常见钾肥化学方程式,钾肥计算公式

首页 > 农林牧渔 > 作者:YD1662023-12-31 06:46:51

我国锂资源不算丰富,这也是为什么国内企业去南美、澳大利亚及非洲寻找并收购锂矿的原因。但今天说的主题不是锂,而是另外一种元素-钾,这种在国内同样谈不上富足的物质。

常见钾肥化学方程式,钾肥计算公式(1)

元素周期表

钾与钠、锂同属于元素周期表上的ⅠA 族元素,又叫碱金属元素。碱金属是金属性很强的元素,其单质也是典型的金属,表现出较强的导电、导热性。 因为碱金属最外层只有1个电子,碱金属的单质反应活性高,所以碱金属都能和水发生激烈的反应,生成强碱性的氢氧化物,并随相对原子质量增大反应能力越强。钾也明显具有上述特点。

常见钾肥化学方程式,钾肥计算公式(2)

氯化钾

钾主要用于生产钾肥,用于农业生产领域。钾在地壳中的含量为2.59%,占第七位。在海水中,除了氯、钠、镁、硫、钙之外 ,钾的含量占第六位。从总含量上看,钾资源的总量并不少。但钾资源分布严重不均,在发现罗布泊钾盐矿床以前,中国钾资源保有储量4.57亿吨,仅占世界储量的2.6%。全国共有可经济利用的矿床13个,保有储量仅1.64亿吨(KCl)。国产钾肥满足率仅占15%左右,近年随着一批钾盐新建项目的投产和固体钾盐矿床利用技术的突破,钾肥自给率将有望达到50%。

常见钾肥化学方程式,钾肥计算公式(3)

含钾卤水

钾盐的生产原料主要包括钾盐矿、含钾卤水等,钾盐矿是内陆海在干燥条件下,蒸发水分后干涸的沉积矿床。最主要的沉积钾盐矿有钾石盐(KCl、NaCl混合物)、无水钾镁矾(K₂SO₄·2MgSO₄)、钾盐镁矾(K₂SO₄·MgSO₄·3H₂O)和光卤石(KCl·MgCl₂·6H₂O)等。一些含钾的井水、湖水和卤水也是钾盐生产的重要原料来源。氯化钾生产以钾石盐矿精制加工为主,还有些采用光卤石,少数从卤水提取。

一、钾石盐生产法 钾石盐矿富集和精制由钾石盐矿富集氯化钾有三种方法:A、浮选法,是应用最广泛和最经济的方法。该方法以脂肪胺作为浮选剂,进行多次粗选,再进入精选系统进一步精制,底流返回粗选系统。B、溶解结晶法,是利用氯化钠和氯化钾在热水和冷水中的溶解度不同,将氯化钾母液加热后与钾石盐混合。温度时氯化钾全部进入溶液,而氯化钠进入溶液较少,冷却后析出氯化钾结晶,经分离、洗涤和干燥即得产品。母液返回系统。制取工业用氯化钾精品时可以采用再结晶的方法精制,氯化钾纯度可达到99.9%。此方法过程中较多使用具有分盐功能的蒸发工艺及盐溶液蒸发结晶设备。B、重液分离法,是利用氯化钠和氯化钾的密度不同,选择密度介于两者之间的重介质,把磨细过的钾石盐矿置于其中,氯化钾上浮,氯化钠下沉,达到分离的目的。

二、光卤石生产法  光卤石富集主要有冷溶法及热溶法两种工艺:A、冷溶法是将含有氯化钠等杂质的光卤石矿在20~25℃下用水或淡盐水浸取,氯化镁首先溶出,当溶液中氯化镁含量增加时,溶入的一部分氯化钾会再结晶出来。所得氯化钾是含有氯化钠的混合物,用富集钾石盐的方法进一步加工制氯化钾。B、热溶法是在约100℃水中溶解光卤石,在分离不溶物之后进行冷却结晶得氯化钾。光卤石资源较丰富,但含钾量不高(纯光卤石仅含氧化钾17%),加工能耗较高,且大量副产氯化镁不易处理,故在氯化钾生产中所占比例不大及成本较高。

三、含钾卤水加工  含钾卤水包括含钾湖水、含钾井水和盐田卤水等。卤水先在盐田里自然蒸发,直至约90%的氯化钠结晶出来;再将卤液移入另一组盐田,经蒸发、结晶得光卤石,再以富集光卤石的方法制取氯化钾。此过程中也要用到盐溶液蒸发结晶器,对盐溶液进行蒸发浓缩并结晶。

常见钾肥化学方程式,钾肥计算公式(4)

BT盐溶液蒸发器

四、硫酸钾的生产 A、用可溶性硫酸盐钾矿(例如氯化钾)为原料制取。B、用硫酸盐钾矿(例如:无水钾镁矾和软钾镁矾等)加工,采用与钾石盐矿富集相类似的方法进行处理即可用作肥料。制纯硫酸钾时,可以用氯化钾与可溶性硫酸盐钾矿进行复分解反应:

K₂SO₄·2MgSO₄ 4KCl==3K₂SO₄ 2MgCl₂

然后将溶液蒸发即可结晶出硫酸钾。

明矾石综合利用制硫酸钾、氧化铝和硫酸。明矾石矿经磨细后,进行煅烧还原,分解出二氧化硫,用以生产硫酸。还原物料用碱液浸取,溶出硫酸钾和氧化铝,按铝矾土加工的拜耳法制氧化铝。溶液进一步蒸发、结晶和干燥,得到硫酸钾产品。

C、氯化钾制备  用硫酸分解氯化钾制取硫酸钾并副产盐酸,反应分两步进行,其反应式为:

KCl H₂SO₄→KHSO₄ HCl(1)

KHSO₄ KCl→K₂SO₄ HCl (2)

第一步反应是放热反应,在约200℃下进行;第二步反应是吸热反应,需要在600~700℃下进行。

五、钢厂机头灰及锂云母中均含有较高含量的钾元素,可以通过水洗磁选分离铁精粉、富积贵金属物料,并经钙镁除杂、钾钠分离制得氯化钾。该法是钢厂机头灰资源回收的重要方法。某些锂云母中同样含有较为丰富的钾元素,经过焙烧浸出得到含锂钾盐水溶液,通过蒸发结晶等回收硫酸钾。详细情况可以查看我的相关锂云母制取碳酸锂文章。

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