專(zhuān)利名稱(chēng)：制取鉀鎂礬的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉀肥和鎂肥混合肥料的制取方法。鉀鎂礬(即K2SO4與MgSO4的組合物)是一種重要的農(nóng)用混合肥料。目前，制取鉀鎂礬主要有兩種途徑一是利用天然礦產(chǎn)或鹽湖資源，如CN1014818B和CN 1038252B所介紹從青海硫酸鹽型鹽湖鹵水中，經(jīng)蒸發(fā)得到鉀鎂混鹽的方法；CN1038799B介紹了將光鹵石、氯化鉀和芒硝混合，通過(guò)固相反應(yīng)制取軟鉀鎂礬的方法。我國(guó)此類(lèi)天然礦產(chǎn)或鹽湖資源數(shù)量有限，并且以此為原料來(lái)制取鉀鎂礬，大多數(shù)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品質(zhì)量受自然條件諸因素影響，不易控制，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需要。另一是以氯化鉀和濃硫酸為原料來(lái)制取硫酸鉀，以氧化鎂和硫酸為原料來(lái)制取硫酸鎂，再將硫酸鉀和硫酸鎂按一定比例混合而制得鉀鎂礬的所謂合成方法。由于我國(guó)鉀鹽資源匱乏，而直接進(jìn)口硫酸鉀或鉀鎂礬又十昂貴，因此主要是以進(jìn)口氯化鉀原料為主，通過(guò)合成方法制取硫酸鉀，然后與硫酸鎂混合制得鉀鎂礬混合肥料。
從氯化鉀制取硫酸鉀有如下兩步反應(yīng)工藝(1)(2)(1)步由于是放熱反應(yīng)，能自動(dòng)進(jìn)行，條件要求很低，反應(yīng)進(jìn)行徹底。(2)步則反應(yīng)可逆性大，不易正向順利進(jìn)行，需要特殊的反應(yīng)條件，是造成硫酸鉀生產(chǎn)成本高的主要原因。
本發(fā)明的目的是提供一種利用合成方法生產(chǎn)硫酸鉀工藝過(guò)程中的中間體硫酸氫鉀與氧化鎂直接反應(yīng)而制取鉀鎂礬的新方法。
本發(fā)明的任務(wù)是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的在裝有回流裝置的反應(yīng)器中加入濃度為75％～98％的硫酸和KCl含量在90％以上氯化鉀固體或其溶液，其中H2SO4∶KCl＝1∶0.5～1.5(重量比)，加熱反應(yīng)器至40～150℃，進(jìn)行反應(yīng)1～6小時(shí)，然后冷卻生成物到40～-5℃，使硫酸氫鉀晶體析出，經(jīng)過(guò)濾分離后的母液返回使用。將分離出的硫酸氫鉀晶體與用量為KHSO4酸當(dāng)量0.25～0.5倍的MgO含量為85％以上的氧化鎂固體混合研細(xì)，在20～120℃溫度下進(jìn)行固相反應(yīng)即制得鉀鎂礬產(chǎn)品，或者在90～120℃溫度下將所得硫酸氫鉀晶體配成濃度為30-80％的溶液與上述數(shù)量的氧化鎂進(jìn)行液相反應(yīng)0.5～1小時(shí)，然后過(guò)濾，烘干析出的固體，即制得鉀鎂礬產(chǎn)品。
當(dāng)所用硫酸與氯化鉀的量是等當(dāng)量時(shí)，最終得到的鉀鎂礬產(chǎn)品的組成為K2SO4·MgSO4。
當(dāng)所用硫酸的量超過(guò)氯化鉀的用量的當(dāng)量，而且所過(guò)量的硫酸的量是下一步反應(yīng)中所用氧化鎂的當(dāng)量，最終制得的鉀鎂礬產(chǎn)品的組成為K2SO4·2MgSO4。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明只需利用常規(guī)方法濃硫酸和氯化鉀制取硫酸鉀兩步反應(yīng)中的第一步即由于該步反應(yīng)能自動(dòng)進(jìn)行，產(chǎn)生的氯化氫可定量回收，回收得的鹽酸中HCl含量可高達(dá)42％，純度高，適用于各品級(jí)的鹽酸制品。由于硫酸氫鉀是呈酸性的，可以與呈堿性的氧化鎂混合發(fā)生如下反應(yīng)或在過(guò)量的硫酸存在下，發(fā)生如下反應(yīng)上述兩個(gè)反應(yīng)都可自動(dòng)中和完成，不僅大大簡(jiǎn)化了制備鉀鎂礬的工藝流程，又降低了對(duì)反應(yīng)條件的要求，也就降低了生產(chǎn)成本。
目前市售的K2SO4·MgSO4價(jià)格為1400元/噸，而按本法生產(chǎn)的K2SO4·MgSO4價(jià)格為625元/噸，由此可見(jiàn)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
鉀鎂礬產(chǎn)品的質(zhì)量取決于原料氯化鉀和氧化鎂的質(zhì)量。當(dāng)所用原料氯化鉀中KCl的含量達(dá)90％以上，氧化鎂中MgO的含量達(dá)85％以上時(shí)，本法制得的鉀鎂礬的質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本方法同樣可制取更精制的鉀鎂礬。
實(shí)施例1在裝有回流裝置和吸收氣體裝置的反應(yīng)器中加入150份(重量，以下同)含KCl95％以上的氯化鉀和100份水，加熱至40～120℃，使氯化鉀部分溶解，再滴加入98％的濃硫酸300份，滴加的速度以使產(chǎn)生的氯化氫氣體逸出均勻且不冒鍋為準(zhǔn)。氯化氫氣體被氣體吸收裝置吸收。濃硫酸滴加完后，繼續(xù)加熱反應(yīng)2小時(shí)，使氯化氫氣體逸出盡，最終得HCl含量為41％的鹽酸55份。然后冷卻反應(yīng)溶液至20℃，使硫酸氫鉀晶體析出，經(jīng)過(guò)濾和離心脫去附著在晶體上的酸液，得硫酸氫鉀晶體250份。取由此制得的硫酸氫鉀126份，MgO含量為95％的氧化鎂29份，加入到過(guò)濾得到的母液(可循環(huán)使用)114份與水108份的混合液體中，加熱到110℃，反應(yīng)0.5～1小時(shí)然后自然降溫到90℃，趁熱過(guò)濾出固體產(chǎn)物，并烘干得鉀鎂礬K2SO4·MgSO4104份，其含量和質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)實(shí)施例2)。
實(shí)施例2取由用實(shí)施例1的方法所制得的硫酸氫鉀230份與MgO含量為85％以上的氧化鎂50份，混合該固體并研細(xì)，用40目篩過(guò)篩，將篩出物放入烘干器中以120℃烘4小時(shí)，得鉀鎂礬K2SO4·MgSO4產(chǎn)品277份。取樣分析結(jié)果為K2O 33.02％、MgO 12.62％、S 19.17％、水不溶物5.6％，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3反應(yīng)裝置和操作步驟同實(shí)施例1，但取含KCl 95％的氯化鉀150份，濃硫酸(98％)400份，含MgO 95％的氧化鎂40份，分批加入氧化鎂，以調(diào)節(jié)反應(yīng)混合液的pH＝7。所得固體物經(jīng)打碎烘干后制得鉀鎂礬K2SO4·2MgSO4510份，經(jīng)取樣分析結(jié)果符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種鉀鎂礬的制備方法，其特征在于在裝有回流裝置的反應(yīng)器中加入濃度為75～98％的硫酸和KCl含量在90％以上的氯化鉀固體或其溶液，其中H2SO4∶KCl＝1∶0.5～1.5(重量比)，加熱反應(yīng)器至40～150℃，反應(yīng)進(jìn)行1～6小時(shí)，然后冷卻生成物到40～-5℃，使硫酸氫鉀晶體析出，經(jīng)過(guò)濾分離，母液返回使用，分離出的硫酸氫鉀晶體與用量為KHSO4酸當(dāng)量0.25～0.5倍的MgO含量為85％以上的氧化鎂固體混合研細(xì)，在20～120℃溫度下進(jìn)行固相反應(yīng)即制得鉀鎂礬產(chǎn)品，或者在90～120℃溫度下將所得硫酸氫鉀晶體配成濃度為30～80％的溶液與上述數(shù)量的氧化鎂進(jìn)行液相反應(yīng)0.5～1小時(shí)，然后過(guò)濾、烘干析出的固體，即制得鉀鎂礬產(chǎn)品。
2.按照權(quán)利要求1所述的鉀鎂礬的制備方法，其特征在于所用硫酸與氯化鉀的量是等當(dāng)量時(shí)，最終制得的鉀鎂礬的組成為K2SO4·MgSO4。
3.按照權(quán)利要求1所述的鉀鎂礬的制備方法，其特征在于當(dāng)所用硫酸的量超過(guò)氯化鉀量的當(dāng)量，所超的硫酸的量是下一步反應(yīng)中所用氧化鎂的當(dāng)量，最終制得的鉀鎂礬的組成為K2SO4·2MgSO4。
全文摘要
本發(fā)明屬于鉀、鎂混合肥料的制取方法，利用常規(guī)生產(chǎn)硫酸鉀工藝過(guò)程中的中間體硫酸氫鉀直接與氧化鎂進(jìn)行固相或液相反應(yīng)而得到鉀鎂礬。由于簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了反應(yīng)條件的要求，從而大大降低了生產(chǎn)成本和產(chǎn)品的銷(xiāo)售價(jià)格，產(chǎn)品質(zhì)量均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C01D5/12GK1155528SQ9611024
公開(kāi)日1997年7月30日 申請(qǐng)日期1996年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月11日
發(fā)明者劉廷仰, 蔣乃燮 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué), 蔣乃燮