软钾镁矾和KCl交互反应制取硫酸钾的工艺实验研究

1、钾混盐和 KCl 交互反应制取硫酸钾的 工艺实验研究张占良 索智录（青海中信国安科技发展有限公司，青海格尔木816000）摘要：本文主要介绍钾混盐通过转化制得低品位的软钾镁矾后，与 KCl 配料复分解转化制取硫酸钾的工艺过程。 关键词：钾混盐；软钾镁矾；硫酸钾；交互反应；工艺实验 1 前言硫酸钾是一种优质肥料， 是钾肥中的重要品种， 特别适合于诸多 忌氯经济作物的施用。 硫酸钾又是一种重要的化工原料， 无机化工中 用做制造碳酸钾、钾明矾等钾盐的原料，玻璃工业用作澄清剂，医药 行业用作缓泻剂， 食品工业用作添加剂， 以及用于生化实验中的血液 蛋白检验等。从目前国内硫酸钾的供需情况看， 硫酸钾仍需

2、大量进口。东台吉乃尔盐湖卤水属于硫酸镁亚型， 其在晒制过程分离氯化钠 后，主要析出软钾镁矾，其中还伴生有大量的硫酸镁、氯化钠和少量 的氯化镁等盐（下文将其称为钾混盐） 。所以，在这种情况下，如果 充分利用钾混盐中的硫酸镁与氯化钾配料复分解转化制取硫酸钾应 该是比较经济、切实可行的。因此，在有限的资源条件下，合理开发 硫酸钾产品是我们相关工作者的重要任务。2 以钾混盐与氯化钾制取硫酸钾的相图分析2.1 基本理论MgSO和KCI加水配料发生如下复分解反应：MgS4+2KCI= K2SG+MgC2根据有关平衡数据作25C下K+、Mg/SQ2-、Cl- H2O的四元体 系相图，如图1。酣 9 MMTL

3、 5CUH2D体系（2膻稳走相團图1中有关平衡数据（J值）见表1。表1物料平衡数据物料点2K+Mg2+SO42-2Cl-H2OA100001000B100010000C01001000700Q44.755.317.882.21775P50501000300E1486198113402.2以钾混盐与氯化钾制取硫酸钾的相图分析钾混盐的组成点在图1中为M点，其组成见表2。M点落在软 钾镁矶相区。根据相图可知，析出硫酸钾的干基图条件是系统点必须 洛在B区。如果M点和A点按一定比例配料，总物料点在 MA线段的连线 上，因此配料范围应在 MA与B区相交的部分。配料点的确定应该 以反应进行最充分，得到的固相

4、硫酸钾最多，同时液相中的氯化镁含 量也最大，硫酸钾的回收率最高为依据。因此，M、A点的配料点确定在点，但从图1中我们不难看出，Q线很短。为了能够提高硫酸钾的产量，我们考虑先将 M点进行转化。因 为，M点在软钾镁矶相区，在转化过程中固相点在 MP的连线上，且 最终可以达到P点，液相点在PM线段的延长线上，且与共饱线 QE 相交于E1点。从相图上可以看出，当P点与A点进行配料时，且控 制配料点在T点时，TQ线段长度远远大于Q线段的长度。在实际生产当中，如果将 M点完全转化为P点需要两步转化， 为避免工艺流程的冗长，我们通过一次转化，尽可能将M点向P点靠近。在本次实验当中，一转过程中返入 L2及L1

5、、L2混合液蒸发所 得固体，一次转化的新生固相点落在图1中的M1点，我们用M1与A 点进行配料，并将配料点确定在T2点，T2Q线段长度也远远大于T1Q 线段的长度。表2: M点组成及J值项目K+Mg2+SQ42-Cl-单位组成6.06.1219.8927.66%J值23.3676.6434.6765.333 工艺流程简介钾混盐和水按照一定比例配比后，在常温度条件下进行一次转 化反应（后称一转反应），料浆用60目筛筛分，筛上物（S上）主要 为氯化钠弃去，筛下料浆经过离心分离后，液体（Li）与二转液体（L2） 混合后打到盐田蒸发，滤饼（S下）为品位较低的软钾镁矶（其中&SQ% MgS盼 1.45

6、）;KCl用水溶解后，将一转S下加入其中，常温下搅拌反应1h后进 行固液分离，固体即为硫酸钾产品，液体（L2）部分返回一次转化进 行循环使用，剩余的L2与Li混合后打到盐田蒸发，析出固体返回一 转反应，析盐后母液为氯化镁的饱和液，可做镁盐化工的优质原料， 工艺流程简图见图2。图2:工艺流程简图4 实验数据通过多次循环实验，系统稳定后的实验数据见表 3:表3:实验数据进、出物料数量含量（S：%； L: g/l)备注2+Mgsq2-Cl-原矿2000g66.1219.8927.66进料中进 料HHO1000ml的L2、L21000ml81.27820.81343.235138.046S1、S2S2

7、47g18.131.223.0845.69为上次S778g18.324.5619.8132.37反应二出 料S上706g3.430.995.8249.46转液及S下1313g18.474.5330.5315.38母液蒸Li2420ml49.31247.13664.816195.714发析矿进料S下700.5g18.474.5330.5315.38H01520mlKCI170g分析纯出产品218g41.20.3650.720.55料1 21820ml69.16316.52853.42198.723工段转二转5 结论5.1 通过在一转时返入二转母液及剩余母液蒸发所得固体，在整个反应过程中的物料消耗

8、指标为，以生产一吨K2SO4 (0=49.27%)湿产品计：耗水量： 9.4198M3H20/t K2S04耗矿量：4.8946t钾混盐/t K2SO4KCl 消耗量： 0.7798tKCl/t K2S045.2 在一转反应过程中，当固液比按 1： 0.65 进行配比反应时，纯水 与二转母液的比例， 要按返入母液蒸发所得固体中氯化钾的含量而适 当调整。在返入母液蒸发所得固体中氯化钾的含量一定的情况下， 纯 水加入量少，筛上钾含量将会偏高；纯水加入量多，产率将会下降；5.3 在二转反应过程中，固液比的控制较为重要，加水量少，产品中 将会有氯化钾及钠钾芒硝生成，而影响产品质量；加水量多，产率将 会下降；5.4降低一转筛下物料中氯化钠的含量，有利于提高二转产率。 参考文献：1李宝存，陈侠，水盐体系相图 M .天津轻工业学院 .1996 2高世扬，从大柴旦盐湖卤水中分离提取钠盐钾盐硼酸和锂盐 J.盐湖研究， 1988.(1)： 17.3何丽红，我国硫酸钾工业的现状及未来发展展望J .无机化工信息， 2003.( 3)： 1-11.4杨波， MgCl2 和 KCl 交互反应制取硫酸钾的转化条件研究 J.中国井矿盐， 2007.38(