备出一种人工光卤石,从而解决了光卤石原料的污染问题,提高了光卤石原料的质量,并在一定程度上降低了生产成本。同时,该工艺还突破了常规工艺,提高了回收率,而且使用的原料具有很好的适应性和较低的温度敏感性。2.利用芒硝资源生产优质硫酸钾我国有丰富的硫酸钠资源。本文针对芒硝氯化钾转化制硫酸钾过程中存在的问题,研究和开发出一种基于“控速”原理的高质量硫酸钾分解-晶化新技术。基于相图关联及结晶速率可控的原理,将液相成分点G作为配点,通过内循环结晶分级装置,实现了反应过程中物质反应、结晶分级、杂质分离、母液循环等过程的高效同步
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