本發(fā)明涉及硫酸鉀制備技術(shù)，具體地說(shuō)涉及一種利用廢次品氯化鉀生產(chǎn)全水溶性硫酸鉀的方法。

背景技術(shù)：

硫酸鉀是一種重要的無(wú)氯鉀肥，用于煙草、柑橘、茶葉、葡萄、甜菜、甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物，其所含的鉀元素是植物三大營(yíng)養(yǎng)素之一，硫是植物所需的中量營(yíng)養(yǎng)元素，尤其適用于忌氯作物，是一種多養(yǎng)分、用途廣的肥料。此外，硫酸鉀也是一種基本化工原料，在醫(yī)藥、玻璃及染料等行業(yè)中有廣泛應(yīng)用。但由于鉀資源缺乏，生產(chǎn)量距需求量有相當(dāng)大缺口，使硫酸鉀在很大程度上得依賴進(jìn)口，尤其是全水溶性硫酸鉀。因此，研究開(kāi)發(fā)硫酸鉀生產(chǎn)工藝,全水溶性硫酸鉀生產(chǎn)工藝，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常利用硫酸銨和氯化鉀為原料轉(zhuǎn)化制取硫酸鉀，由于硫酸鉀價(jià)格遠(yuǎn)高于氯化鉀，副產(chǎn)的含鉀氯化銨可作為復(fù)混肥原料或直接使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，利用硫酸銨和氯化鉀為原料抽取硫酸鉀越來(lái)越受到重視。為此，中國(guó)專利號(hào)“201410598258.6”在2015年3月4日公開(kāi)一種氯化鉀與硫酸銨制取硫酸鉀的方法，其技術(shù)方案為：采用兩段轉(zhuǎn)化工藝，通過(guò)對(duì)鉀母液和銨母液組成的選擇，制取氧化鉀質(zhì)量百分含量在50%以上的硫酸鉀產(chǎn)品。該方法包括如下步驟：第一步，一段轉(zhuǎn)化；第二步，銨鉀液蒸發(fā)、冷卻，分離氯化銨鉀；第三步，二段轉(zhuǎn)化；第四步，粗硫酸鉀1次洗滌；第五步，粗硫酸鉀2次洗滌；最后離心分離得到硫酸鉀產(chǎn)品。

但以該專利為代表的現(xiàn)有技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，仍然存在著如下缺陷：一、第五步中如果洗滌用水量多，則能源消耗較大,如果用水量少，則銨殘留多，容易影響硫酸鉀產(chǎn)品純度。二、粗硫酸鉀兩次洗滌會(huì)帶走大量的氧化鉀，主產(chǎn)品會(huì)較多地留留在氯化銨液態(tài)中，固態(tài)后氯化銨中鉀的殘留過(guò)多，既減少了主產(chǎn)品硫酸鉀的回收率，又影響了副產(chǎn)品氯化銨的純度。三、第五步采用離心方式分離硫酸鉀，存在著產(chǎn)量小和難以大規(guī)模形成高產(chǎn)的缺陷。四、硫酸鉀制備過(guò)程中未使用催化劑，難以有效精確控制氯根和產(chǎn)品的純度。五、該方法的工藝復(fù)雜，專業(yè)性太強(qiáng)，生產(chǎn)中工人不易準(zhǔn)確有效實(shí)施工藝技能。六、現(xiàn)有的硫銨法(包括曼哈姆法)制得的硫酸鉀的水溶性均只在88％左右，存在著容昜結(jié)垢和雜質(zhì)昜形成堵塞的缺陷，不能用于大面積滴灌施肥裝置、自動(dòng)澆灌施肥裝置、管路式澆灌施肥裝置和噴咀式施肥裝置。七、沒(méi)有提純氯化銨，導(dǎo)致氧化鉀在副產(chǎn)品中過(guò)多殘留，過(guò)低的經(jīng)濟(jì)效益是國(guó)內(nèi)不能普及實(shí)施該技術(shù)的原因。八、該方法不能采用廢次品氯化鉀作為原料，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，在長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)中難以取勝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種利用廢次品氯化鉀生產(chǎn)全水溶性硫酸鉀的方法，本發(fā)明能夠利用廢次品氯化鉀制備全水溶性硫酸鉀，達(dá)到廢物回收利用和避免環(huán)境污染的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種利用廢次品氯化鉀生產(chǎn)全水溶性硫酸鉀的方法，其特征在于包括以下步驟：

a、將廢次品氯化鉀加入到水中溶解，得到氯化鉀混合液，對(duì)氯化鉀混合液過(guò)濾，得到氯化鉀清液，使用藥液消除氯化鉀清液中的雜質(zhì)；

b、將氯化鉀清液與硫酸銨清液混合，制得硫酸鉀銨混合液；

c、對(duì)硫酸鉀銨混合液進(jìn)行固液分離，得到硫酸鉀銨晶體；

d、向硫酸鉀銨晶體中加入水和催化劑進(jìn)行提純，得到硫酸鉀，硫酸鉀進(jìn)行固液分離和烘干后，得到成品硫酸鉀。

所述步驟a中的廢次品氯化鉀在加入到水中溶解前，預(yù)先在300—1300℃的溫度下進(jìn)行鍛燒處理3—10分鐘，鍛燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水洗滌，洗滌水返回步驟a中。

所述步驟a中的廢次品氯化鉀在水中溶解的質(zhì)量比1：1.8—2，其溶解方式為在80°C以上的溫度下攪拌溶解。

所述步驟b中硫酸銨清液的制備方法為，將硫酸銨與水按1：0.95—1.3的質(zhì)量比在40—80℃的溫度下攪拌混合，得到硫酸銨混合液，過(guò)濾硫酸銨混合液，得到硫酸銨清液。

所述步驟b中氯化鉀清液與硫酸銨清液的質(zhì)量比為1：0.95，反應(yīng)時(shí)間為15—90分鐘，反應(yīng)溫度為60—100℃。

所述步驟c中過(guò)濾硫酸鉀銨混合液后還得到氯化銨液體，將氯化銨液體濃縮，得到氯化銨晶體和含有硫酸鉀銨的余液，對(duì)得到的氯化銨晶體提純，得到成品氯化銨，余液則返回步驟b中；其中，濃縮過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽水返回步驟b中用于制備硫酸銨清液。

所述步驟d中在加入水和催化劑進(jìn)行提純的同時(shí)加入用于消除固體硫酸鉀中有害物質(zhì)和重金屬的藥水。

所述步驟d中提純后還得到母液，母液返回步驟b中重復(fù)利用。

所述步驟d中的催化劑為碳酸鉀或氫氧化鉀。

采用本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

一、本發(fā)明采用廢次品氯化鉀作為制備硫酸鉀的主要原料, 能夠?qū)U次品氯化鉀變害為寶、減少了對(duì)環(huán)境的污染，屬綠色生產(chǎn)工藝，物料長(zhǎng)期較多便宜易得，在市場(chǎng)中有著超強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，具有節(jié)能降耗和達(dá)到無(wú)污染無(wú)排放的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明針對(duì)廢棄品和低次品氯化鉀的特殊性，在制備過(guò)程中采用了過(guò)濾、除雜和催化等工序，既能夠有效地去除廢次品氯化鉀中的有害雜質(zhì)和重金屬，又能夠完全利用廢次品氯化鉀中的鉀含量,同時(shí)還能夠制備出100%全水溶性的硫酸鉀產(chǎn)品。且由于制得的硫酸鉀產(chǎn)品具有100%的全水溶性性能，因此，由本方法制得的硫酸鉀產(chǎn)品適用于任何施肥裝置。與中國(guó)專利號(hào)“201410598258.6”為代表的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明還具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，普通工人依照該方法即可制出100%全水溶性的硫酸鉀產(chǎn)品，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

二、本發(fā)明中的廢次品氯化鉀在加入到水中溶解前，預(yù)先在300—1300℃的溫度下進(jìn)行鍛燒處理3—10分鐘，該方式有利于去除廢次品氯化鉀中的大部分有害雜質(zhì)及有機(jī)雜質(zhì)，同時(shí)減少后期廢渣的排放，并為下一步驟提供簡(jiǎn)潔原料，進(jìn)而有利于快速生產(chǎn)出高質(zhì)量全水溶性硫酸鉀。鍛燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水洗滌，避免污染環(huán)境；洗滌水返回步驟a中，能夠循環(huán)利用洗滌水，有利于節(jié)能環(huán)保。

三、本發(fā)明針對(duì)廢次品氯化鉀的特殊性，在步驟a中的氯化鉀清液中加入了藥液，在步驟d中提純時(shí)加入了藥水，通過(guò)藥液和藥水能夠有效地去除廢次品氯化鉀中的有害雜質(zhì)和重金屬，進(jìn)而有利于提高成品硫酸鉀的質(zhì)量。

四、本發(fā)明中，硫酸銨清液制備時(shí)通過(guò)硫酸銨與水按1：0.95—1.3的質(zhì)量比在40—80℃的溫度下攪拌混合而成，采用上述設(shè)置不僅能夠加快硫酸銨清液的制備時(shí)間，還有利于提高硫酸銨清液的純度。

五、本發(fā)明中氯化鉀清液與硫酸銨清液的質(zhì)量比為1：0.95，反應(yīng)時(shí)間為15—90分鐘，反應(yīng)溫度為60—100℃，在該條件下，能使氯化鉀清液與硫酸銨清液充分完全地反應(yīng)，有利于提高反應(yīng)效果。

六、本發(fā)明將濃縮氯化銨液體產(chǎn)生的蒸汽水返回步驟b中用于制備硫酸銨清液，該方式使得在制備硫酸銨清液時(shí)，除制備第一批次時(shí)需要加水和升溫外，第二批次后都使用濃縮氯化銨液體產(chǎn)生的溫度可達(dá)80℃以上的蒸汽水, 不必再耗能加熱，有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。

七、本發(fā)明采用碳酸鉀或氫氧化鉀作為催化劑，有利于提高硫酸鉀的提純效果。另外，在催化的同時(shí)加入藥水，能使藥水同時(shí)被催化，能夠快速消除硫酸銨晶體中的有害物質(zhì)和重金屬。上述方式的結(jié)合，能夠提高產(chǎn)品的提純效果和增加硫酸鉀產(chǎn)品的回收率，且不增加生產(chǎn)成本。

八、本發(fā)明在制備硫酸鉀的過(guò)程中能夠得到高質(zhì)量的副產(chǎn)品氯化銨，可廣泛用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和食品業(yè)。同時(shí)，能夠?qū)ιa(chǎn)過(guò)程中的其它各種副產(chǎn)品循環(huán)利用，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)污染無(wú)排放生產(chǎn)。

九、本發(fā)明可轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，經(jīng)反復(fù)檢驗(yàn)，通過(guò)了中試后，并在工廠中連續(xù)循環(huán)生產(chǎn)，確定了該發(fā)明工藝流程穩(wěn)定、成熟，具有極大的推廣普及價(jià)值。

十、本發(fā)明利用廢次品氯化鉀作為主要原料，就能生產(chǎn)出頂級(jí)全水溶性硫酸鉀產(chǎn)品，符合國(guó)家提倡和扶持的科學(xué)種植用肥，以及少水抗旱方式的植物用肥，適合現(xiàn)在大面積滴灌澆水等各種施肥裝置，迎合未來(lái)農(nóng)業(yè)用肥發(fā)展總方向。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的流程框圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種利用廢次品氯化鉀生產(chǎn)全水溶性硫酸鉀的方法，包括以下步驟：

a、先將廢次品氯化鉀在300℃的溫度下進(jìn)行鍛燒處理10分鐘，去除廢次品氯化鉀中的有害雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)，再將鍛燒后的廢次品氯化鉀加入到水中，并在80°C的溫度下攪拌溶解，得到氯化鉀混合液，對(duì)氯化鉀混合液過(guò)濾，得到氯化鉀清液，然后再配制相應(yīng)的藥液，并使用藥液消除氯化鉀清液中的雜質(zhì)；其中，廢次品氯化鉀在水中溶解的質(zhì)量比為1：1.8。

b、將硫酸銨與水按1：0.95的質(zhì)量比在80℃的溫度下攪拌混合，得到硫酸銨混合液，然后過(guò)濾硫酸銨混合液，得到硫酸銨清液，再將氯化鉀清液與硫酸銨清液混合反應(yīng)，制得硫酸鉀銨混合液；其中，氯化鉀清液與硫酸銨清液的質(zhì)量比為1：0.95，反應(yīng)時(shí)間為15分鐘，反應(yīng)溫度為100℃。

c、對(duì)硫酸鉀銨混合液進(jìn)行固液分離，得到硫酸鉀銨晶體和氯化銨液體，將氯化銨液體濃縮，得到氯化銨晶體和含有硫酸鉀銨的余液，對(duì)得到的氯化銨晶體提純，得到成品氯化銨，然后將成品氯化銨包裝入庫(kù)，而余液則返回步驟b中；其中，濃縮過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽水返回步驟b中用于制備硫酸銨清液。

d、向硫酸鉀銨晶體中加入水和作為催化劑的碳酸鉀進(jìn)行提純，得到硫酸鉀和母液，硫酸鉀進(jìn)行固液分離和烘干后，得到成品硫酸鉀，母液則返回步驟b中重復(fù)利用；其中，在加入水和催化劑進(jìn)行提純的同時(shí)加入用于消除固體硫酸鉀中有害物質(zhì)和重金屬的藥水。

本實(shí)施例中，鍛燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水洗滌，洗滌水返回步驟a中，其中，洗滌后的水中含有硫化物、氯化物和氮氧化物，硫化物可增強(qiáng)硫酸鉀銨的生成，氯化物和氮氧化物可增加氯化銨的收率。

本實(shí)施例中，所述的廢次品氯化鉀是指氯化鉀在使用后，產(chǎn)生大量含氧化鉀副產(chǎn)品的廢次品物料。由于廢次品氯化鉀是各行各業(yè)使用后的產(chǎn)物，其含有的雜質(zhì)非常多，比如有泥沙、石蠟、活性碳、藥渣、石油污物、淤泥、有害雜質(zhì)和重金屬雜質(zhì)等，因此就需要配備相應(yīng)的藥液和藥水對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝進(jìn)行除雜。

本實(shí)施例采用上述工藝后，對(duì)廢次品氯化鉀中氧化鉀的利用率達(dá)到了99.6%，硫酸鉀中氧化鉀的含量達(dá)到了52%,硫酸根47.8%,氯根0.03%,入水的溶解性100%,硫酸鉀產(chǎn)品白凈收率達(dá)到1：1.83，無(wú)游離酸，無(wú)有害物質(zhì)，無(wú)重金屬雜質(zhì)，主產(chǎn)品細(xì)粒均勻、潔白、純度高、易溶解，副產(chǎn)品氯化銨收率1：0.76，副產(chǎn)品顆粒均勻白凈無(wú)雜質(zhì),主副產(chǎn)品均為全水溶性產(chǎn)品，完全利用了廢次品中的氯化鉀，避免了廢次品物料對(duì)環(huán)境的二次污染，實(shí)現(xiàn)了廢物利用，變害為寶。

本實(shí)施例在生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)利用母液水和濃縮熱水，不僅能夠大幅降低硫酸鉀的生產(chǎn)成本，還能提高硫酸鉀的生產(chǎn)效率,反應(yīng)溫度高用時(shí)就短，例如用80度以上100度以下只需13分鐘可完成，另外本工藝經(jīng)多次生產(chǎn)，反復(fù)檢驗(yàn)后，確定生產(chǎn)流程穩(wěn)定成熟可靠，全水溶性硫酸鉀產(chǎn)品，達(dá)到了國(guó)外進(jìn)口優(yōu)質(zhì)全水溶硫酸鉀的品質(zhì)，產(chǎn)品的優(yōu)越性在使用中占盡優(yōu)勢(shì)。

實(shí)施例2

一種利用廢次品氯化鉀生產(chǎn)全水溶性硫酸鉀的方法，包括以下步驟：

a、先將廢次品氯化鉀在500℃的溫度下進(jìn)行鍛燒處理7分鐘，去除廢次品氯化鉀中的有害雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)，鍛燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水洗滌，洗滌水返回步驟a中，再將鍛燒后的廢次品氯化鉀加入到水中，并在90°C的溫度下攪拌溶解，得到氯化鉀混合液，對(duì)氯化鉀混合液過(guò)濾，得到氯化鉀清液，然后再配制相應(yīng)的藥液，并使用藥液消除氯化鉀清液中的雜質(zhì)；其中，廢次品氯化鉀在水中溶解的質(zhì)量比1：1.9。

b、將硫酸銨與水按1：1.1的質(zhì)量比在60℃的溫度下攪拌混合，得到硫酸銨混合液，然后過(guò)濾硫酸銨混合液，得到硫酸銨清液，再將氯化鉀清液與硫酸銨清液混合反應(yīng)，制得硫酸鉀銨混合液；其中，氯化鉀清液與硫酸銨清液的質(zhì)量比為1：0.95，反應(yīng)時(shí)間為50分鐘，反應(yīng)溫度為80℃。

c、對(duì)硫酸鉀銨混合液進(jìn)行固液分離，得到硫酸鉀銨晶體和氯化銨液體，將氯化銨液體濃縮，得到氯化銨晶體和含有硫酸鉀銨的余液，對(duì)得到的氯化銨晶體提純，得到成品氯化銨，然后將成品氯化銨包裝入庫(kù)，而余液則返回步驟a中。

d、向硫酸鉀銨晶體中加入水和作為催化劑的氫氧化鉀進(jìn)行提純，得到硫酸鉀和母液，硫酸鉀進(jìn)行固液分離和烘干后，得到成品硫酸鉀，母液則返回步驟b中重復(fù)利用；其中，在加入水和催化劑進(jìn)行提純的同時(shí)加入用于消除固體硫酸鉀中有害物質(zhì)和重金屬的藥水。

本實(shí)施例采用上述工藝后，對(duì)廢次品氯化鉀中氧化鉀的利用率達(dá)到了99.7%，硫酸鉀中氧化鉀的含量達(dá)到了52.2%,硫酸根47.7%,氯根0.03%,入水的溶解性100%,硫酸鉀產(chǎn)品白凈收率達(dá)到1：1.9，無(wú)游離酸，無(wú)有害物質(zhì)，無(wú)重金屬雜質(zhì)，主產(chǎn)品細(xì)粒均勻、潔白、純度高、易溶解，副產(chǎn)品氯化銨收率1：0.76，副產(chǎn)品顆粒均勻白凈無(wú)雜質(zhì),主副產(chǎn)品均為全水溶性產(chǎn)品，完全利用了廢次品中的氯化鉀，避免了廢次品物料對(duì)環(huán)境的二次污染，實(shí)現(xiàn)了廢物利用，變害為寶。

實(shí)施例3

一種利用廢次品氯化鉀生產(chǎn)全水溶性硫酸鉀的方法，包括以下步驟：

a、先將廢次品氯化鉀在1300℃的溫度下進(jìn)行鍛燒處理3分鐘，去除廢次品氯化鉀中的有害雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)，鍛燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水洗滌，洗滌水返回步驟a中，再將鍛燒后的廢次品氯化鉀加入到水中，并在100°C的溫度下攪拌溶解，得到氯化鉀混合液，對(duì)氯化鉀混合液過(guò)濾，得到氯化鉀清液，然后再配制相應(yīng)的藥液，并使用藥液消除氯化鉀清液中的雜質(zhì)；其中，廢次品氯化鉀在水中溶解的質(zhì)量比1：2。

b、將硫酸銨與水按1：1.3的質(zhì)量比在40℃的溫度下攪拌混合，得到硫酸銨混合液，然后過(guò)濾硫酸銨混合液，得到硫酸銨清液，再將氯化鉀清液與硫酸銨清液混合反應(yīng)，制得硫酸鉀銨混合液；其中，氯化鉀清液與硫酸銨清液的質(zhì)量比為1：0.95，反應(yīng)時(shí)間為90分鐘，反應(yīng)溫度為60℃。

c、對(duì)硫酸鉀銨混合液進(jìn)行固液分離，得到硫酸鉀銨晶體和氯化銨液體，將氯化銨液體濃縮，得到氯化銨晶體和含有硫酸鉀銨的余液，對(duì)得到的氯化銨晶體提純，得到成品氯化銨，然后將成品氯化銨包裝入庫(kù)，而余液則返回步驟a中。

d、向硫酸鉀銨晶體中加入水和作為催化劑的氫氧化鉀進(jìn)行提純，得到硫酸鉀和母液，硫酸鉀進(jìn)行固液分離和烘干后，得到成品硫酸鉀，母液則返回步驟b中重復(fù)利用；其中，在加入水和催化劑進(jìn)行提純的同時(shí)加入用于消除固體硫酸鉀中有害物質(zhì)和重金屬的藥水。

本實(shí)施例采用上述工藝后，對(duì)廢次品氯化鉀中氧化鉀的利用率達(dá)到了99.9%，硫酸鉀中氧化鉀的含量達(dá)到了52.4%,硫酸根47.5%,氯根0.01%,入水的溶解性100%,硫酸鉀產(chǎn)品白凈收率達(dá)到1：1.2，無(wú)游離酸，無(wú)有害物質(zhì)，無(wú)重金屬雜質(zhì)，主產(chǎn)品細(xì)粒均勻、潔白、純度高、易溶解，副產(chǎn)品氯化銨收率1：0.75，副產(chǎn)品顆粒均勻白凈無(wú)雜質(zhì),主副產(chǎn)品均為全水溶性產(chǎn)品，完全利用了廢次品中的氯化鉀，避免了廢次品物料對(duì)環(huán)境的二次污染，實(shí)現(xiàn)了廢物利用，變害為寶。