硫酸钾生产方法与消耗定额*

生产方法

硫酸钾的生产方法可分为两大类。一类是以含有硫酸盐的矿石为原料的直接法。主要矿物有明矾石和无水钾镁矾。另一类是以氯化钾为原料的转化法，通过氯化钾与含硫酸根的原料(如硫酸、硫酸锰、硫酸钠、硫酸铵以及磷石膏、二氧化硫等)发生转化反应而得。

1.明矾石法 明矾石矿中一般含有硫酸铝5%，在生产氧化铝时，副产硫酸和硫酸钾，其工艺过程大致如下:

明矾经粉碎( 95% 通过 60 目筛)，焙烧脱水后，以水煤气或半水煤气( CO+H₂ 为主要组分)作为还原剂进行还原热解焙烧。明矾石中的硫酸铝即被还原热解，放出SO₂(可作制硫酸之用)。然后，将还原热解后的明矾石进行脱色(用空气将其中硫化物转化成硫酸盐)，碱浸(烧碱浸取)、脱硅、分解(用空气搅拌水解)，蒸发、分离等步骤，即得粗硫酸钾。在脱硅、分解后还可获得氢氧化铝(用以制取氧化铝)。粗硫酸钾经过提纯(例如，加氯化钾使粗硫酸钾中硫酸钠转化为硫酸钾和氯化钠)，即得到精制的硫酸钾成品。

2.无水钾镁矾制硫酸钾将洗去钠盐的无水钾镁矾矿磨细到200目后，与氯化钾一起加入反应器中，经强烈搅拌，发生如下反应:

K₂SO₄·2MgSO₄ + 6H₂0 → K₂SO₄.MgSO₄.6H₂O + MgSO₄

K₂SO₄.MgSO₄·6H₂O + 2KCl → 2K₂SO₄ + MgCl₂ + 6H₂O

硫酸钾以固相沉淀析出，经分离干燥得到成品。蒸发母液并分离残渣，得氯化镁溶液。无水钾镁矾也可用碳(焦炭或木炭)煅烧还原(800~900℃)可得固体产物硫酸钾，氧化镁。将固体产物用水浸取，得硫酸钾溶液和氧化镁不溶物，过滤后即可将两者分离。

3.氯化钾-硫酸法原料是氯化钾和硫酸，生产工艺流程有曼海姆法、溶剂萃取法、离子交换法和缔置法。其中的曼海姆法是该法的基础，目前已获得广泛的应用。世界上有37%的硫酸钾是用曼海姆法生产的。其缺点是反应在高温、强酸中进行，设备腐蚀严重，投资费用高。溶剂萃取法和离子交换法工艺更加简单，成本更低廉，而且产品质量好。缔置法是我国开发的新工艺，与国际上广泛采用的曼海姆法相比，建设投资节约 60%，成本下降 20%。

4.氨液结晶法是对硫酸-氯化钾法的工艺改进，它以氨作硫酸钾结晶助剂。常温、常压下使 H₂SO₄ 与 KCI 在水相体系中反应生产粗硫酸钾，再经重结晶制得。

5.氯化钾-二氧化硫法将磨细的氯化钾团球干燥、筛分，然后装入转化室，与来自硫磺燃烧室热的 SO₂ 和足够的空气，水蒸汽一起在转化室进行反应，该法的优点在于可利用 SO₂，且可附属于硫酸厂或炼硫厂，投资较低。但是反应生成的 HCl 浓度低并含有 SO₂，吸收和使用都会有影响。反应式如下:

4KC1 + 2SO₂ + O₂ + 2H₂0 → 2K₂SO₄ + 4HCl

6.该法的优点在于可利用 SO₂，且可附属于硫酸厂或炼硫厂，投资较低。但是反应生成的HCl浓度低并含有 SO₂，吸收和使用都会有影响。

7.氯化钾-芒硝法 氯化钾、硫酸钠和水在 25~50℃ 下反应转化生成钾芒硝，然后再与氯化钾转化生成硫酸钾。反应式如下:

4Na₂SO₄ + 6KCI → 3K₂SO₄·Na₂SO₄ + 6NaCl

3K₂SO₄·Na₂SO₄ + 2KCI → 4K₂SO₄ + 2NaCl

分离产品后的二次母液返回一次转化，一次母液经蒸发分离 NaC1 后返回一次转化。此法的优点是二步转化在常温进行，操作容易。缺点是副产品 NaCl 纯度较低，不便加以利用。投资较大。中国正在开发以钙芒硝为原料制得的硫酸钠生产硫酸钾。

8.氯化钾-硫酸镁法七水硫酸镁、氯化钾和水在 20~50℃ 下转化成软钾镁矾;软钾镁矾再与氯化钾于30~50℃下转化成硫酸钾，母液返回一次转化。一次转化母液经蒸发，分离等处理后得副产六水氯化镁。氯化钾-硫酸铵法硫酸铵、氯化钾和水在较高的温度下转化成硫酸钾和母液I，母液I经冷却得氯化铵和母液Ⅱ，母液Ⅱ中除含有一定的氯化铵外，还含有一定的氯化钾、硫酸钾。蒸发分离除去氯化铵后返回转化。此法是我国近年来发展起来的新方法，投资少、工艺简单、成本低、能耗低。缺点是产品纯度不高，副产品氯化铵中含有一定的氯化钾和硫酸钾。所以该法适合在复合肥厂推广。

9.氯化钾-石膏法 将磨细的石膏或副产的磷石膏与氯化钾在低温 (-5-5℃) 及氨水(>40%)的存在下进行反应，停留时间为2h，生成硫酸钾。料浆进行过滤，用氨水 (>40%) 洗涤滤饼，得到纯度大于 95% 的硫酸钾。

2KCl + CaSO₄ → K₂SO₄ + CaCl₂

母液经蒸氨后排弃或回收利用，蒸出的氨吸收成氨水循环。该法工艺简单可靠，腐蚀性不大，不消耗硫酸，可利用副产磷石膏;缺点是副产的低浓度氯化钙回收利用困难。

10.氯化钾-混合盐法采用盐化厂废渣混合盐与氯化钾转化制取硫酸钾，经过两次转化和一次浮选分离，同时制得副产品氯化钠。该法生产成本低、设备投资少、能耗低、无环境污染。

11.硫酸盐型卤水法所谓硫酸盐型卤水法一般是指含有一定量SO₂的卤水，包括海盐盐场晒盐后的母液-苦卤以及盐湖水等。利用苦卤制氯化钾的部分工艺，增加了将高温盐分离成氯化钠和硫酸盐工序以及用硫酸盐和氯化钾制硫酸钾工序。该法的特点是综合利用卤水资源，经济效益好。

12.水泥窑灰回收法水泥窑灰在混合槽内与水泥混合，形成稀浆，随后进入设计独特的洗涤塔、反应器，与冷却了的烟道气接触发生反应，水泥窑灰中所含的K₂O与烟气中的SO₂作用生成可溶性的硫酸钾，经沉降分离，固体物料可返回作水泥窑的生料，硫酸钾溶液进行蒸发处理，析出硫酸钾结晶。该法充分利用水泥窑灰中的氧化钾和烟气中的二氧化硫，省掉废窑灰处理，烟气脱硫率达 90% 以上，而且降低了水泥生料的损失。

原料消耗 吨/吨产品

*：来自《中国无机盐工业产品大全》