《钾肥生产工艺》PPT课件.ppt

钾肥,一、钾肥的性质及用途二、钾肥原料 1、固体钾盐矿的分类 2、钾肥品种三、氯化钾的生产 1、氯化钾的性质 2、钾石盐制取氯化钾 3、光卤石生产氯化钾 4、由含钾盐湖提取氯化钾四、硫酸钾的生产 1、曼海姆法生产硫酸钾 2、含硫酸镁的复盐和氯化钾复分解法生产硫酸钾 3、芒硝和氯化钾生产硫酸钾 4、石膏和氯化钾生产硫酸钾 5、从明矾石生产硫酸钾或钾氮混肥五、硝酸钾的生产,目录,一、钾肥的性质及用途,钾是肥料三元素之一，植物体内含钾一般占干物质重的0.2%4.1%，仅次于氮。钾在植物生长发育过程中，参与60种以上酶系统的活化，光合作用，同化产物的运输，碳水化合物的代谢和蛋白质的合成等过程。,钾肥（potash fertilizer）全称钾素肥料，是以钾为主要养分的肥料，钾是植物所需三大营养元素之一。钾肥肥效的大小决定于其氧化钾含量。钾肥大都能溶于水，肥效较快，并能被土壤吸收，不易流失。钾肥能提高土壤供钾能力和植物的钾营养水平，钾元素能促进植物体内各种糖类的代谢及蛋白质和脂肪的形成，钾肥施用适量时能促进开花结果，提高作物抗逆性，如增强植物抗寒、抗旱、抗病虫害侵袭和抗倒伏等性能，以此增加农作物产量和提高农作物质量。,作物缺少钾肥，就会得“软骨病”，易伏倒，常被病菌害虫困扰。钾元素常被称为“品质元素”。它对作物产品质量的作用主要有：能促使作物较好地利用氮，增加蛋白质的含量，并能促进糖分和淀粉的生成；使核仁、种子、水果和块茎、块根增大，形状和色泽美观；提高油料作物的含油量，增加果实中维生素C的含量；加速水果、蔬菜和其他作物的成熟，使成熟期趋于一致；增强产品抗碰伤和自然腐烂能力，延长贮运期限；增加棉花、麻类作物纤维的强度、长度和细度，色泽纯度。钾可以提高作物抗逆性，如抗旱、抗寒、抗倒伏、抗病虫害侵袭的能力。过量施用钾肥的害处：1.过量施钾不仅会浪费宝贵的资源，而且会造成作物对钙等阳离子的吸收量下降，造成叶菜“腐心病”、苹果“苦痘病”等，2.过量施用钾肥会造成土壤环境污染，及水体污染；3.过量施用钾肥，会削弱庄稼生产能力。,施用钾肥能够促进作物的光合作用，促进作物结果和提高作物的抗寒、抗病能力，从而提高农业产量。钾元素在植物体内以游离钾离子形式存在，它能促进碳水化合物和氮的代谢；控制和调节各种矿物营养元素的活性；活化各种酶的活动;控制养分和水的输送;保持细胞的内压，从而防止植物枯萎,二、钾肥原料,地壳中钾平均含量为2.4%,但是基本上是火成岩，沉积岩和变质岩等非水溶性矿物，不能为作物所摄取。海水中含有0.0460%钾。其浓度虽低，但全地球海水中K2O的总储量为720万亿吨。,1、固体钾盐矿的分类,1）、氯化物类：主要是钾石盐，光卤盐，是钾肥的主要原料。2）、硫酸盐类：主要是钾盐镁矾，无水钾镁矾和杂卤石，并伴生有石盐和硬石膏。3）、钾、镁氯化物和硫酸盐混合物。,2、钾肥品种,当今，氯化钾和硫酸钾是主要的钾肥品种，其余为硫酸钾镁盐、磷酸氢钾和硝酸钾，产量都很少。由于氯化钾是自然界存在的数量最大的水溶性钾盐，所以也是用量最大的钾肥，占全世界钾肥总量的90%以上。硝酸钾纯品含K2O46.5%，N13.8%，农业硝酸钾的纯度为98%左右，其中约含K2O44%和13%N。钾镁矾和钾盐镁矾含26%30%K2O,8%12%MgO,40%45%SO3.,三、氯化钾的生产,一、氯化钾的性质氯化钾是无色细长菱形或立方晶体，或白色结晶小颗粒粉末，外观如同食盐；无臭、味咸：易溶于水，溶于甘油，微溶于乙醇；相对密度1.987，溶点773。氯化钾为白色结晶或结晶性粉末。有苦咸味。有吸湿性。1g溶于2.8ml水、1.8ml沸水、14ml甘油、约250ml乙醇，不溶于乙醚、丙酮和盐酸。钠和镁的氯化物，能降低其在水中的溶解度。15饱和水溶液的相对密度为1.172，pH约为7。相对密度1.98。熔点770。沸点1500(部分升华)。有刺激性。氯化钾化学中性，生理酸性肥料，分子式为KCI，分子量为74.55，白色结晶体，易溶于水，有吸湿性，长期贮存会结块，而且杂质的含量越高，其吸湿性越强，愈易结块，,here,氯化钾可以用作营养增补剂；胶凝剂；代盐剂；酵母食料；与食盐一样可用于农产品、水产品、畜产品、发酵品、调味品、罐头、方便食品的调味剂等。也用于强化钾（供人体电解质用）配制运动员饮料等。可强化凝胶作用。注射氯化钾溶液可以使心脏停止跳动,在中国和美国,氯化钾和硫喷妥钠,泮库溴铵一起用于注射死刑.本品无毒,可以代替氯化钠作为食盐使用,又称为低钠盐或是无钠盐 农业上用作钾肥（以氧化钾计含量为5060%），肥效快，可用作基肥和追肥。但在盐碱地或对马铃薯、番薯、甜菜、烟草等忌氯农作物不宜施用。工业上用作制造其他钾盐的原料。医疗上用以防治缺钾症。,2、钾石盐制取氯化钾,1）、钾石盐的开采恶化预加工 钾石盐是氯化钾和氯化钠的混合物，是自然界中最主要的可溶性钾矿。钾石盐由于组成简单，储量达和加工方便等优点，它一直作为钾肥工业的重要原料。钾石盐中氯化钾的含量，铵矿床形成条件的不同而在10%60%范围内波动，一般认为氯化钾含量在20%以上才有工业开采价值。,2）、溶解结晶法制取氯化钾从钾石盐中提取KCl的方法A)、经过粉碎的钾石盐用氯化钾结晶后的母液在高温下溶浸，以制取高温的KCl-NaCl共饱和液。B)、高温的共饱和溶液和盐泥残渣分离并加以澄清，以除去溶液中夹带的固体颗粒。C)、将共饱和溶液冷却到常温，使其中的氯化钾结晶，再将氯化钾晶体与母液分离，将湿氯化钾固体送去干燥。D)、将氯化钾母液加热去溶浸新的一部分钾石盐或重新注入矿床去浸溶矿层以得到共饱和溶液。,3）、浮选法制取氯化钾 浮选是泡沫浮游选矿法的简称。系利用矿石中各组分被水润湿程度的差异而进行选矿的方法。可溶性盐的浮选介质是饱和盐溶液。把要选别的矿物悬浮在水或饱和溶液中，当鼓入空气泡时，不易被水润湿的矿物颗粒即附着于气泡表面被带到液面，而易被水润湿的矿物沉到器底。但KCl和NaCl均易被润湿，必须人为的加入某种药剂，使各种矿物具有不同的润湿性以达到分离目的。,4）、重介质选矿法制取氯化钾KCl的相对密度为1.98，NaCl的相对密度为2.14，如果采用一种相对密度介于这两种之间的悬浮液作为分离介质，则KCl 晶体上浮而NaCl晶体下沉。工业上先将钾石盐粉碎到介于15mm，用0.1mm的磁铁矿悬浮液做分离介质，得到的氯化钾精矿含KCl65%，钾的提取率约为90%，所得到的结果是不够满意不的。有的钾石盐加工厂采用重介质选矿法和浮选法联合加工。,5）、静电分离法制取氯化钾分离钾石盐也可以采用静电分离法。钾石盐经破碎和过筛后，加热到450左右而后冷却时，KCl便带正电。如果将这些带有电荷的矿粒通过高压静电场，氯化钾和氯化钠即向相反的方向移动，从而得到分离,3、光卤石生产氯化钾,1）、光卤石的赋予情况纯光卤石是钾镁氯化合物的复盐，其分子式为KCl.MgCl2.6H2O,含26.8%KCl、34.3%MgCl2、38.9%H2O。天然光卤石矿是由沉积钾石盐后的母液经进一步自然蒸发浓缩生成的，故一般位于钾石盐的上部。,光卤石纯净者无色至白色，透明至不透明。在空气中极易潮解，易溶于水。含杂质后呈粉红色。味苦。具有脂肪光泽。味咸，性脆，无解理，具强荧光性。摩氏硬度23，比重1.602。加热到110-120分解为氯化镁四水物和氯化钾。加热到176完全脱水，同时有少量水解现象。加热到750-800时，脱水熔融，沉淀出氧化镁。用途：用于制造钾肥和提取金属镁的矿物原料。主要用作提炼金属镁的精炼剂，生产铝镁合金的保护剂。也用作铝镁合金的焊接剂，金属的助熔剂，生产钾盐和镁盐的原料。还用于制造肥料和盐酸等。,2）、完全溶解法完全溶解法将一部分25下的共饱液P25加水配制成溶液Q，其浓度为每升溶液中含MgCl2280g,KCl40g,NaCl40g,加热到100去溶解光卤石，得到饱和溶液L。,3）、冷风解法冷风解法是正常温度下，向光卤石加水由Car点到F 点。由于它落在KCl结晶内，因此光卤石中的MgCl2全部进入溶解，而分解出来的KCl固体成为细渣悬浮在母液里。冷风解法的优点是在常温下操作，节省热量，且可减少对设备的腐蚀；过程简单，操作容易，生产成本低。其缺点是氯化钾产品成细泥状，吸附母液多，易结块；大部分水不溶物杂质仍存留于氯化钾成品中，故产品纯度低。,4、由含钾盐湖提取氯化钾,1）、从察尔汉盐湖卤水中提取光卤石由于察尔汉盐湖海拔高，气候干旱，因而具有特优的天然蒸发条件，单位盐田的生产能力比死海要高出2倍以上。,2）、由光卤石加工制取氯化钾从日晒法得到的含氯化钠的光卤石用冷风解法加工时，只能得到低品位的氯化钾。为了制得高品位的氯化钾，采用了冷风解-洗涤法、冷风解-浮选法和冷风解-溶解结晶法。,四、硫酸钾的生产,硫酸钾为无色或白色结晶、颗粒或粉末。无气味。味苦。质硬。在空气中稳定。1g溶于8.3ml水、4ml沸水、75ml甘油，不溶于乙醇。氯化钾、硫酸铵可以增加其水中的溶解度，但几乎不溶于硫酸铵的饱和溶液。水溶液呈中性，pH约为7。相对密度2.66。熔点1067。,1、曼海姆法生产硫酸钾氯化钾和浓硫酸在高温下反应放出HCl气体生成硫酸钾。实际上反应是分两步进行的。第一步在较低温度下反应生成硫酸氢钾：H2SO4（浓）+KCl=KHSO4+HCl第二步是 KHSO4 与KCl进一步反应生成K2SO4:KHSO4+KCl=K2SO4+HCl,2、含硫酸镁的复盐和氯化钾复分解法生产硫酸钾硫酸镁和氯化钾生产硫酸钾的反应：2KCl+MgSO4=K2SO4+MgCl2,1)、硫酸镁水合盐与氯化钾复分解生产硫酸钾将氯化钾、泻利盐及钾母液和水按比例加入第一转化槽中，在25左右进行强烈搅拌生成软钾镁矾和氯化钾，水一起进入第二转化槽中。在相同温度和搅拌条件下，使之转化成为硫酸钾固体析出，所得到的晶浆用回转真空过滤机过滤，湿滤饼送往回转干燥机干燥后，即得硫酸钾成品。,2）、利用海水制盐生产中的混合盐制取硫酸钾用日晒法自海水制盐后的苦卤在采用兑卤法生产氯化钾时，副产大量混合盐，其主要成分为硫镁矾和氯化钠，含NaCl3040，KCl1%,MgSO430%40%,MgCl23%4%,H2O10%20%,工业上采用旋流器或浮选法将粗粒NaCl和细粒硫镁矾分开，再在KCl和MgSO4.H2O中加入KCl，用两步法生产硫酸钾。,3）由无水钾镁矾制取硫酸钾将富集后的钾镁矾，与回收的钾盐镁矾，并配以氯化钾，与带搅拌的反应器中，于5060复分解6h,生成硫酸钾，经过滤和干燥后即为成品。,4）、由钾盐镁矾制取硫酸钾2(KCl.2MgSO4.3H2O)K2SO4.MgSO4.6H2O+MgCl2所得的软钾镁矾再进行第二步反应，即与KCl生成K2SO4.钾母液返回与钾盐镁矾作用。5）、无水钾镁矾热法生产硫酸钾K2SO4.2MgSO4+C K2SO4+2MgO+CO2+2SO2所得固体物在100用水浸取，K2SO4便进入液相，用过滤机滤去氧化镁固体，冷却液体便得硫酸钾晶体。,3、芒硝和氯化钾生产硫酸钾,将芒硝固体和K2SO4母液P25混合成溶液b，再25复分解而得钾芒硝固体S和母液E25.E25母液与后面返回的F母液混合成G后，在100 以上的高温蒸发，就析出NaCl固体，其母液E100冷却到25，又析出钾芒硝得F母液，F母液返回去与E25母液混合。两次析出的钾芒硝，加KCl和H2O进行二部复分解而得K2SO4产品，其母液返回一步复分解，生成钾芒硝。,4、石膏和氯化钾生产硫酸钾,石膏是生产硫酸钾的最大潜在资源，由石膏和氯化钾制造硫酸钾有间接法和直接法。1）、间接法间接法先用碳酸将石膏转化为CaCO3沉淀和（NH4）2SO4溶液与KCl复分解生成K2SO4。2）、直接法当(KCl)2/(CaSO4.2H2O)的摩尔比很大时，可以按下列反应生成少量钾石膏：2KCl+2CaSO4+H2O K2SO4.CaSO4.H2O+CaCl2,5、从明矾石生产硫酸钾或钾氮混肥,明矾石是一种广泛分布的属三方晶系的硫酸盐矿物，我们熟悉的明矾就是由它制取的。除此以外，明矾石还可用来制造钾肥、硫酸，也可用来炼铝。明矾石一般为块状或土状，它的晶体不明显，是隐晶矿物1。如果纯净应为白色，但含有杂质后则呈浅灰、浅红、浅黄或红褐色，玻璃光泽,底面解理中等。化学成分为KAl3（SO4）2（OH）6，K2O11.4%，Al2O337.0%，SO338.6%，H2O13.0%，Na常代替K，其含量超过K时称钠矾石或钠明矾石，有时也有少量Fe3+代替Al3+。,1）、明矾石的焙烧机理矾石的脱水反应：KAl3（SO4）2（OH）6 K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+6H2O 当温度继续升高在770820 之间又出现一个吸热反应：K2SO4.AL2(SO4)3 a-AL2O3+K2SO4+3SO3当加热到1000 时，K2SO4与AL2O3反应生成KALO2而放出SO3：K2SO4+AL2O3 2KALO2+SO3 如果明矾石在还原性气氛中进行焙烧，就可以使温度降低到520580 之间：K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+3CO K2SO4+3+AL2O3+3SO3+3CO2,2)明矾石氨浸法加工制钾氮混肥明矾石的氮浸法加工可以分为氨碱法和氨酸法两种。两者都是明矾石的脱水熟料先用氨水进行浸取的：K2SO4.AL2(SO4)3.2AL2O3+6NH4OH K2SO4+3(NH4)2SO4+2AL(OH)3+2AL2O3氨碱法是用烧碱溶液提取氨渣中的AL2O3和AL(OH)3,以NaALO2形式进入溶液：AL2O3+AL(OH)3+3NAOH 3NaALO2+3H2O氨酸法是用硫酸溶液提取氨渣中的AL2O3 和AL(OH)3，以硫酸铝形式进入溶液：2 AL2O3+2AL(OH)3+9H2SO4 3AL2(SO4)3+12H2O,五、硝酸钾的生产,硝酸钾俗称火硝或土硝。它是黑火药的重要原料和复合化肥。制取硝酸钾可以用硝土和草木灰作原料。土壤里的有机物腐败后，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用，生成硝酸。硝酸根跟土壤里的钾、钠、镁等离子结合，形成硝酸盐。硝土中的硝酸盐就是这样来的。硝土一般存在于厕所、猪、牛栏屋，庭院的老墙脚，崖边，岩洞以及不易被雨水冲洗的地面。硝土潮湿，不易晒干，经太阳曝晒后略变紫红色。好的硝土放在灼红的木炭上会爆出火花。,硝酸钾是无色透明棱柱状或白色颗粒或结晶性粉末。味辛辣而咸有凉感。微吸湿，吸湿性比硝酸钠为小。在400时分解而逸出氧气。1g溶于2.8ml水、0.5ml沸水、620ml乙醇。溶于甘油，不溶于无水乙醇。溶于水时能吸收热量降低温度。水溶液pH约为7。相对密度(d164)2.109。熔点334。有强氧化性，与有机物摩擦或撞击能引起燃烧或爆炸。硝酸钾主要用于焰火、黑色火药、火柴、导火索、烛芯、烟草、彩电显像管、药物、化学试剂、催化剂、陶瓷釉彩、玻璃、肥料、及花卉、蔬菜、果树等经济作物的叶面喷施肥料等。另外，冶金工业、食品工业等将硝酸钾用作辅料。,硝酸钾和氯化钾复分解制造硝酸钾,现在世界上制造硝酸钾主要是用氯化钾和硝酸钠复分解生产的。硝酸钠和氯化钾的复分解反应如下：NaNO3+KClKNO3+NaCl硝酸钾溶液送至贮槽，在90105温度之间加入NH4NO3以破坏NaNO2、Na2CO3、NaHCO3等杂质：NaNO2+NH4NO3 NaNO3+N2+H2ONa2CO3+2 NH4NO3 2NaNO3+2NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4NO3 NaNO3+NH3+CO2+H2O,谢谢观赏！,