CN106467311A - 利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，包括以下步骤：a、将废次品氯化钾加入到水中溶解，得到氯化钾混合液，对氯化钾混合液过滤，得到氯化钾清液，使用药液消除氯化钾清液中的杂质；b、将氯化钾清液与硫酸铵清液混合，制得硫酸钾铵混合液；c、对硫酸钾铵混合液进行固液分离，得到硫酸钾铵晶体；d、向硫酸钾铵晶体中加入水和催化剂进行提纯，得到硫酸钾，硫酸钾进行固液分离和烘干后，得到成品硫酸钾。本发明能够利用废次品氯化钾制备全水溶性硫酸钾，达到废物回收利用和避免环境污染的目的。

Description

利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法

技术领域

本发明涉及硫酸钾制备技术，具体地说涉及一种利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法。

背景技术

硫酸钾是一种重要的无氯钾肥，用于烟草、柑橘、茶叶、葡萄、甜菜、甘蔗等经济作物，其所含的钾元素是植物三大营养素之一，硫是植物所需的中量营养元素，尤其适用于忌氯作物，是一种多养分、用途广的肥料。此外，硫酸钾也是一种基本化工原料，在医药、玻璃及染料等行业中有广泛应用。但由于钾资源缺乏，生产量距需求量有相当大缺口，使硫酸钾在很大程度上得依赖进口，尤其是全水溶性硫酸钾。因此，研究开发硫酸钾生产工艺,全水溶性硫酸钾生产工艺，具有非常重要的现实意义。

现有技术中，通常利用硫酸铵和氯化钾为原料转化制取硫酸钾，由于硫酸钾价格远高于氯化钾，副产的含钾氯化铵可作为复混肥原料或直接使用，具有良好的经济效益和社会效益。因此，利用硫酸铵和氯化钾为原料抽取硫酸钾越来越受到重视。为此，中国专利号“201410598258.6”在2015年3月4日公开一种氯化钾与硫酸铵制取硫酸钾的方法，其技术方案为：采用两段转化工艺，通过对钾母液和铵母液组成的选择，制取氧化钾质量百分含量在50%以上的硫酸钾产品。该方法包括如下步骤：第一步，一段转化；第二步，铵钾液蒸发、冷却，分离氯化铵钾；第三步，二段转化；第四步，粗硫酸钾1次洗涤；第五步，粗硫酸钾2次洗涤；最后离心分离得到硫酸钾产品。

但以该专利为代表的现有技术，在实际应用过程中，仍然存在着如下缺陷：一、第五步中如果洗涤用水量多，则能源消耗较大,如果用水量少，则铵残留多，容易影响硫酸钾产品纯度。二、粗硫酸钾两次洗涤会带走大量的氧化钾，主产品会较多地留留在氯化铵液态中，固态后氯化铵中钾的残留过多，既减少了主产品硫酸钾的回收率，又影响了副产品氯化铵的纯度。三、第五步采用离心方式分离硫酸钾，存在着产量小和难以大规模形成高产的缺陷。四、硫酸钾制备过程中未使用催化剂，难以有效精确控制氯根和产品的纯度。五、该方法的工艺复杂，专业性太强，生产中工人不易准确有效实施工艺技能。六、现有的硫铵法(包括曼哈姆法)制得的硫酸钾的水溶性均只在88％左右，存在着容昜结垢和杂质昜形成堵塞的缺陷，不能用于大面积滴灌施肥装置、自动浇灌施肥装置、管路式浇灌施肥装置和喷咀式施肥装置。七、没有提纯氯化铵，导致氧化钾在副产品中过多残留，过低的经济效益是国内不能普及实施该技术的原因。八、该方法不能采用废次品氯化钾作为原料，导致生产成本较高，在长期竞争中难以取胜。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，本发明能够利用废次品氯化钾制备全水溶性硫酸钾，达到废物回收利用和避免环境污染的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、将废次品氯化钾加入到水中溶解，得到氯化钾混合液，对氯化钾混合液过滤，得到氯化钾清液，使用药液消除氯化钾清液中的杂质；

b、将氯化钾清液与硫酸铵清液混合，制得硫酸钾铵混合液；

c、对硫酸钾铵混合液进行固液分离，得到硫酸钾铵晶体；

d、向硫酸钾铵晶体中加入水和催化剂进行提纯，得到硫酸钾，硫酸钾进行固液分离和烘干后，得到成品硫酸钾。

所述步骤a中的废次品氯化钾在加入到水中溶解前，预先在300—1300℃的温度下进行锻烧处理3—10分钟，锻烧产生的废气经水洗涤，洗涤水返回步骤a中。

所述步骤a中的废次品氯化钾在水中溶解的质量比1：1.8—2，其溶解方式为在80°C以上的温度下搅拌溶解。

所述步骤b中硫酸铵清液的制备方法为，将硫酸铵与水按1：0.95—1.3的质量比在40—80℃的温度下搅拌混合，得到硫酸铵混合液，过滤硫酸铵混合液，得到硫酸铵清液。

所述步骤b中氯化钾清液与硫酸铵清液的质量比为1：0.95，反应时间为15—90分钟，反应温度为60—100℃。

所述步骤c中过滤硫酸钾铵混合液后还得到氯化铵液体，将氯化铵液体浓缩，得到氯化铵晶体和含有硫酸钾铵的余液，对得到的氯化铵晶体提纯，得到成品氯化铵，余液则返回步骤b中；其中，浓缩过程中产生的蒸汽水返回步骤b中用于制备硫酸铵清液。

所述步骤d中在加入水和催化剂进行提纯的同时加入用于消除固体硫酸钾中有害物质和重金属的药水。

所述步骤d中提纯后还得到母液，母液返回步骤b中重复利用。

所述步骤d中的催化剂为碳酸钾或氢氧化钾。

采用本发明的优点在于：

一、本发明采用废次品氯化钾作为制备硫酸钾的主要原料, 能够将废次品氯化钾变害为宝、减少了对环境的污染，属绿色生产工艺，物料长期较多便宜易得，在市场中有着超强的竞争力，具有节能降耗和达到无污染无排放的优点。本发明针对废弃品和低次品氯化钾的特殊性，在制备过程中采用了过滤、除杂和催化等工序，既能够有效地去除废次品氯化钾中的有害杂质和重金属，又能够完全利用废次品氯化钾中的钾含量,同时还能够制备出100%全水溶性的硫酸钾产品。且由于制得的硫酸钾产品具有100%的全水溶性性能，因此，由本方法制得的硫酸钾产品适用于任何施肥装置。与中国专利号“201410598258.6”为代表的现有技术相比，本发明还具有生产工艺简单的优点，普通工人依照该方法即可制出100%全水溶性的硫酸钾产品，在市场竞争中具有压倒性优势，适合大规模生产。

二、本发明中的废次品氯化钾在加入到水中溶解前，预先在300—1300℃的温度下进行锻烧处理3—10分钟，该方式有利于去除废次品氯化钾中的大部分有害杂质及有机杂质，同时减少后期废渣的排放，并为下一步骤提供简洁原料，进而有利于快速生产出高质量全水溶性硫酸钾。锻烧产生的废气经水洗涤，避免污染环境；洗涤水返回步骤a中，能够循环利用洗涤水，有利于节能环保。

三、本发明针对废次品氯化钾的特殊性，在步骤a中的氯化钾清液中加入了药液，在步骤d中提纯时加入了药水，通过药液和药水能够有效地去除废次品氯化钾中的有害杂质和重金属，进而有利于提高成品硫酸钾的质量。

四、本发明中，硫酸铵清液制备时通过硫酸铵与水按1：0.95—1.3的质量比在40—80℃的温度下搅拌混合而成，采用上述设置不仅能够加快硫酸铵清液的制备时间，还有利于提高硫酸铵清液的纯度。

五、本发明中氯化钾清液与硫酸铵清液的质量比为1：0.95，反应时间为15—90分钟，反应温度为60—100℃，在该条件下，能使氯化钾清液与硫酸铵清液充分完全地反应，有利于提高反应效果。

六、本发明将浓缩氯化铵液体产生的蒸汽水返回步骤b中用于制备硫酸铵清液，该方式使得在制备硫酸铵清液时，除制备第一批次时需要加水和升温外，第二批次后都使用浓缩氯化铵液体产生的温度可达80℃以上的蒸汽水, 不必再耗能加热，有利于节约生产成本。

七、本发明采用碳酸钾或氢氧化钾作为催化剂，有利于提高硫酸钾的提纯效果。另外，在催化的同时加入药水，能使药水同时被催化，能够快速消除硫酸铵晶体中的有害物质和重金属。上述方式的结合，能够提高产品的提纯效果和增加硫酸钾产品的回收率，且不增加生产成本。

八、本发明在制备硫酸钾的过程中能够得到高质量的副产品氯化铵，可广泛用于农业、工业和食品业。同时，能够对生产过程中的其它各种副产品循环利用，真正实现了无污染无排放生产。

九、本发明可转化为生产力，经反复检验，通过了中试后，并在工厂中连续循环生产，确定了该发明工艺流程稳定、成熟，具有极大的推广普及价值。

十、本发明利用废次品氯化钾作为主要原料，就能生产出顶级全水溶性硫酸钾产品，符合国家提倡和扶持的科学种植用肥，以及少水抗旱方式的植物用肥，适合现在大面积滴灌浇水等各种施肥装置，迎合未来农业用肥发展总方向。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

具体实施方式

实施例1

一种利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，包括以下步骤：

a、先将废次品氯化钾在300℃的温度下进行锻烧处理10分钟，去除废次品氯化钾中的有害杂质和有机杂质，再将锻烧后的废次品氯化钾加入到水中，并在80°C的温度下搅拌溶解，得到氯化钾混合液，对氯化钾混合液过滤，得到氯化钾清液，然后再配制相应的药液，并使用药液消除氯化钾清液中的杂质；其中，废次品氯化钾在水中溶解的质量比为1：1.8。

b、将硫酸铵与水按1：0.95的质量比在80℃的温度下搅拌混合，得到硫酸铵混合液，然后过滤硫酸铵混合液，得到硫酸铵清液，再将氯化钾清液与硫酸铵清液混合反应，制得硫酸钾铵混合液；其中，氯化钾清液与硫酸铵清液的质量比为1：0.95，反应时间为15分钟，反应温度为100℃。

c、对硫酸钾铵混合液进行固液分离，得到硫酸钾铵晶体和氯化铵液体，将氯化铵液体浓缩，得到氯化铵晶体和含有硫酸钾铵的余液，对得到的氯化铵晶体提纯，得到成品氯化铵，然后将成品氯化铵包装入库，而余液则返回步骤b中；其中，浓缩过程中产生的蒸汽水返回步骤b中用于制备硫酸铵清液。

d、向硫酸钾铵晶体中加入水和作为催化剂的碳酸钾进行提纯，得到硫酸钾和母液，硫酸钾进行固液分离和烘干后，得到成品硫酸钾，母液则返回步骤b中重复利用；其中，在加入水和催化剂进行提纯的同时加入用于消除固体硫酸钾中有害物质和重金属的药水。

本实施例中，锻烧产生的废气经水洗涤，洗涤水返回步骤a中，其中，洗涤后的水中含有硫化物、氯化物和氮氧化物，硫化物可增强硫酸钾铵的生成，氯化物和氮氧化物可增加氯化铵的收率。

本实施例中，所述的废次品氯化钾是指氯化钾在使用后，产生大量含氧化钾副产品的废次品物料。由于废次品氯化钾是各行各业使用后的产物，其含有的杂质非常多，比如有泥沙、石蜡、活性碳、药渣、石油污物、淤泥、有害杂质和重金属杂质等，因此就需要配备相应的药液和药水对整个生产工艺进行除杂。

本实施例采用上述工艺后，对废次品氯化钾中氧化钾的利用率达到了99.6%，硫酸钾中氧化钾的含量达到了52%,硫酸根47.8%,氯根0.03%,入水的溶解性100%,硫酸钾产品白净收率达到1：1.83，无游离酸，无有害物质，无重金属杂质，主产品细粒均匀、洁白、纯度高、易溶解，副产品氯化铵收率1：0.76，副产品颗粒均匀白净无杂质,主副产品均为全水溶性产品，完全利用了废次品中的氯化钾，避免了废次品物料对环境的二次污染，实现了废物利用，变害为宝。

本实施例在生产过程中循环利用母液水和浓缩热水，不仅能够大幅降低硫酸钾的生产成本，还能提高硫酸钾的生产效率,反应温度高用时就短，例如用80度以上100度以下只需13分钟可完成，另外本工艺经多次生产，反复检验后，确定生产流程稳定成熟可靠，全水溶性硫酸钾产品，达到了国外进口优质全水溶硫酸钾的品质，产品的优越性在使用中占尽优势。

实施例2

一种利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，包括以下步骤：

a、先将废次品氯化钾在500℃的温度下进行锻烧处理7分钟，去除废次品氯化钾中的有害杂质和有机杂质，锻烧产生的废气经水洗涤，洗涤水返回步骤a中，再将锻烧后的废次品氯化钾加入到水中，并在90°C的温度下搅拌溶解，得到氯化钾混合液，对氯化钾混合液过滤，得到氯化钾清液，然后再配制相应的药液，并使用药液消除氯化钾清液中的杂质；其中，废次品氯化钾在水中溶解的质量比1：1.9。

b、将硫酸铵与水按1：1.1的质量比在60℃的温度下搅拌混合，得到硫酸铵混合液，然后过滤硫酸铵混合液，得到硫酸铵清液，再将氯化钾清液与硫酸铵清液混合反应，制得硫酸钾铵混合液；其中，氯化钾清液与硫酸铵清液的质量比为1：0.95，反应时间为50分钟，反应温度为80℃。

c、对硫酸钾铵混合液进行固液分离，得到硫酸钾铵晶体和氯化铵液体，将氯化铵液体浓缩，得到氯化铵晶体和含有硫酸钾铵的余液，对得到的氯化铵晶体提纯，得到成品氯化铵，然后将成品氯化铵包装入库，而余液则返回步骤a中。

d、向硫酸钾铵晶体中加入水和作为催化剂的氢氧化钾进行提纯，得到硫酸钾和母液，硫酸钾进行固液分离和烘干后，得到成品硫酸钾，母液则返回步骤b中重复利用；其中，在加入水和催化剂进行提纯的同时加入用于消除固体硫酸钾中有害物质和重金属的药水。

本实施例采用上述工艺后，对废次品氯化钾中氧化钾的利用率达到了99.7%，硫酸钾中氧化钾的含量达到了52.2%,硫酸根47.7%,氯根0.03%,入水的溶解性100%,硫酸钾产品白净收率达到1：1.9，无游离酸，无有害物质，无重金属杂质，主产品细粒均匀、洁白、纯度高、易溶解，副产品氯化铵收率1：0.76，副产品颗粒均匀白净无杂质,主副产品均为全水溶性产品，完全利用了废次品中的氯化钾，避免了废次品物料对环境的二次污染，实现了废物利用，变害为宝。

实施例3

一种利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，包括以下步骤：

a、先将废次品氯化钾在1300℃的温度下进行锻烧处理3分钟，去除废次品氯化钾中的有害杂质和有机杂质，锻烧产生的废气经水洗涤，洗涤水返回步骤a中，再将锻烧后的废次品氯化钾加入到水中，并在100°C的温度下搅拌溶解，得到氯化钾混合液，对氯化钾混合液过滤，得到氯化钾清液，然后再配制相应的药液，并使用药液消除氯化钾清液中的杂质；其中，废次品氯化钾在水中溶解的质量比1：2。

b、将硫酸铵与水按1：1.3的质量比在40℃的温度下搅拌混合，得到硫酸铵混合液，然后过滤硫酸铵混合液，得到硫酸铵清液，再将氯化钾清液与硫酸铵清液混合反应，制得硫酸钾铵混合液；其中，氯化钾清液与硫酸铵清液的质量比为1：0.95，反应时间为90分钟，反应温度为60℃。

c、对硫酸钾铵混合液进行固液分离，得到硫酸钾铵晶体和氯化铵液体，将氯化铵液体浓缩，得到氯化铵晶体和含有硫酸钾铵的余液，对得到的氯化铵晶体提纯，得到成品氯化铵，然后将成品氯化铵包装入库，而余液则返回步骤a中。

d、向硫酸钾铵晶体中加入水和作为催化剂的氢氧化钾进行提纯，得到硫酸钾和母液，硫酸钾进行固液分离和烘干后，得到成品硫酸钾，母液则返回步骤b中重复利用；其中，在加入水和催化剂进行提纯的同时加入用于消除固体硫酸钾中有害物质和重金属的药水。

本实施例采用上述工艺后，对废次品氯化钾中氧化钾的利用率达到了99.9%，硫酸钾中氧化钾的含量达到了52.4%,硫酸根47.5%,氯根0.01%,入水的溶解性100%,硫酸钾产品白净收率达到1：1.2，无游离酸，无有害物质，无重金属杂质，主产品细粒均匀、洁白、纯度高、易溶解，副产品氯化铵收率1：0.75，副产品颗粒均匀白净无杂质,主副产品均为全水溶性产品，完全利用了废次品中的氯化钾，避免了废次品物料对环境的二次污染，实现了废物利用，变害为宝。

Claims (9)

1.一种利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、将废次品氯化钾加入到水中溶解，得到氯化钾混合液，对氯化钾混合液过滤，得到氯化钾清液，使用药液消除氯化钾清液中的杂质；

b、将氯化钾清液与硫酸铵清液混合，制得硫酸钾铵混合液；

c、对硫酸钾铵混合液进行固液分离，得到硫酸钾铵晶体；

d、向硫酸钾铵晶体中加入水和催化剂进行提纯，得到硫酸钾，硫酸钾进行固液分离和烘干后，得到成品硫酸钾。

2.如权利要求1所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤a中的废次品氯化钾在加入到水中溶解前，预先在300—1300℃的温度下进行锻烧处理3—10分钟，锻烧产生的废气经水洗涤，洗涤水返回步骤a中。

3.如权利要求1所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤a中的废次品氯化钾在水中溶解的质量比1：1.8—2，其溶解方式为在80°C以上的温度下搅拌溶解。

4.如权利要求1所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤b中硫酸铵清液的制备方法为，将硫酸铵与水按1：0.95—1.3的质量比在40—80℃的温度下搅拌混合，得到硫酸铵混合液，过滤硫酸铵混合液，得到硫酸铵清液。

5.如权利要求1所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤b中氯化钾清液与硫酸铵清液的质量比为1：0.95，反应时间为15—90分钟，反应温度为60—100℃。

6.如权利要求1或4所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤c中过滤硫酸钾铵混合液后还得到氯化铵液体，将氯化铵液体浓缩，得到氯化铵晶体和含有硫酸钾铵的余液，对得到的氯化铵晶体提纯，得到成品氯化铵，余液则返回步骤b中；其中，浓缩过程中产生的蒸汽水返回步骤b中用于制备硫酸铵清液。

7.如权利要求1所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤d中在加入水和催化剂进行提纯的同时加入用于消除固体硫酸钾中有害物质和重金属的药水。

8.如权利要求1所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤d中提纯后还得到母液，母液返回步骤b中重复利用。

9.如权利要求1所述的利用废次品氯化钾生产全水溶性硫酸钾的方法，其特征在于：所述步骤d中的催化剂为碳酸钾或氢氧化钾。