[发明专利]盐田法生产软钾镁矾和硫酸钾

说明书

本发明属于钾肥生产领域。特别是关于以盐田法自氯化钾或其复盐或其他的混合盐类制取钾肥的生产。

硫酸钾是我国长期急需又奇缺的优良无氯钾肥和生产复合肥的重要原料，国内还没有理想、合理、符合国情、经济效益好的生产工艺。目前国外生产硫酸钾的方法主要有两大类，含钾硫酸盐矿物加工法和氯化钾转化法。其中有代表性的含钾硫酸盐矿物加工法是美国大盐湖生产工艺，《化肥工业大全》编辑委员会。“硫酸盐型钾盐湖水制取钾肥”，《化肥工业大全》。化学工业出版社，1988年P788791指出：美国大盐湖矿物和化学制品公司（Great  Salt  Lake  Minerals  &  Chemicals  Corp）开发了硫酸盐型钾盐湖水综合加工生产硫酸钾的工艺，它首先直接滩晒湖水获得钾混盐，即钾盐镁矾、石盐、软钾镁矾和少量光卤石矿物。然后用化学加工厂的母液使钾盐镁矾在室内转化为软钾镁矾，再采用浮选法分离其中的石盐，用阴离子捕收剂捕收软钾镁矾。经粗选、扫选、精选三个阶段即得到含约13%钾的粗软钾镁矾精矿，经粉碎到一定的粒度，再经逆流浸提洗去其中的泻利盐和石盐，得到的高品位软钾镁矾在分解结晶器中加氯化钾和水使其分解，结晶析出硫酸钾，产品硫酸钾的纯度在96%以上;氯化钾转化法在美国、加拿大和苏联已有成熟的生产工艺，其方法是用高质量的氯化钾等原料在室内加工生产。这两种方法建厂投资大，产品成本高、粒度小，生产工艺复杂，要求技术设备条件高。

为克服现有技术的不足，开发一种符合国情的硫酸钾生产工艺，充分利用察尔汗地区日照时间长、蒸发量大、降雨量小、气温低的自然条件和现已探明的察尔汗氯化物型含钾卤水盐田日晒的光卤石矿和柴达木盆地的天然无水芒硝，用盐田日晒方法和先进适度的技术生产软钾镁矾和硫酸钾，实现低能耗、低成本、高质量、高收率的硫酸钾生产，以满足工、农业生产，特别是农业对钾肥的急需。

基于上述的目的，本发明研制了以盐湖水为原料生产软钾镁矾，再用软钾镁矾与氯化钾反应生产硫酸钾的工艺方法，其特征在于，利用氯化物型含钾卤水日晒的光卤石矿与天然芒硝为原料，经水溶解，用盐田蒸发结晶的方法，直接获得软钾镁矾混盐（即软钾镁矾与石盐），经浮选得到高品位的软钾镁矾（软钾镁矾品位在95%以上，一般为95%-98%），最后将软钾镁矾、氯化钾（氯化钾品位在80%以上为好）与水混合溶解，用盐田蒸发的方法直接获得纯净的硫酸钾（硫酸钾纯度在98%以上）。

软钾镁矾是生产硫酸钾的中间原料，是一种易溶的含钾硫酸盐矿物，研究中发现它易以介稳相出现，而且相对比较稳定，对-5℃-25℃范围内软钾镁矾的形成进行了系统的实验研究，得到了相应的软钾镁矾析出区域以及与其他盐矿物的平衡关系;对软钾镁矾、七水泻利盐、钾石盐、石盐固相共饱的零变度点D的液相进行了25℃、15℃、10℃、5℃的等温蒸发实验，得到了相应的结晶路线，并确定了-5℃时软钾镁矾的稳定平衡相区，见图1。图1表明：在5℃-25℃温度范围内软钾镁矾相区为有规律的变化，而且软钾镁矾、七水泻利盐、钾石盐、石盐四种盐的共饱点D的位置变化很小，不同温度的七水泻利盐、钾石盐、光卤石、石盐的共饱点E和光卤石、七水泻利盐、水氯镁石、石盐的共饱点F的位置变化也很小，这对制取软钾镁矾最佳工艺路线的确定极为有利。

以光卤石、天然芒硝和水为原料制取软钾镁矾的初始卤水组成点，在5℃-25℃下，最佳配卤点在K、Na、Mg、Cl、SO₄-H₂O五元体系中为PD连线（即软钾镁矾的固相点P与软钾镁矾、七水泻利盐、钾石盐、石盐的共饱点D的连线）与AB连线（即盐田光卤石组成点A与天然芒硝组成点B连线）的交点C点。