[發明專利]一種利用反應結晶制取大粒徑硫酸鉀的方法

有效

• 申請號: 201310436468.0
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN103466662A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 袁俊生;趙穎穎;何茂雄;紀志永;馬林;凌萍;李棟嬋;劉杰;王士釗;李非;楊超鵬;劉燕蘭
• 申請（專利權）人: 河北工業大學;冷湖濱地鉀肥有限責任公司
• 主分類號: C01D5/06
• 分類號: C01D5/06;C01D5/10
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明的技術方案屬于硫酸鉀的制備，具體來說，是一種用軟鉀鎂礬和氯化鉀制備大粒徑硫酸鉀的方法。

背景技術

硫酸鉀是一種優質的無氯鉀肥，其有效成分高(K₂O～50%)、鹽指數低、吸濕性小，被廣泛的應用于煙草、甘蔗、茶樹、桑樹、馬鈴薯、柑桔、西瓜等忌氯的經濟作物中。硫酸鉀的主要生產方法有硫酸法、復分解法、海水或鹵水提取硫酸鉀、固體鉀礦提取法等，但其產品都為尺寸較小的粉狀物質，粒徑一般在90μm以下，在制備過程中容易出現粉塵，而且農間施用時很容易造成硫酸鉀的流失和土壤養分不均衡。隨著中國農業機械化程度提高，播種施肥對粉狀肥料更是無所適從，因此，市場對大粒徑硫酸鉀的需求量越來越大。

目前，大顆粒硫酸鉀的生產主要通過加入硬化劑、涂層劑和表面活性劑等使硫酸鉀顆粒變大。CN85103968公開了一種利用表面活性劑將硫酸鉀壓制成粒的方法，是通過把含有表面活性劑溶于或分散于其中的少量水同粉狀硫酸鉀混合起來，接著使混合物壓制成粒而得到粒狀硫酸鉀。CN87105366披露了一種濕法造粒的方法，是通過選自一組氫氧化鈣、氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鎂、氧化鎂、碳酸鎂和氨中至少一種組分加到由氯化鉀和硫酸在無水狀態中反應得到的已轉化硫酸鉀及所含的未轉化硫酸中，繼之以濕法粒化得到。這些方法能耗高，損失大，車間揚塵污染嚴重。因此，直接從溶液結晶出大粒徑硫酸鉀無需機械和添加劑成形的新工藝不僅能夠減少污染和揚塵還大大減少了生產成本，對硫酸鉀的生產具有現實意義。

發明內容

本發明的目的是通過無污染，能耗小和低成本的反應結晶制備出大粒徑的硫酸鉀晶體。本發明將從鹽湖鹵水中提煉出的軟鉀鎂礬與氯化鉀反應直接從溶液中結晶制取大粒徑的硫酸鉀，它包含兩方面的過程：軟鉀鎂礬與氯化鉀復分解制取硫酸鉀和溶液中硫酸鉀晶體的生長。本發明以硫酸鉀的平衡母液打底，當在母液中逐漸加入軟鉀鎂礬和氯化鉀的混漿時，二者反應生成硫酸鉀形成過飽和溶液，產生推動力使硫酸鉀結晶生長。與此同時通過控制加料速率來控制溶液的過飽和程度，防止成核速率過快，結晶粒度過細。并且因為實現了一、二段母液的循環利用，減少了原料的浪費，提高了K⁺的回收率。

本發明的技術方案為：

一種利用反應結晶制取大粒徑硫酸鉀的方法，包括以下步驟：

第一步：一段結晶——硫酸鉀的反應結晶

按照質量比為軟鉀鎂礬：氯化鉀=1：0.6～0.75的配比，將軟鉀鎂礬和氯化鉀混合均勻，然后將其直接作為物料或者再添加母液A后作為物料待用，其中，所添加的母液A的質量，小于等于軟鉀鎂礬和氯化鉀質量之和的2倍；再另外稱取軟鉀鎂礬質量的0.1～5倍的母液B，在無晶種或有晶種加入母液B的條件下將前面的物料加入，物料是在攪拌的條件下于0.5～2小時逐漸加入母液B的，并使溫度保持在45℃～60℃不變；

加料結束后直接攪拌0～2小時，或加水后繼續攪拌0～2小時，其中加水量小于等于軟鉀鎂礬質量的2倍，在攪拌的情況下將水于0.1～2小時逐漸加入上述漿料中，最后經固液分離后得到粗鉀和一段母液，粗鉀作為下一步的原料，一段母液可以作為下一循環反應中第一步的母液A循環利用；

第二步：二段結晶——硫酸鉀的生長

稱取第一步中軟鉀鎂礬質量的0.1～3倍的水，先將一半水與第一步得到的粗鉀混合，且溫度維持在45℃～60℃，然后在不斷攪拌的條件下再將剩余的水于0.1～2小時逐漸加入，靜置0～30min，再次固液分離，得到固體與二段母液，得到的二段母液可以作為下一循環反應中第一步的母液B循環利用；所得固體經離心，干燥，得到平均粒徑250μm以上的大粒徑硫酸鉀。

所述的母液A成分的質量百分比為：K⁺=9.03～10.33%、Mg²⁺=2.03～3.17%、Cl^-=13.48～15.76%、SO₄^2-=3.01～6.23%和Na⁺=0.10～1.10%，其余為水；

所述的母液A的來源為以下三種方案之一任意：方案一：為按照母液A的組成選取原料直接配制而成；或者，方案二：當一段母液的成份符合上面母液A的組成時可以直接采用，實現循環利用；或者，方案三：若得到的一段母液的成分不符合母液A的成分組成，添加原料到一段母液內使其組成在母液A的組成范圍之內，實現循環利用。