硫酸钾镁肥生产工艺探究

任延鹏

摘要：首先，阐述硫酸钾镁肥对作物的意义，即既可补充硫、镁两种中量营养元素，又能促进植物体内的酶促反应。其次，提出由于单系统问题，硫酸钾镁肥的规模化生产中的工艺控制存在一定困难。最后，针对实际生产中母液循环、关键工序点指标控制等问题，提出解决方案及控制措施。

关键词：母液循环;氯离子控制;温度

发展现代农业必须以高产、优质、高效、生态为导向，因此，人们对各种特效肥料的需求进一步增大。我国肥料产能不平衡，部分仍需进口，虽然近年来的产能有了一定的提升，但是肥料问题仍是影响我国农业发展的重大问题[1]。我国又是一个水资源相对紧缺的国家，高效肥料技术的发展相对缓慢。高效、精准、低消耗施肥，把准作物的脉搏，少肥高效、水肥一体化是农业发展的必然趋势。在这种大趋势下，不能只补氮、磷、钾，要根据作物的需要进行靶向施肥、定量施肥[2]。肥料包括氮、磷、钾等大量元素肥料，中量元素肥料，生物肥料，有机肥料等。在这些肥料中，硫酸钾镁肥作为一种优质天然的矿质肥料，在补充农作物所需钾元素的同时，带入硫、镁两种中量营养元素，而植物体中一系列的酶促反应都需要镁或依赖镁的调节，因此，镁肥对绿叶植作物的生长起到重要作用。

目前，硫酸钾镁肥的生产工艺主要有两种，一种是盐湖卤水晒矿后进一步提纯加工，另一种是利用氯化钾直接与泻利盐反应制取，但由于这两种工艺都是单系统生产，规模化产能存在一定的困难，例如在生产过程中母液的循环、关键工序点指标的控制等，都需要进一步的摸索。本研究总结提炼实际生产经验，对盐湖提卤后硫酸钾镁肥的产业发展提出一些建议[3]。

1 原料选取

生产硫酸钾镁肥需要的原料由含硫酸盐型钾混盐矿及少量其他配矿原料组成，经过盐田卤水摊晒后的钾混盐矿以水采或旱采的形式输送至加工部分，进行进一步的提纯加工[4]。在实际生产中，原矿中Na+和钾盐镁钒的质量分数会影响转化、浮选质量，根据实际生产验证，当原矿中的氯化钠质量分数超过30.00%时，浮选产率下降约3.00%，同时会影响收率及母液循环。针对原矿这一变化，可通过调整供矿量及反应母液点，使钾盐镁钒转化完全，同时溶解过量氯化钠，生产中的母液点降低8.00%左右可大大缓解氯化钠对中间过程工艺控制造成的影响。

2 选矿部分

选矿是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，将矿石破碎磨細以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等方法，将有用矿物与脉石矿物分开。钾混盐由于质地较硬，也需要在选矿前进行磨矿处理，常规的磨矿分为开路和闭路两种形式。但在盐湖化工选矿中，由于结盐问题一直无法得到有效解决，选择开路磨矿工艺较多。国内有选矿科研机构已经在做高分子防结盐材料的研究，这对今后盐湖选矿设备的运行有积极意义。在硫酸钾镁肥的生产中，钾混盐常规选矿磨矿粒度选择一般以﹣100目作为临界分界点，当﹣100目占比为55.00%～70.00%时，选别指标可控。磨矿粒度检测目前靠人力手工完成，对生产的指导意义有一定的缺陷，在线粒度检测分析是今后的主流方向。在可溶性钾盐正浮选的工艺中，浮选药剂是必不可少的一个工艺控制点，在硫酸钾镁肥生产中一般采用硫酸盐类捕收剂和起泡剂。在药剂对有用矿物的选别过程中，药剂浓度是重要的工艺控制点之一。可溶性盐的浮选只有在捕收剂沉淀大量出现时才能完成。对生产操作而言，在浮选时间不变的情况下，低浓度配药使捕收剂沉淀的有效时间延长，有利于浮选。药剂浓度的选择主要是因为捕收剂临界胶束浓度对浮选的影响。

3 洗涤工序工艺控制

洗涤工序用于系统降钠及前端未转化完全的钾盐镁钒再转化，洗涤加水量和洗涤母液的加入量直接影响产品的产率、收率。洗涤母液点的调整对系统良性循环起到至关重要的作用。洗涤温度的控制直接影响前端转化温度的控制。

3.1 洗涤加水量和洗涤母液加入量

洗涤加水量主要依据硫酸钾镁肥半成品中的氯化钠、钾盐镁矾质量分数以及洗涤完成液中氯离子的占比调整加入比例，其中，洗涤加水的作用分为3种。（1）降低硫酸钾镁肥半成品中氯化钠的质量分数，将多余的杂质氯化钠溶于液相。（2）将硫酸钾镁肥半成品中未完全转化的钾盐镁矾转化成软钾镁矾，降低钾镁肥湿料中的氯离子质量分数。（3）降低洗涤完成液中氯化钠的质量分数，避免钾镁肥湿料因夹带母液中的氯化钠质量分数高而影响成品质量。

在实际生产中，当硫酸钾镁肥半成品中的Mg2+质量分数大于6.00%、Cl-的质量分数大于5.00%时，洗涤工序紊乱，产品质量无法保证。因此，在洗涤时，通过加水或者调整母液量控制产品质量。同时，为了确保产品收率，洗涤液固比控制在1.3∶1.0～1.0∶1.0较为合适。

3.2 洗涤温度控制

在钾肥生产中，产率、收率一直是重点关注的问题，富余的母液会通过工艺流程进行循环利用。在硫酸钾镁肥的生产中，洗涤工序富余的母液会返回钾混盐转化使用，但是由于生产的季节性差异以及昼夜温差的变化，温度控制尤为重要。在实际生产中，通过调节蒸汽和洗涤冷、热水加入量将反应温度控制在合理区间内。根据水盐体系Na+、K+、 Mg2+//Cl-、SO42-—H2O相图（见图1）分析生产硫酸钾镁肥及实际生产验证，温度控制在25～28℃较为合理，既能调整工艺波动的缓冲时间，又能使产率、收率达到最优[5]。

以产率为例，取不同温度下的生产数据进行分析，可得到温度-产率曲线（见图2）。由图2可知，在洗涤温度持续升高的过程中，产率先升高后降低，拐点前后产率变化幅度为12.83%。因此，合理的温度取值区间有益于生产的平稳运行以及产能效益的提升。

3.3 产品存放

硫酸钾镁肥的分子式为K2SO4·MgSO4·6H2O，纯物质的氧化钾质量分数为23.39%，达不到目前市场主流的硫酸钾镁肥氧化钾质量分数24.00%～25.00%或略高。因此，成品需要干燥除去部分结晶水以提高产品中的氧化钾质量分数。直接生产出来的硫酸钾镁肥外观潮湿，经离心或过滤后夹带的母液仍有15.00%～20.00%，若直接进行干燥工艺，能耗较高。根据实际生产经验，先将湿料硫酸钾镁肥堆放处理，堆放高度不宜大于5 m，防止底层结块及排水困难，料堆四周做环形降水沟处理，母液渗出后及时用泵抽走。在包装成品时，分层取料，再干燥成品，通过预破及筛分处理防止办结块料。

4 结语

被称为农作物“黄金搭档”的硫酸钾镁肥在国外已有70多年的应用历史，当前我国硫酸钾镁肥市场快速发展，生产厂家主要有青海冷湖、马海矿区、格尔木盐湖矿区、罗布泊盐湖矿区等，累计年生产能力已达125万～135万t。各个钾肥生产公司在生产中都会遇到温度、浓度、母液点控制等问题。近几年，受市场行情影响，硫酸钾镁肥价格略有波动，因此，各个厂家的产能释放都有局部调整，但从长远来看，肥料市场必有硫酸钾镁肥一席之地，特别是南方水果施肥的应用，对供给作物Mg2+、提高光合作用效率有显著的作用。

随着农业技术的发展，高效肥料将进一步增加市场份额，例如水溶性肥料、颗粒型缓释肥、包衣缓释肥等，都是在最大限度地挖掘肥料效力。在硫酸钾镁肥造粒中，目前较为成熟的工藝为成品挤压造粒。在进行半成品湿料造粒时，一次成型率低、一次颗粒强度低，转运或者干燥都存在一定的局限性，选择转筒或者圆盘造粒，在不外加添加剂的生产条件下，都存在一些问题，制约了规模化放大生产。这些问题也是今后突破的一个重点方向，为BB肥的生产提供一定的原料选择性。

[参考文献]

[1]章慧玉，王存刚，徐国举，等.土壤肥料与农业可持续发展[J].安徽农学通报，2008（21）：94-95.

[2]邓凤梅.水肥一体化技术及其应用研究[J].农民致富之友，2019（24）：117.

[3]赵淅鸿.制备硫酸钾新方法的研究[J ].精细化工中间体，1996（2）：27-29.

[4]郑喜玉，张明刚，徐昶，等.中国盐湖志[M].北京：科学出版社，2002.

[5]王伟.直接分解法制取硫酸钾的相图分析[J].盐科学与化工，1995（1）：42-43.

Study on production technology of potassium magnesium sulfate fertilizer

Ren Yanpeng

（SDIC Xinjiang Luobupo Potash Co. Ltd.， Hami 839000， China）

Abstract： Firstly， the significance of potassium magnesium sulfate fertilizer to crops is expounded， that is， it can not only supplement sulfur

and magnesium， but also promote the enzymatic reaction in plants. Secondly， it is proposed that due to the single system problem， there are some

difficulties in the technology control in large-scale production of potassium magnesium sulfate fertilizer. Finally， solutions and control measures

are put forward for the problems of mother liquor circulation and key process point index control in actual production. Key words： mother liquor circulation; chloride ion control; temperature