利用混合盐制取硫酸钾

国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司 （哈密 839000) 王俊杰

工业制取硫酸钾成熟的工艺有许多，而在生产中，利用混合盐制取硫酸钾工艺的成本是最低的。利用混合盐制取硫酸钾，就是用氯化钾与混合盐通过两段法制取硫酸钾，第一段是氯化钾与混合盐中的硫酸镁反应生成软钾镁钒，第二段是软钾铁钒与氯化钾生成硫酸钾。

混合盐中主要成份为硫酸镁，其中还含有大量氯化钠，它的存在对于混合盐和氯化钾二段反应生成硫酸钾的工艺有极害。（1）氯化钠的存在引起诸多的相反应，不同条件下，生成不同的复盐，在一段反应中极易使物料堵塞管道。（2）氯化钠进入二段反应后，严重影响硫酸钾的品质和系统钾收率，降质降产。

在利用混合盐与氯化钾制取硫酸钾的工艺中，配料是相当重要的。

图1 25℃下K+，Mg++,Na+SO4,Cl-H2O溶解度

图1中虚线表示稳定平衡相区图，实线表示介稳平衡相区图。从图中看出介稳平衡的K2SO4·MgSO4·6H2O结晶区为平衡时的K2SO4·MgSO4·6H2O和K2SO4·MgSO4·4H2O结晶区之和的四倍，它横跨了稳定平衡的Na2SO4·3K2SO4结晶区（部分）、Na2SO4·MgSO4·4H2O结晶区（部分）、和K2SO4·MgSO4·6H2O结晶区和K2SO4·MgSO4·4H2O结晶区。当混合盐（m）与KCI（A）相混合配料于O1时，在反应初期的介稳状态下O1处于K2SO4·MgSO4·6H2O结晶区，此时固相为K2SO4·MgSO4·6H2O（P），液相为Ll。但随着反应时间的延长（后期）、体系将由介稳平衡向稳定平衡转化,从图1看出O1将落入Na2SO4·3K2SO4结品区，而不是在 K2SO4·MgSO4·6H2O 结晶区，此时因相变为Na2SO4·3K2SO4。如果配料时多加了混合盐、配料点偏移到O1，在介稳状态下虽然仍O1仍处于K2SO4·MgSO4·6H2O结晶区，而到后期在稳定平衡下则落入Na2SO4·MgSO4·4H2O 结晶区，则固相变为 Na2SO4·MgSO4·4H2O。由此分析，Na2SO4·3K2SO4（硫酸钾石）和 Na2SO4·MgSO4·4H2O。（白钠镁矾）是混合盐和氯化钾复分解反应由介稳平衡向稳定平衡转化引起的必然产物，其结晶体结合紧密、坚硬如石，它是堵管的根源。

从图1也可看出，当混合盐（m）与光卤石英钟(e）配料于O2时，介稳状态O2处于K2SO4·MgSO4·6H2O结品区，稳定状态时O2落入K2SO4·MgSO4·4H2O结晶区。但两种状态下固相点仍为P，液相点仍为Ll，说明不会由于复分解反应由介稳平衡向稳定平衡转化而引起产物的变化，预计用光卤石代替氯化钾结晶堵管现象要轻得多。

在利用混合盐与氯化钾制取硫酸钾的工艺中，温度的变化是相当关键的。

图2 —K+，Mg++,Na+//SO4--,Cl--H2O多温图

将25℃下介稳状态 的母液L1标入图2可以看出，当升温到50℃并到达稳定平衡后，L1处于K2SO4·MgSO4(无水钾镁矾)和 NaSO4·MgSO4·25H2O(钠镁矾)结晶区，从水图分析，L1未达到饱和不会析出结晶，说明25℃下介稳状态的母液L1升温之后无结晶析出，不会引起堵管。

从图2可以看出，当降温到0℃并达稳定平衡后，L1处于 K1SO4·MgSO4·6H2O(软钾镁矾)和 MgSO4·7HSO4·洁晶区，从水图分析，L1已达饱和析出结晶，说明25℃下介稳状态的母液L1降温之后析出结晶会引起堵管。

据上所述，混合盐与氯化钾制取硫酸钾的成本低，但存在着缺点，因此应注以下几点：

1、严格控制反应时间，保证在介稳状态下进行浮选分离。反应时间过长，会使介稳平衡向稳定平衡转化而引起反应产物的变化，加速结晶堵管；反应时间过短，又会使复分解反应不完全。

2、配料槽、反应槽内残留料浆。反应结束后应立即将配料槽，反应槽的料浆转到浮选机分离，槽内不残流料浆；为防止转料液流料将排尽。也可往槽内加入配料用矾洗液稀释。

3、管道应有较大破降。为防止管道内机料，安转破降应大宜短宜直，少用弯管，宜用胶管当活接头，宜用溜槽不用封闭管，宜用旋塞阀。

4、连续作业，室内保持常温。因介稳平衡向稳定平衡转化是较快的，故要求每次配料反应到浮选分离必须连续作业，中间不能停顿；各类贮槽在北方不宜露天布置；室内应有采暖设施保持常温。

5、用光卤石代替氯化钾。由于氯化钾与混合盐的反应，在时25℃时只有介稳平衡下才为软钾镁钒，稳定平衡后转变为硫酸钾石，由于两种产物性质不同，本来对软钾镁矾适用的浮选剂，却不一定也适用于硫酸钾石，这样既影响浮选收率，同时也引起结晶堵管。彻底解决办法是用光卤石代替氯化钾与混合盐反应，这样在25℃时介稳平衡产物为软钾镁矾，稳定平衡后产物为钾镁矾，两种产物性质相近，浮选收率不受影响，可减轻物料结晶堵管。

[1]牛自得.程芳琴主编.水盐体系相图原理及应用.天津大学出版社.2002.5

[2]张英智.陈建军.李建国.编著.盐化工工艺学.青海人民出版社 2004.9