[发明专利]一种氯化钾与硫酸铵制取硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案属于硫酸钾的制取方法，具体地说是一种利用氯化钾和硫酸铵为原料采用两段转化制取硫酸钾的方法。

背景技术

硫酸钾是一种重要的无氯钾肥,用于烟草、柑橘、茶叶、葡萄、甜菜、甘蔗等经济作物,其所含的钾元素是植物三大营养素之一,硫是植物所需的中量营养元素，尤其适用于忌氯作物，是一种多养分、用途广的肥料。此外，硫酸钾也是一种基本化工原料，在医药、玻璃及染料等行业中有广泛应用。我国硫酸钾年需求量在100万吨以上，但由于钾资源缺乏，生产量距需求量有相当大缺口，使硫酸钾在很大程度上得依赖进口。因此，研究开发硫酸钾生产工艺，具有重要的现实意义。

当前，国内外生产硫酸钾的方法主要有钾矿石综合利用法、苦卤综合利用法、曼海姆法以及用硫酸盐与氯化钾为原料的各种转化法。其中，钾矿石和苦卤综合利用受资源影响而应用有限。曼海姆法由于投资大、能耗高、设备腐蚀严重、副产盐酸销路不畅等问题，亦受到制约。利用硫酸铵和氯化钾为原料转化制取硫酸钾,由于硫酸钾价格远高于氯化钾，副产的含钾氯化铵可作为复混肥原料或直接使用,因此，具有良好的经济效益和社会效益，越来越受到重视。

中国专利97112031.5提出先将氯化钾、硫酸铵分别制成高温饱和溶液，然后两液混匀，再降温结晶析出主产品硫酸钾，滤液蒸发去水得副产品氯化钾铵，但钾转化率只有70％，且蒸发能耗高，质量也不稳定。

中国专利93111750.X提出将硫酸铵、氯化钾、循环母液、洗涤液在一定条件下混合反应，过滤得粗硫酸钾，粗硫酸钾经水洗涤得产品硫酸钾，滤液降温冷却结晶后析出氯化铵，析出氯化铵后的母液与洗涤液返回循环使用。但产品硫酸钾不能达到优等品标准(K₂O>50％)，且钾转化率小于75％，推广应用受到限制。

中国专利99115475.4提出用氯化钾、硫酸铵饱和溶液混合搅拌反应，后又加入NH₄HCO₃，过滤得粗硫酸钾，将粗硫酸钾加入KCl溶液中二次反应，过滤分离得精硫酸钾。产品质量好，钾利用率高。但由于过程中加入NH₄HCO₃和催化剂KOH，无形中加大了成本投入，且涉及到加入物引起的富集和分离问题，不利于工业生产。

中国专利98112177.2提出一种硫酸铵两步转化制取硫酸钾的方法，在硫酸铵水溶液中加入氯化钾，冷却分离得到硫酸钾铵和母液Ⅰ；硫酸钾铵加入浓KCl溶液中，分离得硫酸钾和母液Ⅱ；硫酸钾经洗涤、干燥后得硫酸钾产品，洗液送KCl溶槽；母液Ⅰ蒸发浓缩后，与磷肥造粒成氮磷钾三元复合肥；母液Ⅱ送回第一转化器中循环使用。但由于母液Ⅰ未回系统进行循环使用，使整个工艺无法实现闭路循环而依赖于磷肥造粒使用母液Ⅰ，造成该工艺独立性差，应用受到限制。

专利DE1902738、DE9464.34、DE2142114、CA1197663及JP7322907分别介绍了铵母液与氯化钾在不同条件下进行转化反应制取硫酸钾的方法。虽然这些方法能够得到较高纯度的硫酸钾，但这些方法要消耗不同的萃取剂，造成投资大、成本高，另外还需要建立专门的萃取剂回收系统，同时容易造成环境污染。

为解决上述问题，本发明提出了一种流程简单，能耗低，便于工业化的两段转化法制取优质硫酸钾的新工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种以工业级氯化钾和硫酸铵为原料制取硫酸钾的方法，该方法采用两段转化工艺，通过对钾母液和铵母液组成的选择，制取氧化钾质量百分含量在50％以上的硫酸钾产品，同时克服了催化剂的添加。该方法优点是技术简单，工艺条件易控制，设备材料易解决，原料便宜，投资少，无三废排放，同时该工艺中钾的回收率高，达90％以上。

本发明的技术方案是：

一种氯化钾与硫酸铵制取硫酸钾的方法，该方法包括如下步骤：

第一步，一段转化

将成分(wt％)为：K⁺7.0～9.0％，NH₄⁺8.0～10.0％，SO₄^2-4.0～6.0％，Cl^-21.0～24.0％的钾母液与硫酸铵按质量比3:1～5:1配置成浆料，浆料温度控制在80～100℃，保持在该温度下充分搅拌30～120分钟，沉降10～30分钟后，分离得到上清液(即铵钾液)和一段浆料，备用；

第二步，铵钾液蒸发、冷却，分离氯化铵钾