专利名称：制取钾镁矾的新方法
技术领域：
本发明涉及一种钾肥和镁肥混合肥料的制取方法。钾镁矾(即K2SO4与MgSO4的组合物)是一种重要的农用混合肥料。目前，制取钾镁矾主要有两种途径一是利用天然矿产或盐湖资源，如CN1014818B和CN 1038252B所介绍从青海硫酸盐型盐湖卤水中，经蒸发得到钾镁混盐的方法；CN1038799B介绍了将光卤石、氯化钾和芒硝混合，通过固相反应制取软钾镁矾的方法。我国此类天然矿产或盐湖资源数量有限，并且以此为原料来制取钾镁矾，大多数工艺复杂，生产周期长，产品质量受自然条件诸因素影响，不易控制，远不能满足市场需要。另一是以氯化钾和浓硫酸为原料来制取硫酸钾，以氧化镁和硫酸为原料来制取硫酸镁，再将硫酸钾和硫酸镁按一定比例混合而制得钾镁矾的所谓合成方法。由于我国钾盐资源匮乏，而直接进口硫酸钾或钾镁矾又十昂贵，因此主要是以进口氯化钾原料为主，通过合成方法制取硫酸钾，然后与硫酸镁混合制得钾镁矾混合肥料。
从氯化钾制取硫酸钾有如下两步反应工艺(1)(2)(1)步由于是放热反应，能自动进行，条件要求很低，反应进行彻底。(2)步则反应可逆性大，不易正向顺利进行，需要特殊的反应条件，是造成硫酸钾生产成本高的主要原因。
本发明的目的是提供一种利用合成方法生产硫酸钾工艺过程中的中间体硫酸氢钾与氧化镁直接反应而制取钾镁矾的新方法。
本发明的任务是通过下述技术方案来实现的在装有回流装置的反应器中加入浓度为75％～98％的硫酸和KCl含量在90％以上氯化钾固体或其溶液，其中H2SO4∶KCl＝1∶0.5～1.5(重量比)，加热反应器至40～150℃，进行反应1～6小时，然后冷却生成物到40～-5℃，使硫酸氢钾晶体析出，经过滤分离后的母液返回使用。将分离出的硫酸氢钾晶体与用量为KHSO4酸当量0.25～0.5倍的MgO含量为85％以上的氧化镁固体混合研细，在20～120℃温度下进行固相反应即制得钾镁矾产品，或者在90～120℃温度下将所得硫酸氢钾晶体配成浓度为30-80％的溶液与上述数量的氧化镁进行液相反应0.5～1小时，然后过滤，烘干析出的固体，即制得钾镁矾产品。
当所用硫酸与氯化钾的量是等当量时，最终得到的钾镁矾产品的组成为K2SO4·MgSO4。
当所用硫酸的量超过氯化钾的用量的当量，而且所过量的硫酸的量是下一步反应中所用氧化镁的当量，最终制得的钾镁矾产品的组成为K2SO4·2MgSO4。
本发明与现有技术相比，具有的优点是本发明只需利用常规方法浓硫酸和氯化钾制取硫酸钾两步反应中的第一步即由于该步反应能自动进行，产生的氯化氢可定量回收，回收得的盐酸中HCl含量可高达42％，纯度高，适用于各品级的盐酸制品。由于硫酸氢钾是呈酸性的，可以与呈碱性的氧化镁混合发生如下反应或在过量的硫酸存在下，发生如下反应上述两个反应都可自动中和完成，不仅大大简化了制备钾镁矾的工艺流程，又降低了对反应条件的要求，也就降低了生产成本。
目前市售的K2SO4·MgSO4价格为1400元/吨，而按本法生产的K2SO4·MgSO4价格为625元/吨，由此可见取得了明显的经济效益。
钾镁矾产品的质量取决于原料氯化钾和氧化镁的质量。当所用原料氯化钾中KCl的含量达90％以上，氧化镁中MgO的含量达85％以上时，本法制得的钾镁矾的质量达到国家标准。本方法同样可制取更精制的钾镁矾。
实施例1在装有回流装置和吸收气体装置的反应器中加入150份(重量，以下同)含KCl95％以上的氯化钾和100份水，加热至40～120℃，使氯化钾部分溶解，再滴加入98％的浓硫酸300份，滴加的速度以使产生的氯化氢气体逸出均匀且不冒锅为准。氯化氢气体被气体吸收装置吸收。浓硫酸滴加完后，继续加热反应2小时，使氯化氢气体逸出尽，最终得HCl含量为41％的盐酸55份。然后冷却反应溶液至20℃，使硫酸氢钾晶体析出，经过滤和离心脱去附着在晶体上的酸液，得硫酸氢钾晶体250份。取由此制得的硫酸氢钾126份，MgO含量为95％的氧化镁29份，加入到过滤得到的母液(可循环使用)114份与水108份的混合液体中，加热到110℃，反应0.5～1小时然后自然降温到90℃，趁热过滤出固体产物，并烘干得钾镁矾K2SO4·MgSO4104份，其含量和质量符合国家标准(见实施例2)。
实施例2取由用实施例1的方法所制得的硫酸氢钾230份与MgO含量为85％以上的氧化镁50份，混合该固体并研细，用40目筛过筛，将筛出物放入烘干器中以120℃烘4小时，得钾镁矾K2SO4·MgSO4产品277份。取样分析结果为K2O 33.02％、MgO 12.62％、S 19.17％、水不溶物5.6％，符合国家标准。
实施例3反应装置和操作步骤同实施例1，但取含KCl 95％的氯化钾150份，浓硫酸(98％)400份，含MgO 95％的氧化镁40份，分批加入氧化镁，以调节反应混合液的pH＝7。所得固体物经打碎烘干后制得钾镁矾K2SO4·2MgSO4510份，经取样分析结果符合国家标准。
权利要求
1.一种钾镁矾的制备方法，其特征在于在装有回流装置的反应器中加入浓度为75～98％的硫酸和KCl含量在90％以上的氯化钾固体或其溶液，其中H2SO4∶KCl＝1∶0.5～1.5(重量比)，加热反应器至40～150℃，反应进行1～6小时，然后冷却生成物到40～-5℃，使硫酸氢钾晶体析出，经过滤分离，母液返回使用，分离出的硫酸氢钾晶体与用量为KHSO4酸当量0.25～0.5倍的MgO含量为85％以上的氧化镁固体混合研细，在20～120℃温度下进行固相反应即制得钾镁矾产品，或者在90～120℃温度下将所得硫酸氢钾晶体配成浓度为30～80％的溶液与上述数量的氧化镁进行液相反应0.5～1小时，然后过滤、烘干析出的固体，即制得钾镁矾产品。
2.按照权利要求1所述的钾镁矾的制备方法，其特征在于所用硫酸与氯化钾的量是等当量时，最终制得的钾镁矾的组成为K2SO4·MgSO4。
3.按照权利要求1所述的钾镁矾的制备方法，其特征在于当所用硫酸的量超过氯化钾量的当量，所超的硫酸的量是下一步反应中所用氧化镁的当量，最终制得的钾镁矾的组成为K2SO4·2MgSO4。
全文摘要
本发明属于钾、镁混合肥料的制取方法，利用常规生产硫酸钾工艺过程中的中间体硫酸氢钾直接与氧化镁进行固相或液相反应而得到钾镁矾。由于简化了生产工艺，降低了反应条件的要求，从而大大降低了生产成本和产品的销售价格，产品质量均达到国家标准。
文档编号C01D5/12GK1155528SQ9611024
公开日1997年7月30日 申请日期1996年7月11日 优先权日1996年7月11日
发明者刘廷仰, 蒋乃燮 申请人:南开大学, 蒋乃燮