[发明专利]制取钾镁矾的新方法

说明书

本发明涉及一种钾肥和镁肥混合肥料的制取方法。钾镁矾(即K₂SO₄与MgSO₄的组合物)是一种重要的农用混合肥料。目前，制取钾镁矾主要有两种途径：一是利用天然矿产或盐湖资源，如CN1014818B和CN 1038252B所介绍从青海硫酸盐型盐湖卤水中，经蒸发得到钾镁混盐的方法；CN1038799B介绍了将光卤石、氯化钾和芒硝混合，通过固相反应制取软钾镁矾的方法。我国此类天然矿产或盐湖资源数量有限，并且以此为原料来制取钾镁矾，大多数工艺复杂，生产周期长，产品质量受自然条件诸因素影响，不易控制，远不能满足市场需要。另一是以氯化钾和浓硫酸为原料来制取硫酸钾，以氧化镁和硫酸为原料来制取硫酸镁，再将硫酸钾和硫酸镁按一定比例混合而制得钾镁矾的所谓合成方法。由于我国钾盐资源匮乏，而直接进口硫酸钾或钾镁矾又十昂贵，因此主要是以进口氯化钾原料为主，通过合成方法制取硫酸钾，然后与硫酸镁混合制得钾镁矾混合肥料。

从氯化钾制取硫酸钾有如下两步反应工艺：

(1)

(2)(1)步由于是放热反应，能自动进行，条件要求很低，反应进行彻底。(2)步则反应可逆性大，不易正向顺利进行，需要特殊的反应条件，是造成硫酸钾生产成本高的主要原因。

本发明的目的是提供一种利用合成方法生产硫酸钾工艺过程中的中间体硫酸氢钾与氧化镁直接反应而制取钾镁矾的新方法。

本发明的任务是通过下述技术方案来实现的：在装有回流装置的反应器中加入浓度为75％～98％的硫酸和KCl含量在90％以上氯化钾固体或其溶液，其中H₂SO₄∶KCl＝1∶0.5～1.5(重量比)，加热反应器至40～150℃，进行反应1～6小时，然后冷却生成物到40～-5℃，使硫酸氢钾晶体析出，经过滤分离后的母液返回使用。将分离出的硫酸氢钾晶体与用量为KHSO₄酸当量0.25～0.5倍的MgO含量为85％以上的氧化镁固体混合研细，在20～120℃温度下进行固相反应即制得钾镁矾产品，或者在90～120℃温度下将所得硫酸氢钾晶体配成浓度为30-80％的溶液与上述数量的氧化镁进行液相反应0.5～1小时，然后过滤，烘干析出的固体，即制得钾镁矾产品。

当所用硫酸与氯化钾的量是等当量时，最终得到的钾镁矾产品的组成为K₂SO₄·MgSO₄。

当所用硫酸的量超过氯化钾的用量的当量，而且所过量的硫酸的量是下一步反应中所用氧化镁的当量，最终制得的钾镁矾产品的组成为K₂SO₄·2MgSO₄。

本发明与现有技术相比，具有的优点是：本发明只需利用常规方法浓硫酸和氯化钾制取硫酸钾两步反应中的第一步即：

由于该步反应能自动进行，产生的氯化氢可定量回收，回收得的盐酸中HCl含量可高达42％，纯度高，适用于各品级的盐酸制品。由于硫酸氢钾是呈酸性的，可以与呈碱性的氧化镁混合发生如下反应：

或在过量的硫酸存在下，发生如下反应：

上述两个反应都可自动中和完成，不仅大大简化了制备钾镁矾的工艺流程，又降低了对反应条件的要求，也就降低了生产成本。

目前市售的K₂SO₄·MgSO₄价格为1400元/吨，而按本法生产的K₂SO₄·MgSO₄价格为625元/吨，由此可见取得了明显的经济效益。