一种全水溶晶体硫酸钾生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种全水溶性硫酸钾生产工艺，包括以下方法步骤：（1）全水溶硫酸钾中间原料一：采用硫酸钾矿或含钾卤水制得硫酸钾；全水溶硫酸钾中间原料二：采用曼海姆法制得硫酸钾；（2）将全水溶硫酸钾中间原料一和全水溶硫酸钾中间原料二混合，溶解，萃取过滤除去杂质，得到硫酸钾中间溶液；（3）将硫酸钾中间溶液冷却结晶，即得全水溶硫酸钾。本发明的全水溶性硫酸钾的生产工艺，结合了现有技术中两种不同的硫酸钾原料的制备方案，可以在全水溶性硫酸钾的制备过程中直接结合于现有技术中的硫酸钾生产工艺线，升级改造过程平缓，改造成本低，有利于提高企业的经济效益，而且硫酸钾产品结晶均匀粗大，全溶于水，可作为喷滴灌肥使用。
【专利说明】
一种全水溶晶体硫酸钾生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种硫酸钾生产工艺，特别涉及一种全水溶性的硫酸钾生产工艺，属 于化工领域钾肥加工技术。
【背景技术】
[0002] 钾肥是农作物生长发育必需的三大营养因素之一，钾元素直接参与植物体内多种 酶的活动，如果植物缺少钾肥，那么植物体内物质的运输、营养成分的合成都将受到严重的 影响。最直观的表现就是植物生长缓慢，茎叶变得羸弱，易倒伏，易受虫害，使得正常种植的 植物无法达到预期的生长状况。在农业上，硫酸钾是主要的无氯钾肥，也是农作物补充所需 硫元素的重要来源。因为硫元素能够提高农作物的产量，并改善农产品的品质，所以硫酸钾 在化肥中的应用十分重要。
[0003] 目前国内硫酸钾生产工艺有两种：
[0004] -种为硫酸钾矿或含钾卤水经溶解结晶制得硫酸钾产品，该工艺生产出的硫酸钾 产品中杂质高，结晶细小，水溶性差，不能满足国内生产水溶复合肥的原料要求，更无法直 接作为喷滴灌使用。
[0005] 另一种为曼海姆法将氯化钾经高温反应制得硫酸钾产品，该产品中氯离子含量 尚，广品结晶细小，水溶性差。
[0006] 现有技术中两种方法制备得到的硫酸钾均难以满足现代化农业对于喷灌、滴灌中 化肥应用的要求标准，亟需制备全水溶性硫酸钾的工艺方法，满足现代化农业种植作业的 要求。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术中，硫酸钾生产工艺制备的硫酸钾难以实现全水 溶的特性，无法应用于喷灌、滴灌中的问题，提供一种全水溶硫酸钾生产工艺。本发明制备 的全水溶的硫酸钾肥具有良好的水溶特性，可以实现无不溶物的残留的效果，对于现代化 的农业生产中的料液的溶解具有突出的作用。
[0008] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
[0009] -种全水溶性硫酸钾生产工艺，包括以下方法步骤：
[0010] (1)全水溶硫酸钾中间原料一:采用硫酸钾矿或含钾卤水制得硫酸钾。
[0011] 全水溶硫酸钾中间原料二:采用曼海姆法制得硫酸钾。
[0012] (2)将全水溶硫酸钾中间原料一和全水溶硫酸钾中间原料二混合，溶解，萃取过滤 除去杂质，得到硫酸钾中间溶液。
[0013] ⑶将硫酸钾中间溶液冷却结晶，即得全水溶硫酸钾。
[0014] 本发明的全水溶性硫酸钾的生产工艺，结合了现有技术中两种不同的硫酸钾原料 的制备方案，可以在全水溶性硫酸钾的制备过程中直接结合于现有技术中的硫酸钾生产工 艺线，升级改造过程平缓，改造成本低，有利于提高企业的经济效益。
[0015] 同时，本发明制备的硫酸钾产品属于全水溶性的硫酸钾产品，而且属于全水溶结 晶体硫酸钾成分，纯度高。在喷灌、滴灌中应用的时候，化肥的溶解特性好，不堵塞喷头/滴 灌喷嘴，对于现代化自动化农业生产具有重要意义。由于全水溶硫酸钾是结晶型的全水溶 硫酸钾，还可以进一步的应用于其他精细化工领域作为原料使用。更进一步的，作为复合肥 的混合制备原料应用，也具有极大的潜力。
[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0017] 1.本发明的工艺将现国内采用以硫酸钾矿或含钾卤水制得的硫酸钾和曼海姆法 制得的硫酸钾进一步经溶解、萃取除杂提纯，所生产出的晶体硫酸钾中K 20多52%，且产品 结晶均匀粗大，全溶于水。
[0018] 2.本发明工艺生产制备得到的硫酸钾具有纯度极高的特点，相应的产品既可作为 喷滴灌肥直接使用，也可作为水溶肥生产原料。
【附图说明】：
[0019] 图1是本发明的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合更具体的分析说明，解释本发明的技术方案在应用中可以具有的某些特 性，便于本领域技术人员理解本发明的技术方案，也同时提出本发明技术方案的部分变形/ 优选的实施方式。
[0021 ]本发明的全水溶性硫酸钾生产工艺，在步骤（1)中，采用硫酸钾矿或含钾卤水制得 硫酸钾中间原料一的时候，具体的制备工艺如下:如果选用硫酸钾矿，按照常规方法进行硫 酸钾的加工制备全水溶硫酸钾中间原料一；如果选用含钾卤水，则将如含钾卤水加入硫酸 盐，浓缩，析出晶体，得到全水溶硫酸钾中间原料一。
[0022] 进一步，具体的在步骤（1)中，当选用硫酸钾矿的时候，将硫酸钾矿溶解，分散，过 滤，收集滤液作为全水溶硫酸钾中间原料一。
[0023] 进一步，所述的含钾卤水是指液态含钾资源，如井盐苦卤、富钾盐湖卤水或海盐苦 卤，可以是以上三种之一，也可以是多种的混合液。
[0024] 进一步，所述的全水溶硫酸钾中间原料一的钾含量多48% (以Κ20计）。硫酸钾中间 原料一的来源主要是基于一般的硫酸钾矿或者含钾卤水制备得到的，其中钾元素的含量有 限，控制基本的钾含量水平在48%以上，既保证加工过程中原料的易处理和可实现特性，并 保证加工过程中原料的消耗量控制在适宜的水平之内。
[0025]进一步，所述生产工艺，在步骤（1)中，采用曼海姆法制备硫酸钾中间原料二的时 候，使用的原料是浓硫酸和氯化钾，其中浓硫酸的浓度多98%，控制硫酸与氯化钾的摩尔比 例为1.02-1.1: 1。保证浓硫酸的摩尔量略微过量，促进反应的进行与转化，提高反应的转化 率，避免反应中的氯离子混入硫酸钾中间原料二。优选的，可以在制备得到硫酸钾中间原料 二以后向其中加入碳酸盐中和多余的硫酸、硫酸氢根离子，得到硫酸钾纯品。
[0026] 进一步，所述的全水溶硫酸钾中间原料二的钾含量多50 % (以Κ20计）。曼海姆法制 备的硫酸钾中间原料二具有较高的纯度，在加工处理的过程中，控制反应的工艺参数，可以 更好的提高原料的纯度，为制备全水溶性的硫酸钾提高更好的保障条件。
[0027] 进一步，所述的步骤(2)中，萃取过滤除去杂质时，加入的试剂A进行萃取，该试剂 可以萃取除去硫酸钾中大部分的杂质成分，避免杂质成分混合在硫酸钾溶液中，提高溶液 的纯净度，也促进后续的结晶析出，提高结晶析出产品的品质等级。所述的试剂A是(2-乙基 己基)磷酸、（2-乙基己基)膦酸单（2-乙基己基）脂和环烷酸中的任意一种或几种组成的混 合物。其中，（2-乙基己基)膦酸单(2-乙基己基)脂也写作2-乙基己基膦酸单2-乙基己基脂。 (2-乙基己基)磷酸也写作:2_乙基己基磷酸。最好是上述的试剂A中含有重量份比例的以下 成分组成：1-3份(2-乙基己基)磷酸，1-5份(2-乙基己基)膦酸单(2-乙基己基)脂和1-3份环 烧酸。
[0028] 进一步，所述的步骤(2)中，过滤时使用的是压滤机进行过滤，优选使用高精度加 压压滤机。过滤能够实现固液的高效分离，达到除去杂质成分，不但包括了混合在硫酸钾中 的杂质，还包括了制备硫酸钾过程中引入的干扰性的固体杂质。
[0029] 进一步，所述的步骤(3)中，冷却结晶的过程中加入晶种，促进硫酸钾结晶。所述的 晶种是硫酸钾晶体，优选微型硫酸钾结晶颗粒，能够有效的促进硫酸钾的结晶体生成，加快 硫酸钾晶体的生成，提高效率。
[0030] 进一步，所述的钾矿为明矾石矿。明矾石矿中一般富含明矾石成分，主要是以含 钾、钠、铝硫酸盐矿物为主要组分的非金属矿产，一般经过简单的浮洗法加工即可制备得到 硫酸钾肥，并伴生硫酸铝。
[0031] 进一步，所述的全水溶性硫酸钾中，水不溶物<0.05%，优选水不溶物<0.03%。 [0032] 进一步，所述的全水溶性硫酸钾中，氯根<0.1 %，优选氯根<0.05%。
[0033] 进一步，所述的全水溶性硫酸钾中，水份<3%，优选水分<1%。
[0034] 进一步，步骤（1)中，全水溶硫酸钾中间原料二具体的制备方法可以优选以下方 案:硫酸和氯化钾，在曼海姆反应炉中升温到510_560°C反应，最好是520-550°C反应，制备 得到硫酸钾中间原料二。优选其中钾含量:K 20多50 %。
[0035] 进一步，步骤(2)中，硫酸钾中间原料一和硫酸钾中间原料二混合后，加热到100-120°C，使物料溶解。适当的升温促进物料的溶解反应，有利于加快反应的速度，提高生产效 率，也可以使得物料混合得更加的充分可靠，得到的料浆的品质更佳。
[0036] 下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本 发明的范围。
[0037] 实施例1
[0038]如图1所述的全水溶晶体硫酸钾生产工艺，首先采用以硫酸钾矿或含钾卤水制得 的硫酸钾(K20彡48%)和曼海姆法制得的硫酸钾(Κ20>50%)为原料，经高温溶解（100-120 °C )，萃取过滤除杂，再经冷却结晶后制全水溶晶体硫酸钾产品。
[0039] 实施例2
[0040]采用与实施例1相类似的工艺，首先以硫酸钾矿或含钾卤水制得的硫酸钾(K20多 48%)为中间原料一，加工过程中选用的钾矿为明矾石矿;然后采用曼海姆法制得的硫酸 钾，以98%的浓硫酸为原料，和0.98倍摩尔量的氯化钾，在曼海姆反应炉中升温到540°C反 应，制备得到硫酸钾中间原料二，纯度为K 20多50 %。将100kg的硫酸钾中间原料一和100kg 的硫酸钾中间原料二，混合，在反应釜中加热到100-120 °C高温，使物料全部充分溶解。然后 加入萃取剂进行萃取，萃取使用的试剂A是由以下成分组成:2份(2-乙基己基)磷酸，3份(2-乙基己基)膦酸单（2-乙基己基）脂和2份环烷酸配制而成的。萃取过滤除杂完成后，再经冷 却结晶后制全水溶晶体硫酸钟广品。
[0041 ]本实施例中的钾矿还可以选用其他的含钾矿石，一般优选使用钾含量较高的钾矿 石。
[0042] 实施例3
[0043]采用与实施例1相类似的工艺，首先以硫酸钾矿或含钾卤水制得的硫酸钾(K20多 48%)为中间原料一，加工过程中选用的钾矿为井盐苦卤；然后，采用曼海姆法制得的硫酸 钾，以98 %的浓硫酸为原料，和0.98倍当量的氯化钾，在曼海姆反应炉中升温到550°C反应， 制备得到硫酸钾中间原料二，纯度为K 20多50 %。将100kg的硫酸钾中间原料一和100kg的硫 酸钾中间原料二，混合，在反应釜中加热到100-120 °C高温，使物料全部充分溶解。加入萃取 剂进行萃取，萃取过滤除杂，再经冷却结晶后制全水溶晶体硫酸钾产品。
[0044]井盐苦卤属于常见的液态含钾资源之一，本实施例使用的是市面上销售的井盐苦 卤品种，当然本发明的全水溶硫酸钾肥制备工艺也可以用富钾盐湖卤水和海盐苦卤代替。
[0045] 测试分析1
[0046] 对于本发明实施例1-3制备得到的全水溶硫酸钾产品和两款现有的常规硫酸钾产 品、市售的全水溶硫酸钾肥进行对比分析，结果如下。
[0047] 表1硫酸钾肥产品测试分析结果
[0050] *作为比较的全水溶硫酸钾来自于市售的全水溶硫酸钾
[0051 ]由表1可见，本发明的全水溶硫酸钾产品不但硫酸钾含量较高，明显优于一般的硫 酸钾化肥，而且产品的形貌较好，其中所含有的杂质成分极少，氯离子的残留量也极低，满 足现代化农业使用的喷灌、滴灌的化肥性质要求，并且由于氯离子含量极低更适合作为无 氯化肥的应用于不喜氯离子的农作物种植。
[0052]测试分析2
[0053]将本发明实施例1-3制备得到的全水溶硫酸钾产品和两款现有的常规硫酸钾产 品、市售的全水溶硫酸钾肥应用于滴灌农场，进行长期测试(半年时间），对比分析全水溶硫 酸钾肥对于滴灌管道是否存在堵塞问题，结果如下。
[0054] 表2农场测试结果
[0056]由表2的测试结果可见，使用本发明的全水溶性硫酸钾的滴灌系统能够更好的保 持长期稳定性，避免不必要的喷头堵塞，同时在长期试验中，还可以看出本发明的全水溶硫 酸钾肥对于管道内部的沉积物的积累也有很好的抑制作用，表明本发明的全水溶硫酸钾肥 不易析出沉积物，对于喷灌、滴灌系统的管道的长期稳定具有良好的促进作用。
【主权项】
1. 一种全水溶性硫酸钾生产工艺，包括以下方法步骤： (1) 全水溶硫酸钾中间原料一:采用硫酸钾矿或含钾卤水制得硫酸钾； 全水溶硫酸钾中间原料二:采用曼海姆法制得硫酸钾； (2) 将全水溶硫酸钾中间原料一和全水溶硫酸钾中间原料二混合，溶解，萃取过滤除去 杂质，得到硫酸钾中间溶液； (3) 将硫酸钾中间溶液冷却结晶，即得全水溶硫酸钾。2. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，在步骤（1)中，采用硫酸钾 矿或含钾卤水制得硫酸钾中间原料一的时候，具体的制备工艺如下： 如果选用硫酸钾矿，按照常规方法进行硫酸钾的加工制备全水溶硫酸钾中间原料一； 如果选用含钾卤水，则将如含钾卤水加入硫酸盐，浓缩，析出晶体，得到全水溶硫酸钾 中间原料一。3. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，在步骤（1)中，当选用硫酸 钾矿的时候，将硫酸钾矿溶解，分散，过滤，收集滤液作为全水溶硫酸钾中间原料一。4. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，所述的含钾齒水是指液态 含钾资源。5. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，全水溶硫酸钾中间原料一 的钾含量彡48%。6. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，全水溶硫酸钾中间原料二 的钾含量彡50%。7. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，所述的步骤(2)中，萃取过 滤除去杂质时，加入的试剂A进行萃取;所述的试剂A是(2-乙基己基)磷酸、（2-乙基己基)膦 酸单(2-乙基己基)脂和环烷酸中的任意一种或几种组成的混合物。8. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，过滤时使用的 是压滤机进行过滤。9. 如权利要求1所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，所述的步骤(3)中，冷却结 晶的过程中加入晶种。10. 如权利要求9所述全水溶性硫酸钾生产工艺，其特征在于，所述的晶种是硫酸钾晶 体。
【文档编号】C05D1/02GK106044802SQ201610667990
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月15日 公开号201610667990.3, CN 106044802 A, CN 106044802A, CN 201610667990, CN-A-106044802, CN106044802 A, CN106044802A, CN201610667990, CN201610667990.3
【发明人】尹家勇, 彭凌云, 周先花
【申请人】四川蓥峰实业有限公司