[发明专利]一种利用反应结晶制取大粒径硫酸钾的方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案属于硫酸钾的制备，具体来说，是一种用软钾镁矾和氯化钾制备大粒径硫酸钾的方法。

背景技术

硫酸钾是一种优质的无氯钾肥，其有效成分高(K₂O～50%)、盐指数低、吸湿性小，被广泛的应用于烟草、甘蔗、茶树、桑树、马铃薯、柑桔、西瓜等忌氯的经济作物中。硫酸钾的主要生产方法有硫酸法、复分解法、海水或卤水提取硫酸钾、固体钾矿提取法等，但其产品都为尺寸较小的粉状物质，粒径一般在90μm以下，在制备过程中容易出现粉尘，而且农间施用时很容易造成硫酸钾的流失和土壤养分不均衡。随着中国农业机械化程度提高，播种施肥对粉状肥料更是无所适从，因此，市场对大粒径硫酸钾的需求量越来越大。

目前，大颗粒硫酸钾的生产主要通过加入硬化剂、涂层剂和表面活性剂等使硫酸钾颗粒变大。CN85103968公开了一种利用表面活性剂将硫酸钾压制成粒的方法，是通过把含有表面活性剂溶于或分散于其中的少量水同粉状硫酸钾混合起来，接着使混合物压制成粒而得到粒状硫酸钾。CN87105366披露了一种湿法造粒的方法，是通过选自一组氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁和氨中至少一种组分加到由氯化钾和硫酸在无水状态中反应得到的已转化硫酸钾及所含的未转化硫酸中，继之以湿法粒化得到。这些方法能耗高，损失大，车间扬尘污染严重。因此，直接从溶液结晶出大粒径硫酸钾无需机械和添加剂成形的新工艺不仅能够减少污染和扬尘还大大减少了生产成本，对硫酸钾的生产具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是通过无污染，能耗小和低成本的反应结晶制备出大粒径的硫酸钾晶体。本发明将从盐湖卤水中提炼出的软钾镁矾与氯化钾反应直接从溶液中结晶制取大粒径的硫酸钾，它包含两方面的过程：软钾镁矾与氯化钾复分解制取硫酸钾和溶液中硫酸钾晶体的生长。本发明以硫酸钾的平衡母液打底，当在母液中逐渐加入软钾镁矾和氯化钾的混浆时，二者反应生成硫酸钾形成过饱和溶液，产生推动力使硫酸钾结晶生长。与此同时通过控制加料速率来控制溶液的过饱和程度，防止成核速率过快，结晶粒度过细。并且因为实现了一、二段母液的循环利用，减少了原料的浪费，提高了K⁺的回收率。

本发明的技术方案为：

一种利用反应结晶制取大粒径硫酸钾的方法，包括以下步骤：

第一步：一段结晶——硫酸钾的反应结晶

按照质量比为软钾镁矾：氯化钾=1：0.6～0.75的配比，将软钾镁矾和氯化钾混合均匀，然后将其直接作为物料或者再添加母液A后作为物料待用，其中，所添加的母液A的质量，小于等于软钾镁矾和氯化钾质量之和的2倍；再另外称取软钾镁矾质量的0.1～5倍的母液B，在无晶种或有晶种加入母液B的条件下将前面的物料加入，物料是在搅拌的条件下于0.5～2小时逐渐加入母液B的，并使温度保持在45℃～60℃不变；

加料结束后直接搅拌0～2小时，或加水后继续搅拌0～2小时，其中加水量小于等于软钾镁矾质量的2倍，在搅拌的情况下将水于0.1～2小时逐渐加入上述浆料中，最后经固液分离后得到粗钾和一段母液，粗钾作为下一步的原料，一段母液可以作为下一循环反应中第一步的母液A循环利用；

第二步：二段结晶——硫酸钾的生长

称取第一步中软钾镁矾质量的0.1～3倍的水，先将一半水与第一步得到的粗钾混合，且温度维持在45℃～60℃，然后在不断搅拌的条件下再将剩余的水于0.1～2小时逐渐加入，静置0～30min，再次固液分离，得到固体与二段母液，得到的二段母液可以作为下一循环反应中第一步的母液B循环利用；所得固体经离心，干燥，得到平均粒径250μm以上的大粒径硫酸钾。

所述的母液A成分的质量百分比为：K⁺=9.03～10.33%、Mg²⁺=2.03～3.17%、Cl^-=13.48～15.76%、SO₄^2-=3.01～6.23%和Na⁺=0.10～1.10%，其余为水；

所述的母液A的来源为以下三种方案之一任意：方案一：为按照母液A的组成选取原料直接配制而成；或者，方案二：当一段母液的成份符合上面母液A的组成时可以直接采用，实现循环利用；或者，方案三：若得到的一段母液的成分不符合母液A的成分组成，添加原料到一段母液内使其组成在母液A的组成范围之内，实现循环利用。