CN107382381B - 一种高品质硫酸钾镁肥的生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，包括以下步骤：(1)将淡水与浮选获得的软钾镁矾精矿按一定比例混合，加热并搅拌至软钾镁矾精矿全部溶解，得液体l₀；(2)将步骤(1)所得液体l₀过滤，得滤渣S₁和滤液l₁；(3)将步骤(2)所得滤液l₁进行等温蒸发结晶，得结晶后料浆；(4)将步骤(3)获得的结晶后料浆恒温固液分离，得固体S₂和液体l₂；(5)将步骤(4)所得固体S₂烘干脱水，即得高品质硫酸钾镁产品。本发明工艺流程简单，产品K₂O含量较传统硫酸钾镁肥大幅度提高，养分比例更合理，产品粒度大，水溶性好，非密封状态下保质期依然较长，附加值高。

Description

一种高品质硫酸钾镁肥的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种硫酸钾镁肥的生产工艺，尤其是涉及从一种利用软钾镁矾浮选精矿加工提取高品质硫酸钾镁肥的生产工艺。

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，可以为作物提供更全面更均衡的养分,较适宜蔬菜、果树、烟草、茶叶和花卉等经济作物生长。

现阶段国内硫酸钾镁肥主要成份为软钾镁钒，分子式为K₂Mg(SO₄ )₂·6H₂O，执行标准为GB/T20937-2007，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K₂0含量偏低且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，在气候潮湿闷热的南方容易发生潮解，不能长期保存，因此在钾肥市场上，国产硫酸钾镁肥的市场接受度比较低，销量有限，市场价格也不高。

目前我国硫酸钾镁肥生产方法主要采用转化-浮选-洗涤-干燥工艺，即通过加水将钾混盐原矿中的KCl、MgSO₄·7H₂O转化为软钾镁钒，再采用浮选工艺将其富集，精矿再经过洗涤、干燥后获得合格的硫酸钾镁肥产品。在硫酸钾镁肥产品市场行情较好时，新疆、青海有几家钾肥生产企业生产这种传统钾镁肥产品。但随着钾肥市场持续低迷，传统硫酸钾镁肥价格只有1100～1200元/吨，给生产企业带来严重亏损，企业的生产积极性不高，现已纷纷停产，并对工艺进行改造后转而生产硫酸钾。

但是与国产硫酸钾镁肥滞销、售价低不同的是，进口高品质硫酸钾镁却十分走俏，目前市场售价高达4600元/吨，在钾肥市场广受欢迎，用户评价高。进口硫酸钾镁肥主要是德国钾盐集团开发的“红牛”硫酸钾镁。其有效养份与国产品牌的硫酸钾镁肥产品的差异主要体现在K₂O含量上。该产品中水溶性钾(K₂O)≥40%、水溶性镁(Mg)≥3%、水溶性硫(S)≥18%，正是由于其K₂O含量高，与中量元素Mg²⁺、SO₄ ^2-养分搭配比例合理，非常适合果树、瓜类、烟草、茶叶等各种忌氯作物的生长，使得其市场价格超过硫酸钾的价格。但进口红牛硫酸钾镁产品也存在水不溶物含量高、价格偏高、不适用于滴灌施肥等缺点。

我国硫酸钾镁肥市场中有各种养分含量不同的产品，K₂O含量从21%、24%、30%、40%不等。目前国内硫酸钾镁肥市场还缺少35%K₂O的硫酸钾镁肥产品。而K₂O含量40%的硫酸钾镁肥产品也只有德国“红牛”硫酸钾镁，目前，我国还没有K₂O含量35%和40%两种新型高品质硫酸钾镁复合肥的生产技术。

近年来，文献报道了很多利用钾混盐制取钾镁肥产品的研究，如CN101412639A、CN1482102A等分别公开了利用钾混盐采用二段淡水加温转化、机械筛分除去石盐、二段淡水常温转化等技术生产传统硫酸钾镁肥，但所得产品收率低、粒度细、品位仅达硫酸钾镁肥国标GB/T20937-2007合格品要求； CN101318845A、CN101318844A等也公开了一种从钾混盐提取钾镁肥的工艺，分别采用一段淡水转化、二段淡水转化后浮选生产硫酸钾镁肥，但产品K₂O含量不高；申请号为200710034292.0的中国专利申请利用钾混盐一段淡水转化，高温（75～90℃）热溶冷却后机械筛分除去钠盐料浆的方法，得到粗颗粒（平均粒径3mm以上）钾镁肥产品，但也未解决产品K₂O含量低的问题。

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，提供一种高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，所得硫酸钾镁肥K₂O含量高、钾镁硫养分比例合理、粒度大、水溶性好、保质期长。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，包括以下步骤：

(1)将淡水与浮选获得的软钾镁矾精矿按一定比例混合，加热并搅拌至软钾镁矾精矿全部溶解，得液体l₀；

本发明中，所述淡水均为含盐量≤5wt%的水。

(2)将步骤(1)所得液体l₀过滤，得滤渣S₁和滤液l₁；

(3)将步骤(2)所得滤液l₁进行等温蒸发结晶，得结晶后料浆；

(4)将步骤(3)获得的结晶后料浆恒温固液分离，得固体S₂和液体l₂；

(5)将步骤(4)所得固体S₂烘干脱水，即得高品质硫酸钾镁产品。

进一步，步骤(1)所述软钾镁矾精矿︰淡水质量比为=1︰2.5～4.0。加热至固体软钾镁矾精矿全部溶解的温度为70～80℃。软钾镁矾精矿为湿物料或烘干后的产品，其离子质量组成包括K⁺ 16.42%～24.67%、Mg²⁺ 5.37%～7.36%、SO₄ ^2- 45.65%～55.49%。

进一步，步骤(2)所得滤渣S₁为泥沙等水不溶物，作为尾矿丢弃；所得滤液l₁的离子质量组成包括K⁺ 4.42%～6.17%、Mg²⁺ 1.37%～1.84%、SO₄ ^2- 10.63%～13.87%。

进一步，步骤(3)所述等温蒸发结晶的结晶温度为70～80℃，反应时间3～5小时。

进一步，步骤(4)所述恒温固液分离的温度为70～80℃。所述固体S₂为湿物料，主要为硫酸钾、钾镁矾和无水钾镁矾的混合物；其离子质量组成包括K⁺ 27.73%～32.83%、Mg²⁺2.70%～5.50%、SO₄ ^2- 50.48%～53.02%。所述液体l₂的离子质量组成包括K⁺ 1.71%～3.46%、Mg²⁺ 6.06%～7.09%、SO₄ ^2- 28.18%～30.10%。

进一步，步骤（5）所得液体l₂可返回前序钾混盐原矿转化为软钾镁矾工段实现循环利用。

进一步，步骤(5)所述烘干温度为280～300℃。所得高品质硫酸钾镁产品的有效养分含量为水溶性钾(以K₂O质量计) 35%～43%，水溶性镁(以Mg²⁺质量计)3.00%～6.11%、水溶性硫(以S质量计)17.16%～19.94%。

本发明工艺流程简单，产品K₂O含量高，钾镁硫养分比例更合理，产品粒度大,平均粒径0.2～0.5mm，水溶性好,水不溶物质量含量小于0.1%，气候潮湿高温地区(如湖南5月～8月)非密封状态下保质期长达1个月，附加值高。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

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。本发明中，所述淡水均为含盐量≤5wt%的水。

实施例1

本实施例包括以下步骤：

（1）某钾肥厂浮选获得的软钾镁矾精矿化学质量组成为K⁺ 16.42%、Mg²⁺5.37%、SO₄ ^2- 45.65%、其它32.56%；将该软钾镁矾精矿加入淡水中，质量比为软钾镁矾︰淡水=1︰2.5，一边搅拌，一边加热至70℃，使软钾镁矾精矿完全溶解，得液体l₀；

（2）将液体l₀过滤，得滤渣S₁和滤液l₁。滤渣S₁为泥沙等水不溶物，作为尾矿丢弃；滤液l₁的化学质量组成为K⁺ 4.69%、Mg²⁺ 1.53%、SO₄ ^2- 13.04%、其它80.74%。

（3）将滤液l₁进行80℃等温蒸发结晶操作3小时，得结晶后料浆；

（4）将结晶后料浆在80℃下恒温过滤，得固体S₂和液体l₂；固体S₂(湿基)的化学质量组成为K⁺ 32.83%、Mg²⁺ 2.70%、SO₄ ^2- 52.00%、其它12.47%；液体l₂的化学质量组成为K⁺3.46%、Mg²⁺ 6.06%、SO₄ ^2- 30.10%、其它60.38%。

（5）将固体S₂烘干，烘干温度为300℃，得高品质硫酸钾镁产品。其有效养分含量为水溶性钾(以K₂O质量计) 43%，水溶性镁(以Mg²⁺质量计)3.00%、水溶性硫(以S质量计)19.94%，产品平均粒径0.2mm，水不溶物质量含量<0.01%。气候高温潮湿地区(如湖南5月～8月)非密封状态下保质期可达1个月。

液体l₂返回前序钾混盐原矿转化为软钾镁矾工段实现循环利用。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

（1）某钾肥厂浮选获得的软钾镁矾精矿离子质量组成为为K⁺ 22.12%、Mg²⁺ 6.87%、SO₄ ^2- 53.17%、其它17.84%；将该软钾镁矾精矿加入淡水中，质量比为软钾镁矾︰淡水=1︰4.0，一边搅拌，一边加热至75℃使软钾镁矾精矿完全溶解，得液体l₀。

（2）将液体l₀过滤，得滤渣S₁和滤液l₁。滤渣S₁为泥沙等水不溶物，作为尾矿丢弃；所得滤液l₁的化学质量组成为K⁺ 4.42%、Mg²⁺ 1.37%、SO₄ ^2- 10.63%、其它83.58%。

（3）将滤液l₁进行75℃等温蒸发结晶操作4小时，得结晶后料浆；

（4）将结晶后料浆在75℃下恒温过滤，得固体S₂和液体l₂；固体S₂(湿基)的化学质量组成为K⁺ 30.93%、Mg²⁺ 4.01%、SO₄ ^2- 53.02%、其它12.04%，液体l₂的离子质量组成为K⁺2.19%、Mg²⁺ 6.87%、SO₄ ^2- 29.55%、其它61.39%。

（5）将固体S₂烘干，烘干温度为280℃，得高品质硫酸钾镁产品，其有效养分含量为水溶性钾(以K₂O质量计) 40.50%，水溶性镁(以Mg²⁺质量计)4.46%、水溶性硫(以S质量计)19.64%，产品平均粒径0.3mm，无水不溶物质量含量<0.1%。气候高温潮湿地区(如湖南5月～8月)非密封状态下保质期可达1个月。

(6)液体l₂返回前序钾混盐原矿转化为软钾镁矾工段实现循环利用。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

（1）某钾肥厂浮选获得的软钾镁矾精矿化学质量组成为K⁺ 24.67%、Mg²⁺ 7.36%、SO₄ ^2- 55.49%、其它12.48%；将该软钾镁矾精矿加入淡水中，质量比为软钾镁矾︰淡水=1︰4.0，一边搅拌，一边加热至80℃使软钾镁矾精矿完全溶解，得液体l₀；

（2）将步骤(1)所得液体l₀过滤，得滤渣S₁和滤液l₁。滤渣S₁为泥沙等水不溶物，作为尾矿丢弃；滤液l₁的化学质量组成为K⁺ 6.17%、Mg²⁺ 1.84%、SO₄ ^2- 13.87%、其它78.12%。

（3）将滤液l₁进行80℃等温蒸发结晶操作5小时，得结晶后料浆；

（4）将结晶后料浆在80℃下恒温过滤，得固体S₂和液体l₂；固体S₂(湿基)的化学质量组成为K⁺ 27.73%、Mg²⁺ 5.50%、SO₄ ^2- 50.48%、其它16.29%，液体l₂的质量组成为K⁺ 1.71%、Mg²⁺ 7.09%、SO₄ ^2- 28.18%、其它63.02%。

（5）将固体S₂烘干，烘干温度为280℃，得高品质硫酸钾镁产品，其有效养分含量为水溶性钾(以K₂O质量计)35.00%，水溶性镁(以Mg²⁺质量计)6.11%、水溶性硫(以S质量计)17.16%，产品平均粒径0.5mm，无水不溶物质量含量<0.05%。气候高温潮湿地区(如湖南5月～8月)非密封状态下保质期可达1个月。

液体l₂返回前序钾混盐原矿转化为软钾镁矾工段实现循环利用。

Claims (7)

1.一种高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将淡水与浮选获得的软钾镁矾精矿按一定比例混合，加热并搅拌至软钾镁矾精矿全部溶解，得液体l₀；加热至固体软钾镁矾精矿全部溶解的温度为70～80℃；软钾镁矾精矿为湿物料或烘干后的产品，其离子质量组成包括K⁺ 16.42%～24.67%、Mg²⁺ 5.37%～7.36%、SO₄ ^2- 45.65%～55.49%；

所述淡水均为含盐量≤5wt%的水；

(2)将步骤(1)所得液体l₀过滤，得滤渣S₁和滤液l₁；

(3)将步骤(2)所得滤液l₁进行等温蒸发结晶，得结晶后料浆；所述等温蒸发结晶的结晶温度为70～80℃，反应时间3～5小时；

(4)将步骤(3)获得的结晶后料浆恒温固液分离，得固体S₂和液体l₂；

(5)将步骤(4)所得固体S₂烘干脱水，即得高品质硫酸钾镁产品。

2.根据权利要求1所述的高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，其特征在于，步骤(1)所述软钾镁矾精矿︰淡水质量比为=1︰2.5～4.0。

3.根据权利要求1或2所述的高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，其特征在于，步骤(2)所得滤渣S₁为水不溶物，作为尾矿丢弃；所得滤液l₁的离子质量组成包括K⁺ 4.42%～6.17%、Mg²⁺1.37%～1.84%、SO₄ ^2- 10.63%～13.87%。

4.根据权利要求1或2所述的高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，其特征在于，步骤(4)所述恒温固液分离的温度为70～80℃。

5.根据权利要求1或2所述的高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，其特征在于，步骤(4)所述固体S₂为湿物料，主要为硫酸钾、钾镁矾和无水钾镁矾的混合物；其离子质量组成包括K⁺27.73%～32.83%、Mg²⁺ 2.70%～5.50%、SO₄ ^2- 50.48%～53.02%。

6.根据权利要求1或2所述的高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，其特征在于，步骤(4)所述液体l₂的离子质量组成包括K⁺ 1.71%～3.46%、Mg²⁺ 6.06%～7.09%、SO₄ ^2- 28.18%～30.10%。

7.根据权利要求1或2所述的高品质硫酸钾镁肥的生产工艺，其特征在于，步骤(5)所述烘干温度为280～300℃。