一種全水溶晶體硫酸鉀生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全水溶性硫酸鉀生產工藝，包括以下方法步驟：（1）全水溶硫酸鉀中間原料一：采用硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得硫酸鉀；全水溶硫酸鉀中間原料二：采用曼海姆法制得硫酸鉀；（2）將全水溶硫酸鉀中間原料一和全水溶硫酸鉀中間原料二混合，溶解，萃取過濾除去雜質，得到硫酸鉀中間溶液；（3）將硫酸鉀中間溶液冷卻結晶，即得全水溶硫酸鉀。本發(fā)明的全水溶性硫酸鉀的生產工藝，結合了現(xiàn)有技術中兩種不同的硫酸鉀原料的制備方案，可以在全水溶性硫酸鉀的制備過程中直接結合于現(xiàn)有技術中的硫酸鉀生產工藝線，升級改造過程平緩，改造成本低，有利于提高企業(yè)的經濟效益，而且硫酸鉀產品結晶均勻粗大，全溶于水，可作為噴滴灌肥使用。
【專利說明】
一種全水溶晶體硫酸鉀生產工藝
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種硫酸鉀生產工藝，特別涉及一種全水溶性的硫酸鉀生產工藝，屬 于化工領域鉀肥加工技術。
【背景技術】
[0002] 鉀肥是農作物生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)因素之一，鉀元素直接參與植物體內多種 酶的活動，如果植物缺少鉀肥，那么植物體內物質的運輸、營養(yǎng)成分的合成都將受到嚴重的 影響。最直觀的表現(xiàn)就是植物生長緩慢，莖葉變得羸弱，易倒伏，易受蟲害，使得正常種植的 植物無法達到預期的生長狀況。在農業(yè)上，硫酸鉀是主要的無氯鉀肥，也是農作物補充所需 硫元素的重要來源。因為硫元素能夠提高農作物的產量，并改善農產品的品質，所以硫酸鉀 在化肥中的應用十分重要。
[0003] 目前國內硫酸鉀生產工藝有兩種：
[0004] -種為硫酸鉀礦或含鉀鹵水經溶解結晶制得硫酸鉀產品，該工藝生產出的硫酸鉀 產品中雜質高，結晶細小，水溶性差，不能滿足國內生產水溶復合肥的原料要求，更無法直 接作為噴滴灌使用。
[0005] 另一種為曼海姆法將氯化鉀經高溫反應制得硫酸鉀產品，該產品中氯離子含量 尚，廣品結晶細小，水溶性差。
[0006] 現(xiàn)有技術中兩種方法制備得到的硫酸鉀均難以滿足現(xiàn)代化農業(yè)對于噴灌、滴灌中 化肥應用的要求標準，亟需制備全水溶性硫酸鉀的工藝方法，滿足現(xiàn)代化農業(yè)種植作業(yè)的 要求。
【發(fā)明內容】
[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中，硫酸鉀生產工藝制備的硫酸鉀難以實現(xiàn)全水 溶的特性，無法應用于噴灌、滴灌中的問題，提供一種全水溶硫酸鉀生產工藝。本發(fā)明制備 的全水溶的硫酸鉀肥具有良好的水溶特性，可以實現(xiàn)無不溶物的殘留的效果，對于現(xiàn)代化 的農業(yè)生產中的料液的溶解具有突出的作用。
[0008] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術方案：
[0009] -種全水溶性硫酸鉀生產工藝，包括以下方法步驟：
[0010] (1)全水溶硫酸鉀中間原料一:采用硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得硫酸鉀。
[0011] 全水溶硫酸鉀中間原料二:采用曼海姆法制得硫酸鉀。
[0012] (2)將全水溶硫酸鉀中間原料一和全水溶硫酸鉀中間原料二混合，溶解，萃取過濾 除去雜質，得到硫酸鉀中間溶液。
[0013] ⑶將硫酸鉀中間溶液冷卻結晶，即得全水溶硫酸鉀。
[0014] 本發(fā)明的全水溶性硫酸鉀的生產工藝，結合了現(xiàn)有技術中兩種不同的硫酸鉀原料 的制備方案，可以在全水溶性硫酸鉀的制備過程中直接結合于現(xiàn)有技術中的硫酸鉀生產工 藝線，升級改造過程平緩，改造成本低，有利于提高企業(yè)的經濟效益。
[0015] 同時，本發(fā)明制備的硫酸鉀產品屬于全水溶性的硫酸鉀產品，而且屬于全水溶結 晶體硫酸鉀成分，純度高。在噴灌、滴灌中應用的時候，化肥的溶解特性好，不堵塞噴頭/滴 灌噴嘴，對于現(xiàn)代化自動化農業(yè)生產具有重要意義。由于全水溶硫酸鉀是結晶型的全水溶 硫酸鉀，還可以進一步的應用于其他精細化工領域作為原料使用。更進一步的，作為復合肥 的混合制備原料應用，也具有極大的潛力。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：
[0017] 1.本發(fā)明的工藝將現(xiàn)國內采用以硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得的硫酸鉀和曼海姆法 制得的硫酸鉀進一步經溶解、萃取除雜提純，所生產出的晶體硫酸鉀中K 20多52%，且產品 結晶均勻粗大，全溶于水。
[0018] 2.本發(fā)明工藝生產制備得到的硫酸鉀具有純度極高的特點，相應的產品既可作為 噴滴灌肥直接使用，也可作為水溶肥生產原料。
【附圖說明】：
[0019] 圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合更具體的分析說明，解釋本發(fā)明的技術方案在應用中可以具有的某些特 性，便于本領域技術人員理解本發(fā)明的技術方案，也同時提出本發(fā)明技術方案的部分變形/ 優(yōu)選的實施方式。
[0021 ]本發(fā)明的全水溶性硫酸鉀生產工藝，在步驟（1)中，采用硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得 硫酸鉀中間原料一的時候，具體的制備工藝如下:如果選用硫酸鉀礦，按照常規(guī)方法進行硫 酸鉀的加工制備全水溶硫酸鉀中間原料一；如果選用含鉀鹵水，則將如含鉀鹵水加入硫酸 鹽，濃縮，析出晶體，得到全水溶硫酸鉀中間原料一。
[0022] 進一步，具體的在步驟（1)中，當選用硫酸鉀礦的時候，將硫酸鉀礦溶解，分散，過 濾，收集濾液作為全水溶硫酸鉀中間原料一。
[0023] 進一步，所述的含鉀鹵水是指液態(tài)含鉀資源，如井鹽苦鹵、富鉀鹽湖鹵水或海鹽苦 鹵，可以是以上三種之一，也可以是多種的混合液。
[0024] 進一步，所述的全水溶硫酸鉀中間原料一的鉀含量多48% (以Κ20計）。硫酸鉀中間 原料一的來源主要是基于一般的硫酸鉀礦或者含鉀鹵水制備得到的，其中鉀元素的含量有 限，控制基本的鉀含量水平在48%以上，既保證加工過程中原料的易處理和可實現(xiàn)特性，并 保證加工過程中原料的消耗量控制在適宜的水平之內。
[0025]進一步，所述生產工藝，在步驟（1)中，采用曼海姆法制備硫酸鉀中間原料二的時 候，使用的原料是濃硫酸和氯化鉀，其中濃硫酸的濃度多98%，控制硫酸與氯化鉀的摩爾比 例為1.02-1.1: 1。保證濃硫酸的摩爾量略微過量，促進反應的進行與轉化，提高反應的轉化 率，避免反應中的氯離子混入硫酸鉀中間原料二。優(yōu)選的，可以在制備得到硫酸鉀中間原料 二以后向其中加入碳酸鹽中和多余的硫酸、硫酸氫根離子，得到硫酸鉀純品。
[0026] 進一步，所述的全水溶硫酸鉀中間原料二的鉀含量多50 % (以Κ20計）。曼海姆法制 備的硫酸鉀中間原料二具有較高的純度，在加工處理的過程中，控制反應的工藝參數(shù)，可以 更好的提高原料的純度，為制備全水溶性的硫酸鉀提高更好的保障條件。
[0027] 進一步，所述的步驟(2)中，萃取過濾除去雜質時，加入的試劑A進行萃取，該試劑 可以萃取除去硫酸鉀中大部分的雜質成分，避免雜質成分混合在硫酸鉀溶液中，提高溶液 的純凈度，也促進后續(xù)的結晶析出，提高結晶析出產品的品質等級。所述的試劑A是(2-乙基 己基)磷酸、（2-乙基己基)膦酸單（2-乙基己基）脂和環(huán)烷酸中的任意一種或幾種組成的混 合物。其中，（2-乙基己基)膦酸單(2-乙基己基)脂也寫作2-乙基己基膦酸單2-乙基己基脂。 (2-乙基己基)磷酸也寫作:2_乙基己基磷酸。最好是上述的試劑A中含有重量份比例的以下 成分組成：1-3份(2-乙基己基)磷酸，1-5份(2-乙基己基)膦酸單(2-乙基己基)脂和1-3份環(huán) 燒酸。
[0028] 進一步，所述的步驟(2)中，過濾時使用的是壓濾機進行過濾，優(yōu)選使用高精度加 壓壓濾機。過濾能夠實現(xiàn)固液的高效分離，達到除去雜質成分，不但包括了混合在硫酸鉀中 的雜質，還包括了制備硫酸鉀過程中引入的干擾性的固體雜質。
[0029] 進一步，所述的步驟(3)中，冷卻結晶的過程中加入晶種，促進硫酸鉀結晶。所述的 晶種是硫酸鉀晶體，優(yōu)選微型硫酸鉀結晶顆粒，能夠有效的促進硫酸鉀的結晶體生成，加快 硫酸鉀晶體的生成，提高效率。
[0030] 進一步，所述的鉀礦為明礬石礦。明礬石礦中一般富含明礬石成分，主要是以含 鉀、鈉、鋁硫酸鹽礦物為主要組分的非金屬礦產，一般經過簡單的浮洗法加工即可制備得到 硫酸鉀肥，并伴生硫酸鋁。
[0031] 進一步，所述的全水溶性硫酸鉀中，水不溶物<0.05%，優(yōu)選水不溶物<0.03%。 [0032] 進一步，所述的全水溶性硫酸鉀中，氯根<0.1 %，優(yōu)選氯根<0.05%。
[0033] 進一步，所述的全水溶性硫酸鉀中，水份<3%，優(yōu)選水分<1%。
[0034] 進一步，步驟（1)中，全水溶硫酸鉀中間原料二具體的制備方法可以優(yōu)選以下方 案:硫酸和氯化鉀，在曼海姆反應爐中升溫到510_560°C反應，最好是520-550°C反應，制備 得到硫酸鉀中間原料二。優(yōu)選其中鉀含量:K 20多50 %。
[0035] 進一步，步驟(2)中，硫酸鉀中間原料一和硫酸鉀中間原料二混合后，加熱到100-120°C，使物料溶解。適當?shù)纳郎卮龠M物料的溶解反應，有利于加快反應的速度，提高生產效 率，也可以使得物料混合得更加的充分可靠，得到的料漿的品質更佳。
[0036] 下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解 為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內容】
所實現(xiàn)的技術均屬于本 發(fā)明的范圍。
[0037] 實施例1
[0038]如圖1所述的全水溶晶體硫酸鉀生產工藝，首先采用以硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得 的硫酸鉀(K20彡48%)和曼海姆法制得的硫酸鉀(Κ20>50%)為原料，經高溫溶解（100-120 °C )，萃取過濾除雜，再經冷卻結晶后制全水溶晶體硫酸鉀產品。
[0039] 實施例2
[0040]采用與實施例1相類似的工藝，首先以硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得的硫酸鉀(K20多 48%)為中間原料一，加工過程中選用的鉀礦為明礬石礦;然后采用曼海姆法制得的硫酸 鉀，以98%的濃硫酸為原料，和0.98倍摩爾量的氯化鉀，在曼海姆反應爐中升溫到540°C反 應，制備得到硫酸鉀中間原料二，純度為K 20多50 %。將100kg的硫酸鉀中間原料一和100kg 的硫酸鉀中間原料二，混合，在反應釜中加熱到100-120 °C高溫，使物料全部充分溶解。然后 加入萃取劑進行萃取，萃取使用的試劑A是由以下成分組成:2份(2-乙基己基)磷酸，3份(2-乙基己基)膦酸單（2-乙基己基）脂和2份環(huán)烷酸配制而成的。萃取過濾除雜完成后，再經冷 卻結晶后制全水溶晶體硫酸鐘廣品。
[0041 ]本實施例中的鉀礦還可以選用其他的含鉀礦石，一般優(yōu)選使用鉀含量較高的鉀礦 石。
[0042] 實施例3
[0043]采用與實施例1相類似的工藝，首先以硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得的硫酸鉀(K20多 48%)為中間原料一，加工過程中選用的鉀礦為井鹽苦鹵；然后，采用曼海姆法制得的硫酸 鉀，以98 %的濃硫酸為原料，和0.98倍當量的氯化鉀，在曼海姆反應爐中升溫到550°C反應， 制備得到硫酸鉀中間原料二，純度為K 20多50 %。將100kg的硫酸鉀中間原料一和100kg的硫 酸鉀中間原料二，混合，在反應釜中加熱到100-120 °C高溫，使物料全部充分溶解。加入萃取 劑進行萃取，萃取過濾除雜，再經冷卻結晶后制全水溶晶體硫酸鉀產品。
[0044]井鹽苦鹵屬于常見的液態(tài)含鉀資源之一，本實施例使用的是市面上銷售的井鹽苦 鹵品種，當然本發(fā)明的全水溶硫酸鉀肥制備工藝也可以用富鉀鹽湖鹵水和海鹽苦鹵代替。
[0045] 測試分析1
[0046] 對于本發(fā)明實施例1-3制備得到的全水溶硫酸鉀產品和兩款現(xiàn)有的常規(guī)硫酸鉀產 品、市售的全水溶硫酸鉀肥進行對比分析，結果如下。
[0047] 表1硫酸鉀肥產品測試分析結果
[0050] *作為比較的全水溶硫酸鉀來自于市售的全水溶硫酸鉀
[0051 ]由表1可見，本發(fā)明的全水溶硫酸鉀產品不但硫酸鉀含量較高，明顯優(yōu)于一般的硫 酸鉀化肥，而且產品的形貌較好，其中所含有的雜質成分極少，氯離子的殘留量也極低，滿 足現(xiàn)代化農業(yè)使用的噴灌、滴灌的化肥性質要求，并且由于氯離子含量極低更適合作為無 氯化肥的應用于不喜氯離子的農作物種植。
[0052]測試分析2
[0053]將本發(fā)明實施例1-3制備得到的全水溶硫酸鉀產品和兩款現(xiàn)有的常規(guī)硫酸鉀產 品、市售的全水溶硫酸鉀肥應用于滴灌農場，進行長期測試(半年時間），對比分析全水溶硫 酸鉀肥對于滴灌管道是否存在堵塞問題，結果如下。
[0054] 表2農場測試結果
[0056]由表2的測試結果可見，使用本發(fā)明的全水溶性硫酸鉀的滴灌系統(tǒng)能夠更好的保 持長期穩(wěn)定性，避免不必要的噴頭堵塞，同時在長期試驗中，還可以看出本發(fā)明的全水溶硫 酸鉀肥對于管道內部的沉積物的積累也有很好的抑制作用，表明本發(fā)明的全水溶硫酸鉀肥 不易析出沉積物，對于噴灌、滴灌系統(tǒng)的管道的長期穩(wěn)定具有良好的促進作用。
【主權項】
1. 一種全水溶性硫酸鉀生產工藝，包括以下方法步驟： (1) 全水溶硫酸鉀中間原料一:采用硫酸鉀礦或含鉀鹵水制得硫酸鉀； 全水溶硫酸鉀中間原料二:采用曼海姆法制得硫酸鉀； (2) 將全水溶硫酸鉀中間原料一和全水溶硫酸鉀中間原料二混合，溶解，萃取過濾除去 雜質，得到硫酸鉀中間溶液； (3) 將硫酸鉀中間溶液冷卻結晶，即得全水溶硫酸鉀。2. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，在步驟（1)中，采用硫酸鉀 礦或含鉀鹵水制得硫酸鉀中間原料一的時候，具體的制備工藝如下： 如果選用硫酸鉀礦，按照常規(guī)方法進行硫酸鉀的加工制備全水溶硫酸鉀中間原料一； 如果選用含鉀鹵水，則將如含鉀鹵水加入硫酸鹽，濃縮，析出晶體，得到全水溶硫酸鉀 中間原料一。3. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，在步驟（1)中，當選用硫酸 鉀礦的時候，將硫酸鉀礦溶解，分散，過濾，收集濾液作為全水溶硫酸鉀中間原料一。4. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，所述的含鉀齒水是指液態(tài) 含鉀資源。5. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，全水溶硫酸鉀中間原料一 的鉀含量彡48%。6. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，全水溶硫酸鉀中間原料二 的鉀含量彡50%。7. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，所述的步驟(2)中，萃取過 濾除去雜質時，加入的試劑A進行萃取;所述的試劑A是(2-乙基己基)磷酸、（2-乙基己基)膦 酸單(2-乙基己基)脂和環(huán)烷酸中的任意一種或幾種組成的混合物。8. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，步驟(2)中，過濾時使用的 是壓濾機進行過濾。9. 如權利要求1所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，所述的步驟(3)中，冷卻結 晶的過程中加入晶種。10. 如權利要求9所述全水溶性硫酸鉀生產工藝，其特征在于，所述的晶種是硫酸鉀晶 體。
【文檔編號】C05D1/02GK106044802SQ201610667990
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610667990.3, CN 106044802 A, CN 106044802A, CN 201610667990, CN-A-106044802, CN106044802 A, CN106044802A, CN201610667990, CN201610667990.3
【發(fā)明人】尹家勇, 彭凌云, 周先花
【申請人】四川鎣峰實業(yè)有限公司