CN107324849B

CN107324849B - 一种制备硫酸钾镁肥的方法

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Publication number: CN107324849B
Application number: CN201710772053.9A
Authority: CN
Inventors: 胡勇; 甘顺鹏; 季荣; 谢超; 蒋世鹏; 郑贤福; 罗稳; 刘雨星
Original assignee: China Bluestar Changsha Design and Research Institute
Current assignee: China Bluestar Chonfar Engineering and Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2020-09-15
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: CN107324849A

Abstract

一种制备硫酸钾镁肥的方法，包括以下步骤：(1)将软钾镁矾产品与淡水按软钾镁矾︰淡水=1︰1.8～2.5的比例搅拌混合；(2)将固液混合物料置于70～80℃的恒温水浴中，保温搅拌1～2h；(3)将得到的物料70～80℃恒温过滤实现固液分离，得到固体S₁和液体L₁；(4)将液体L₁冷却至15～25℃，过滤，得到固体S₂和液体L₂；(5)将固体S₁与固体S₂混合后干燥、造粒，即得到硫酸钾镁肥产品。本发明产品质量好、颗粒大，其有效养分比例更适合花卉、果树、蔬菜、烟草等农作物，产品回收率高，生产成本较低，市场销售价格高，工艺流程简单且易于实现规模化工业生产。

Description

一种制备硫酸钾镁肥的方法

技术领域

本发明涉及一种制备钾镁肥的方法，具体涉及一种利用传统硫酸钾镁肥，通过热溶转化结晶方法制备高附加值硫酸钾镁肥产品的方法。

背景技术

硫酸钾镁肥，分子式为mK₂SO₄·MgSO₄·nH₂O，其中m=1～2，n=0～6，与传统硫酸钾产品相比，硫酸钾镁肥增加了镁中量元素，可以为植物提供更全面更均衡的养分，比较适宜蔬菜、果树、烟草、茶叶和花卉等经济作物施用。

目前市场上销售的硫酸钾镁肥分为传统钾镁肥和高品质钾镁肥两种。传统钾镁肥即我国目前生产的硫酸钾镁肥，其执行的国家标准为GB/T20937-2007，主要成分是软钾镁矾脱水系列产品，分子式为K₂SO₄·MgSO₄·nH₂O，n=4～6，适用于从盐湖卤水中提取，主要由我国新疆、青海等钾肥厂生产。其优等品要求为水溶性钾(K₂O)≥30%、水溶性镁(Mg)≥7%、水溶性硫(S)≥18%；一等品要求为水溶性钾(K₂O)≥24%、水溶性镁(Mg)≥6%、水溶性硫(S)≥16%；合格品要求为水溶性钾(K₂O)≥21%、水溶性镁(Mg)≥5%、水溶性硫(S)≥14%。由于软钾镁矾在工业上很难通过烘干的方法完全去除结晶水，因此，国产钾镁肥K₂O含量很难达到30%，一般为22%～24%。目前我国市场上在售的传统硫酸钾镁肥产品中，只有合格品(K₂O21%)和一等品(K₂O 24%)两种，主要采用盐田卤水摊晒-浮选-洗涤工艺生产，产品生产成本约为900～1000元/吨。由于K₂0含量偏低，钾镁硫养分搭配不够合理，各种忌氯作物生长效果不明显，同时由于其含有较多结晶水，使得其在气候高温潮湿的南方易结块，非密封状态下易潮解，非密封包装下保质期不超过7天，因此，国产硫酸钾镁肥的市场接受度较低，销量少，价格长期在1100～1200元/吨的低位徘徊，扣除生产成本后利润空间不大，企业的生产积极性并不高。而高品质钾镁肥K₂O含量可达35%以上，远远高于传统的国产钾镁肥，同时其拥有适量的镁、硫中量元素，其养分比例非常适合花卉、果树、烟草和蔬菜等忌氯农作物生长，用户接收度很高。以德国钾盐集团（K+S Group）生产的“红牛”品牌高品质钾镁肥为例，目前其市场价格普遍达到4500～4600元/吨，不仅比国产传统硫酸钾镁肥(约1200～1300元/吨)高，也比氯化钾(约1600～1900元/吨)和硫酸钾(约2400～3000元/吨)高，是真正的高附加值钾肥产品，市场前景十分看好。然而，虽然我国的钾肥生产企业众多，每年钾肥产量已达到800多万吨(实物量)，但产品大多是传统的氯化钾、硫酸钾和硫酸钾镁肥等，目前我国还没有出现生产高品质钾镁肥的企业及其成熟的生产工艺技术。

CN1038252公开了一种利用盐湖产出的钾镁混盐热法制取高品位软钾镁矾，但得到的产品K⁺含量也较低。张占良等发表于《内蒙古石油化工》期刊的论文《软钾镁矾结晶实验研究》中，提到利用粗制软钾镁矾制取大颗粒软钾镁矾的工艺，但其仍需要添加辅助药剂，且制得产品K⁺含量较低，不能满足需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种生产成本较低、工艺流程简单且易于实现规模化工业生产的制备硫酸钾镁肥的方法，所得硫酸钾镁肥产品质量好，颗粒大，回收率高，非密封包装下保质期较长，产品附加值高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种制备硫酸钾镁肥的方法，将含较多结晶水的软钾镁矾产品，通过加入淡水进行高温热溶转化结晶的方式，转化为含较少结晶水的钾镁矾和不含结晶水的硫酸钾及无水钾镁矾的混合物，其具体包括以下步骤：

(1)将软钾镁矾产品与淡水按软钾镁矾︰淡水=1︰1.8～2.5的质量比混合，搅拌均匀，得固液混合物；

本发明中，所述淡水为含盐质量百分比≤5%的水；

(2)将步骤(1)得到的固液混合物置于70～80℃的恒温环境中，保温搅拌1～2h；

（3）将步骤(2)得到的物料于70～80℃恒温过滤，得到固体S₁和液体L₁；

(4)将步骤(3)所得液体L₁冷却至15～25℃，过滤，得到固体S₂和液体L₂；

(5)将步骤(3)所得固体S₁与步骤(4)所得固体S₂混合后干燥、造粒，即得到硫酸钾镁肥产品。

进一步，步骤(1)中，软钾镁矾产品为烘干后产品，其离子质量组成包括K⁺ 18.89%～23.35%、Mg²⁺ 5.87%～7.26%、SO₄ ^2- 46.40%～57.37%。搅拌方式为机械搅拌，固体物料不完全溶解于液体中。

进一步，步骤(3)所述固体S₁为湿物料，其离子质量组成包括K⁺ 37.10%～40.01%、Mg²⁺ 1.23%～1.69%、SO₄ ^2- 51.12%～56.02%。液体L₁的离子质量组成包括K⁺ 4.22%～5.12%、Mg²⁺ 2.68%～3.45%、SO₄ ^2- 15.77%～18.58%。

进一步，步骤(4)中，固体S₂为湿物料，其离子质量组成包括K⁺ 18.50%～23.02%、Mg²⁺ 5.90%～6.10%、SO₄ ^2- 46.07%～54.64%。液体L₂的离子质量组成包括K⁺ 3.12%～4.30%、Mg²⁺ 3.00%～3.45%、SO₄ ^2- 15.70～19.00%。

进一步，步骤(5)所述干燥温度为280～300℃。造粒后的产品颗粒大小为1.5～5.0mm。所得硫酸钾镁肥产品的有效养分含量为水溶性钾（以K₂O质量计）≥35%，水溶性镁(以Mg质量计)≥4%,水溶性硫(以S质量计)≥17%，不含游离酸和其他有害物质。

本发明产品质量好、颗粒大，其有效养分比例更适合花卉、果树、蔬菜、烟草等农作物的生长，产品回收率高，综合生产成本低，工艺流程简单且易于实现规模化工业生产，市场销售价格比国产现有硫酸钾镁肥更高。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明说明书中，所述比例及百分比，除特别说明外，都为质量百分比。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

(1)将烘干后的离子质量组成包括K⁺ 22.12%，Mg²⁺ 6.87%，SO₄ ^2- 53.17%的软钾镁矾产品加入淡水中，软钾镁矾︰淡水质量比=1：2，一边加热一边搅拌混合，得固液混合物；

本发明中，所述淡水为含盐质量百分比≤5%的水；

(2)待固液混合物温度达到75℃时，恒温保温搅拌反应2h；

(3)将步骤（2）反应后的物料于75℃下恒温过滤，得到固体S₁和液体L₁，固体S₁为湿物料，其离子质量组成包括K⁺37.41%，Mg²⁺ 1.23%，SO₄ ^2- 51.12%，液体L₁的离子质量组成包括K⁺ 4.89%，Mg²⁺2.75%，SO₄ ^2- 16.57%；

(4)将步骤（3）所得液体L₁冷却至室温20℃，过滤，得到固体S₂和液体L₂，固体S₂为湿物料，其离子质量组成包括K⁺ 20.18%，Mg²⁺6.01%，SO₄ ^2- 47.78%，液体L₂的离子质量组成包括K⁺ 3.60%，Mg²⁺3.13%，SO₄ ^2- 16.06%；

(5)将步骤(3)所得固体S₁与步骤(4)所得固体S₂混合，280℃烘干、造粒，得到硫酸钾镁肥产品。其有效养分含量为水溶性钾(以K₂O质量计)36.67%、水溶性镁(以Mg质量计)4.11%,水溶性硫(以S质量计) 17.36%，产品K⁺回收率73.19%。

该产品平均粒径1.5mm,在气候潮湿高温地区（比如湖南8月份）非密封包装下保质期可达1个月以上。产品生产成本为1400元/吨，出厂销售价格可达3000元/吨。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

(1)将烘干后的离子质量组成包括K⁺ 18.89%，Mg²⁺ 5.87%，SO₄ ^2- 46.40%的软钾镁矾产品加入淡水中，软钾镁矾︰淡水质量比=1：1.8，一边加热一边搅拌混合均匀，得固液混合物；

(2)待固液混合物温度达到80℃后恒温保温搅拌反应1h；

(3)将步骤(2)得到的物料于80℃下恒温过滤，得到固体S₁和液体L₁，固体S₁为湿物料，其离子质量组成包括K⁺37.10%，Mg²⁺ 1.39%，SO₄ ^2- 51.45%；液体L₁的离子质量组成包括K⁺4.22%，Mg²⁺2.68%，SO₄ ^2- 15.77%；

(4)将步骤(3)所得液体L₁冷却至室温15℃，过滤，得到固体S₂和液体L₂，固体S₂为湿物料，其离子质量组成包括K⁺ 18.50%，Mg²⁺5.91%，SO₄ ^2- 46.07%，液体L₂的离子质量组成包括K⁺ 3.12%，Mg²⁺3.01%，SO₄ ^2-15.73%；

(5)将步骤(3)所得固体S₁与步骤(4)所得固体S₂混合，280℃烘干、造粒，得到硫酸钾镁肥产品。其有效养分含量为水溶性钾(以K₂O质量计)35.30%、水溶性镁(以Mg质量计)4.05%,水溶性硫(以S质量计) 17.12%，产品K⁺回收率71.63%。

该产品平均粒径为3.0mm,在气候潮湿高温地区（比如湖南8月份）非密封包装下保质期可达1个月以上。产品生产成本为1200元/吨，出厂销售价格可达3000元/吨。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

(1)将烘干后的离子质量组成包括K⁺ 23.35%，Mg²⁺ 7.26%，SO₄ ^2- 57.37%的软钾镁矾产品加入淡水中，软钾镁矾︰淡水质量比=1：2.5，一边加热一边搅拌混合；

(2)待矿浆温度达到70℃后保温搅拌反应2h；

(3)将步骤(2)得到的物料于70℃下恒温过滤，得到固体S₁和液体L₁，固体S₁为湿物料，其离子质量组成包括K⁺40.01%，Mg²⁺ 1.69%，SO₄ ^2- 56.02%，液体L₁的离子质量组成包括K⁺5.12%，Mg²⁺3.11%，SO₄ ^2- 18.58%；

(4) 将步骤(3)所得液体L₁冷却至室温25℃，过滤，得到固体S₂和液体L₂，固体S₂为湿物料，其离子质量组成包括K⁺ 23.02%，Mg²⁺6.10%，SO₄ ^2- 54.64%，液体L₂的离子质量组成包括K⁺ 4.30%，Mg²⁺3.45%，SO₄ ^2- 18.92%；

(5)将步骤(3)所得固体S₁与步骤(4)所得固体S₂混合，300℃烘干、造粒，得到硫酸钾镁肥产品，其有效养分含量为水溶性钾(以K₂O质量计)40.50%、水溶性镁(以Mg质量计)4.31%,水溶性硫(以S质量计) 19.44%，产品K⁺回收率70.81%。

该产品平均粒径达5.0mm，不易结块，在气候潮湿高温地区（比如湖南8月份）非密封包装下保质期达1个月以上。产品生产成本为1500元/吨，出厂销售价格可达3000元/吨。

Claims

1.一种制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将软钾镁矾产品与淡水按软钾镁矾︰淡水=1︰1.8～2.5的质量比混合，搅拌均匀，得固液混合物；所述软钾镁矾产品为烘干后产品，其离子的质量组成包括K⁺ 18.89%～23.35%、Mg²⁺ 5.87%～7.26%、SO₄ ^2- 46.40%～57.37%；

所述淡水为含盐质量百分比≤5%的水；

2.根据权利要求1所述的制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于，步骤(3)所述固体S₁为湿物料，其离子质量组成包括K⁺ 37.10%～40.01%、Mg²⁺ 1.23%～1.69%、SO₄ ^2- 51.12%～56.02%。

3.根据权利要求1或2所述的制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于，步骤(3)所述液体L₁的离子质量组成包括K⁺ 4.22%～5.12%、Mg²⁺ 2.68%～3.45%、SO₄ ^2- 15.77%～18.58%。

4.根据权利要求1或2所述的制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于，步骤(4)中，固体S₂为湿物料，其离子质量组成包括K⁺ 18.50%～23.02%、Mg²⁺ 5.90%～6.10%、SO₄ ^2- 46.07%～54.64%。

5.根据权利要求1或2所述的制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于，步骤(4)所述液体L₂的离子质量组成包括K⁺ 3.12%～4.30%、Mg²⁺ 3.00%～3.45%、SO₄ ^2- 15.70～19.00%。

6.根据权利要求1或2所述的制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于，步骤(5)所述干燥温度为280～300℃。

7.根据权利要求1或2所述的制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于，步骤(5)中，造粒后的产品颗粒大小为1.5～5mm。