一種通氨精制氯化銨制取硫酸鉀的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]—種通氨精制氯化銨制取硫酸鉀的方法本發(fā)明屬于一種生產(chǎn)硫酸鉀的方法，具體涉及一種通氨精制氯化銨制取硫酸鉀的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫酸鉀是一種重要的無氯鉀肥，大量用于煙草、柑桔、西瓜、茶葉、葡萄、甜菜、甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物。此外，還用于制造過硫酸鉀、鉀明礬、鉀水玻璃和碳酸鉀等。在醫(yī)藥、玻璃、染料等行業(yè)中也有廣泛應(yīng)用。
[0003]目前世界上硫酸鉀的生產(chǎn)方法主要有曼海姆爐法、復(fù)分解法、締置法及鉀礦綜合利用方法。硫酸鉀有一半以上是由天然鉀礦加工制成的。氯化鉀與含硫酸根的原料(如硫酸、硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸亞鐵等)經(jīng)復(fù)分解制取硫酸鉀(稱復(fù)分解法)是一種十分重要的方法。復(fù)分解法工藝比曼海姆爐法的設(shè)備投資少，操作溫度低，但是，硫酸鉀產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本隨原料和工藝的不同而有較大差異，普遍存在直接生產(chǎn)出硫酸鉀其K20含量低、需要經(jīng)過精制提純K20含量方可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，鉀利用率通常在78-88 %的問題。
[0004]CNl 240195A公開了一種用氯化鉀與硫酸銨制取硫酸鉀的方法，用氯化鉀、硫酸銨飽和溶液混合攪拌反應(yīng)，后又加入NH4HC03，過濾得粗硫酸鉀，再將粗硫酸鉀加入KCl溶液中進(jìn)行二次反應(yīng)，過濾分離得精硫酸鉀，氯化銨鉀含K20量高，使鉀利用率在80 %。
[0005]CNl 220249A公開了一種硫酸銨兩步轉(zhuǎn)化制取硫酸鉀的方法，其特點是在硫酸銨水溶液中加入氯化鉀，冷卻分離得到晶體硫酸鉀銨和母液I;晶體硫酸鉀銨加入濃KCl溶液中，分離，得晶體硫酸鉀和母液II;洗滌晶休硫酸鉀后，干燥晶體得硫酸鉀產(chǎn)品，洗液送KCl溶槽;母液I經(jīng)蒸發(fā)，濃縮后，與磷肥造粒成氮磷鉀三元復(fù)合肥;母液II送回第一轉(zhuǎn)化器中循環(huán)使用，鉀轉(zhuǎn)化率在81—85 %。
[0006]CNl 144772A公開了一種冷鹽析循環(huán)法硫酸鉀生產(chǎn)工藝，主要是通過將氯化鉀加入母液II中產(chǎn)出硫酸鉀，取得的母液I中加入硫酸銨，經(jīng)冷凍冷鹽析結(jié)晶取出氯化銨，取得母液II循環(huán)返回反應(yīng)工藝過程，鉀轉(zhuǎn)化率高。
[0007]CN 103803586 A公開了一種分段濃縮的硫酸鉀的生產(chǎn)方法，主要包括如下步驟:按比例將水或母液、氯化鉀、酸銨加入反應(yīng)釜中，攪拌升溫，充分復(fù)分解反應(yīng);將反應(yīng)液輸送至第一工序段的濃縮器中進(jìn)行濃縮，濃縮出蒸餾水;將第一工序段得到的濃縮液在結(jié)晶釜內(nèi)降溫結(jié)晶出硫酸鉀，再經(jīng)過離心、干燥、包裝得硫酸鉀產(chǎn)品；將第一工序段得到的離心母液輸送至第二工序段的濃縮器繼續(xù)進(jìn)行濃縮，濃縮出蒸餾水;將第二工序段得到的濃縮液輸送至結(jié)晶釜內(nèi)結(jié)晶出氯化銨鉀，再經(jīng)過離心脫水后包裝即得副產(chǎn)品氯化銨鉀。本發(fā)明采用了分段濃縮、控溫結(jié)晶，精簡了硫酸鉀精制提純的步驟，提高鉀利用率至92%以上。
[0008]上述制取硫酸鉀方法中，都存在諸多缺點與不足，歸納起來主要是①工藝過程中，必須添加輔助原料才能使得硫酸鉀產(chǎn)品質(zhì)量合格，成本高;②工藝過程沒有閉路循環(huán)，不同環(huán)節(jié)有排放，環(huán)境污染，原材料消耗增加;③制備副產(chǎn)品氯化銨，氧化鉀含量高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，;④整個工藝過程氯化鉀轉(zhuǎn)化率偏低，不能與硫酸鉀的主要生產(chǎn)方法曼海姆爐法鉀高轉(zhuǎn)化率相媲美，原材料消耗高，經(jīng)濟(jì)性差。因此，要尋找一種產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，原材料品種少且消耗低，鉀轉(zhuǎn)化率高，經(jīng)濟(jì)效益好的生產(chǎn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種硫酸鉀純度高，無污染，氧化鉀轉(zhuǎn)化率高的通氨精制氯化銨制取硫酸鉀的方法
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0011](—)、起始反應(yīng)階段:
[0012]將硫酸銨與95°C?98°C熱水按照重量比為1:(I?1.10)混合，并且攪拌完全溶解；將氯化鉀95°C?98°C熱水按照重量比為I: (2?2.10)混合，并且攪拌完全溶解;將氯化鉀熱溶液緩緩加入具有攪拌、60?90°C下的硫酸銨溶液中，進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)I?2小時。其中硫酸銨:氯化鉀摩爾比為I: 1.715?1.725。反應(yīng)機(jī)理如下:
[0013]2(m+l)KCl+(m+l)(NH4)2SO4=IiiK2SO4.(NH4)2S04+2(mNH4Cl.KCl)
[0014]反應(yīng)完畢后，反應(yīng)液冷卻至35?45°C，時間控制在30?40min，固溶體mK2S04.(NH4)2S04析出，測母液比重d=l.1630?1.1673為合格的料漿液，并去固液分離一進(jìn)行固液分離，固體粗硫酸鉀去進(jìn)一步硫酸鉀精制，母液I去制取氯化銨；
[0015](二)、產(chǎn)品閉合循環(huán)階段:
[0016](I)精制硫酸鉀制備
[0017]粗硫酸鉀是以固溶體mK2S04.(NH4)2S04形式存在，K20%質(zhì)量含量在40%?45%間，要想得到符合農(nóng)用硫酸鉀質(zhì)量含量Κ20% 2 50%要求的產(chǎn)品，必須將1111(2304.(NH4)2SO4與KCl水溶液再次進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)，使粗硫酸鉀中硫酸銨充分轉(zhuǎn)化為K2SO4,反應(yīng)式表示如下:
[0018]InK2SO4.(NH4)2S04+2KC1 = (m+1 )K2S04+2NH4C1
[0019]按粗硫酸鉀與氯化鉀的重量比為1: (0.30?0.37)計，將粗硫酸鉀與氯化鉀溶液混合，其中氯化鉀溶液質(zhì)量含量為14%?20%，在帶攪拌的反應(yīng)器中將混合液加熱到60?90°C進(jìn)行硫酸鉀精制反應(yīng)，時間控制在50?80min，反應(yīng)終了，料漿液冷卻至35?45°C，冷卻結(jié)晶30?40min，料漿液去固液分離二進(jìn)行固液分離，母液Π去復(fù)分解反應(yīng)工序，濕的精制硫酸鉀經(jīng)干燥為硫酸鉀產(chǎn)品；
[0020](2)中間反應(yīng)
[0021]母液I中主要含氯化鉀、氯化銨，為了得到氯化銨含量較高的中間產(chǎn)品，同時使得氧化鉀回收率提高，就要加入硫酸銨進(jìn)行中間反應(yīng)，使母液中的氯化鉀與硫酸銨充分反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氯化銨和硫酸鉀，反應(yīng)機(jī)理如下:
[0022]2(mNH4Cl.KCl) + (NH4)2S04= 2(m+l)NH4C1+K2S04
[0023]硫酸銨的加料量按硫酸鉀:硫酸銨=I:(0.78?0.84)質(zhì)量計；
[0024]為了達(dá)到有利于氯化銨析出的配料點，在母液I中除加入硫酸銨外，還要加入通氨精制工序返回循環(huán)的固體硫酸鹽來調(diào)整。
[0025]中間反應(yīng)控制溫度在75?95°C;反應(yīng)時間40?90min;出料母液比重d= 1.1980?
1.2016為合格的料漿液;去固液分離三，在保溫下進(jìn)行熱過濾固液分離，得中間循環(huán)產(chǎn)品，取此產(chǎn)品全部返回復(fù)分解反應(yīng)工序，過濾母液m去粗氯化銨制備；
[0026](3)粗氯化銨制備
[0027]母液ΙΠ在蒸發(fā)釜中進(jìn)行蒸發(fā)水分濃縮，蒸發(fā)水量為母液質(zhì)量的20%?25%，合格漿料進(jìn)而冷卻至-5?5°C下，冷卻結(jié)晶30?60min。冷卻結(jié)晶合格產(chǎn)物去固液分離四進(jìn)行分離，分離后的母液IV返回復(fù)分解反應(yīng)工序循環(huán)利用，固體粗氯化銨去通氨精制氯化銨工序；
[0028](4)通氨精制氯化銨
[0029]粗氯化銨制品中含有(K，NH4)2S04質(zhì)量含量近35?45 %左右，為了獲得氯化銨純度高的產(chǎn)品，提高氧化鉀轉(zhuǎn)化率，必須對其進(jìn)行精制。
[0030]氯化鉀與硫酸銨復(fù)分解四元體系相圖在氨存在下(K，NH4)2S04結(jié)晶區(qū)明顯增大，說明對(K，NH4)2S04鹽析作用明顯。溶液中有氨溶解時，氨對KCl ,K2SO4、(NH4)2SO4均有不同程度的鹽析作用，但對NH4Cl則起鹽溶作用。隨著氨水濃度的提高，鹽析率及鹽溶率不同程度增加，氨水濃度達(dá)40g/100g水時，K2SO4的鹽析率可達(dá)97.8%, (NH4)2SO4的鹽析率達(dá)78.5%,而NH4Cl的鹽溶率達(dá)49.2%。
[0031 ]經(jīng)分離(六)分離的含氨母液V與粗氯化銨按重量比1:(0.26-0.33)投入通氨精制釜內(nèi)，在溫度20?50°C、攪拌條件下，緩緩?fù)ㄈ胙h(huán)氨氣(新鮮氨氣補(bǔ)充)進(jìn)行鹽析和鹽溶作用，通氨時間60?90min直到溶液中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)(15 %?20 % )停止通氨，合格的料漿經(jīng)固液分離五進(jìn)行固液分離，固體