一种硫酸钾镁肥的生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种硫酸钾镁肥的生产方法，它以氯化钾、浓硫酸和氧化镁为原料，氯化钾与浓硫酸反应制得硫酸氢钾料浆，硫酸氢钾料浆再与氧化镁料浆制得硫酸钾镁料浆，硫酸钾镁料浆经冷却、破碎、烘干工序即得硫酸钾镁肥。本发明所提供的硫酸钾镁肥的制备方法,原料来源广泛，产品收率高，生产成本低。采用氯化钾低温转化法生产工艺，原料采用分批次按配方加入，工艺流程简短易控，可完全保证产品的质量，得到的硫酸钾镁肥品味可达到或超过国家硫酸钾镁肥一等品标准。
【专利说明】一种硫酸钾镁肥的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明具体涉及一种硫酸钾镁肥的生产方法，属于化肥生产【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 硫酸钾镁肥的分子式为K2SO4 · Hi(MgSO4) · ηΗ20 (其中m=l?2, n = 0?6)，它 是一种富含K、Mg、S三种养分的无机绿色肥料，水溶性极好，不仅能给植物提供钾、镁及硫 元素且能疏松土壤，促进植物的叶、枝及根系的生长发育，使植物根系庞大，同时能促使植 物加快吸收土壤中氮、磷等元素，增加植物抵抗疾病的能力。硫酸钾镁属化学中性盐，施用 不会影响土壤PH值，加之氯根含量低，长期施用对土壤的盐度影响较小。
[0003] 在美国硫酸钾镁肥每年施用量在几十万吨，除直接施用外还大量用于配制复合 月巴，根据各个农场的土壤质量及作物状况配制专用肥。在中国硫酸钾镁肥尚属钾肥系列的 一个新品种。目前，硫酸钾镁肥在世界范围内已被广泛应用，美国硫酸钾镁肥品牌"施宝密" 总产量的30%销往墨西哥、哥斯达黎加、哥伦比亚、巴西、委内瑞拉、厄瓜多尔、秘鲁、澳大利 亚、日本、韩国、菲律宾、马来西亚、泰国及欧洲一些地区等。典型的"施宝密"化学组成为： W(K2O) = 22%，w(Mg) =11%及W(S) = 22%，其最重要性状是可溶性好（100%7K溶)，但溶解 度稍低于氯化钾。"施宝密"的另一重要性状是其组成主要为中性盐，施用不会影响土壤PH。 由于其组成主要为硫酸根，氯离子质量分数低于1. 5%，因而其盐指数相对较低。与传统硫 酸钾产品相比，硫酸钾镁肥增加了镁中量元素，为作物提供更全面均衡的养分。随着我国土 壤盐渍化问题日趋严峻，无氯优质钾肥(硫酸钾和硫酸钾镁）已逐渐取代氯化钾在农业种植 中的地位。
[0004] 在我国生产硫酸钾镁肥的原料是软钾镁钒矿，分子式为K2Mg(SO4) 2 · 6H20,是可溶 性钾盐矿的主要矿物之一。硫酸钾镁肥的生产方法按照原料和工艺不同分为天然提取法和 掺混法两种。天然提取法包括采用盐湖齒水或固体钾镁盐矿经物理方法直接生产和采用钾 镁钒矿直接生产两种工艺，缺点是受原料供应限制影响较大，工艺流程较为复杂，操作控制 不方便，在浮选及结晶的操作过程中精度要求较高。而掺混法是用硫酸钾或氯化钾与镁盐 简单掺混而制取，该方法生产的硫酸钾镁肥仅是硫酸钾和硫酸镁的混合物，产品质量参差 不齐，并且它以高价格的硫酸钾为原料，成本优势明显不足。并且采用硫酸钾和氧化镁等简 单掺混方式生产的硫酸钾镁肥是否可以称得上是硫酸钾镁肥，主要应看其氯离子含量，同 时钾含量应大于镁含量。但目前市场上销售的一些掺混的硫酸钾镁肥产品，虽然都含有钾、 硫、镁，但有些氯离子是超标的，有些产品的镁含量大于钾含量，这些产品都达不到硫酸钾 镁肥的质量要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种硫酸钾镁肥新的生产方 法，该方法生产工艺简单，原料来源广泛，价格低廉，生产成本低。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的： 一种硫酸钾镁肥的生产方法，其特征在于：它以氯化钾、浓硫酸和氧化镁为原料，氯化 钾与浓硫酸反应制得硫酸氢钾料浆，硫酸氢钾料浆再与氧化镁料浆制得硫酸钾镁料浆，硫 酸钾镁料浆经冷却、破碎、烘干工序即得硫酸钾镁肥。
[0007] 进一步的，上述硫酸钾镁料浆的制备方法包括以下步骤： (1) 制备硫酸氢钾料浆：取氯化钾与浓硫酸混合搅拌反应30-60min，氯化氢气体逸出 得硫酸氢钾料浆，其中控制反应温度80?140°C，氯化钾与浓硫酸的摩尔比以KCl和H 2SO4 计为1:1?1. 2 ; (2) 配制氧化镁料浆：按照质量比氧化镁：水=1:0. 5?2,将氧化镁与水混合均匀制得 氧化镁料浆； (3) 制备硫酸钾镁料浆：将步骤（1)制得的硫酸氢钾料浆与步骤（2)的氧化镁料浆混合 加热反应5?IOmin即得硫酸钾镁料浆，其中控制反应温度为120?160°C，硫酸氢钾料浆 与氧化镁料浆的摩尔比以KHSO 4和MgO计取1:1。
[0008] 进一步的，为了促进硫酸氢钾的反应，步骤（1)中所述氯化钾以溶液形式与浓硫酸 混合，其中氯化钾溶液的浓度> 50%。
[0009] 同样，为了加速反应生产硫酸氢钾，步骤（1)中所述浓硫酸的浓度> 90%。
[0010] 进一步的，所述步骤（1)逸出的氯化氢气体分段吸收制成盐酸。
[0011] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明以价格低廉的氯化钾、浓硫酸和氧化 镁为原料，主要反应方程式为： KC1+H2S04=KHS04+HC1 ? KHS04+Mg0+(n-l)H2O=K2SO4 · MgSO4 · nH20 (I ^ η ^ 6) 首先将氯化钾与浓硫酸混合反应，通过控制反应温度在80?140°C，得到硫酸氢钾料 浆，而氯化氢气体在加热的条件下以气体形式排出，同时为了保证反应完全，生成的硫酸氢 钾料浆中不含氯离子，氯化钾与浓硫酸的摩尔比以KCl和H 2SO4计为1:1?1.2 ;逸出的氯 化氢气体可分段吸收制成盐酸以达到废气的回收利用。
[0012] 然后将氧化镁与水混合制得氧化镁料浆，以使得其与硫酸氢钾料浆中和时便于搅 拌均匀，反应完全，通过控制反应温度140?160°C，硫酸氢钾料浆与氧化镁料浆的摩尔比 以KHSO 4和MgO计取1:1，氧化镁料浆与硫酸氢钾料浆中和完全，得到硫酸钾镁料浆，该硫酸 钾镁料浆经冷却、破碎、烘干得到硫酸钾镁肥产品。
[0013] 氯化钾与硫酸的反应为复分解反应，需要控制反应温度范围在80?140°C，才能 保证反应生成纯度达标的硫酸氢钾料浆。若温度低于80°C，反应生成的氯化氢难以逸出干 净，导致硫酸氢钾料浆中残留氯化氢过多，使硫酸钾镁肥产品氯离子含量达不到国家标准 要求。若温度高于140°C，反应过程水分蒸发过快，需不断向反应容器补充清水，导致硫酸氢 钾料浆流动性变化大，不利于对反应过程的控制，且控制温度过高产品的单位能耗将大幅 度增加。氯化钾与硫酸的反应速率适中，反应时间控制在30-60min，能够保证反应完全。
[0014] 硫酸氢钾与氧化镁的反应为中和反应，温度范围控制在120?160°C，保证中和得 到硫酸钾镁料浆。若温度低于120°C，反应生成的硫酸钾镁料浆将快速结晶凝固，影响剩余 硫酸氢钾和氧化镁的继续反应。若温度高于160°C，反应过程水蒸发过快，硫酸钾镁料浆流 动性将大幅度降低，同样将影响硫酸氢钾和氧化镁的充分反应。在温度低于120°C或高于 160°C时，均可能使硫酸氢钾和氧化镁不能完全反应，导致产品中氧化镁含量过高，使产品 水不溶物含量达不到国家标准要求。另外，为保证氧化镁与硫酸氢钾能够充分反应，氧化镁 应预先按照质量比氧化镁：水=1:0. 5?2配制成料浆，所加入的水量正好可以满足硫酸钾 镁结晶水及保持产品适当流动性的需要。若氧化镁：水< 1:2,生成的硫酸钾镁料浆流动性 极差，不利于反应的充分进行，使产品中不溶性氧化镁含量超标。若氧化镁：水> 1:0. 5,反 应生产的硫酸钾镁料浆含水量过高，自然冷却后不能直接破碎，且将增加产品的烘干成本。 硫酸氢钾与氧化镁的反应速率高，反应时间控制在5-10min，能够保证反应完全。
[0015] 本发明所提供的硫酸钾镁肥的制备方法，以氯化钾、氧化镁和硫酸为原料，市场来 源广泛，产品收率可达到99%，生产成本较低。
[0016] 本发明采用氯化钾低温转化法生产工艺，原料采用分批次按配方加入，工艺流程 简短易控，可完全保证产品的质量，得到的硫酸钾镁肥品味可达到或超过国家硫酸钾镁肥 一等品标准（GB/20937-2007)。
【具体实施方式】
[0017] 为了更加清楚的理解本发明的目的、技术方案及有益效果，下面对本发明做进一 步的说明，但并不将本发明的保护范围限定在以下实施例中。
[0018] 硫酸钾镁肥产品标准GB/T20937 - 2007适用于从盐湖卤水或固体钾镁盐矿中仅 经物理方法提取或直接除去杂质制成的含镁、硫等中量元素的硫酸钾镁肥产品，其标准内 容如下表所示 ：
【权利要求】
1. 一种硫酸钾镁肥的生产方法，其特征在于：它以氯化钾、浓硫酸和氧化镁为原料，氯 化钾与浓硫酸反应制得硫酸氢钾料浆，硫酸氢钾料浆再与氧化镁料浆制得硫酸钾镁料浆， 硫酸钾镁料浆经冷却、破碎、烘干工序即得硫酸钾镁肥。
2. 根据权利要求1所述的一种硫酸钾镁肥的生产方法，其特征在于：所述硫酸钾镁料 浆的制备方法包括以下步骤： 制备硫酸氢钾料浆：取氯化钾与浓硫酸混合搅拌反应30-60min，氯化氢气体逸出得硫 酸氢钾料浆，其中控制反应温度80?140°C，氯化钾与浓硫酸的摩尔比以KCl和H2SO4计为 1:1 ?1. 2 ; (2) 配制氧化镁料浆：按照质量比氧化镁：水=1:0. 5?2,将氧化镁与水混合均匀制得 氧化镁料浆； (3) 制备硫酸钾镁料浆：将步骤（1)制得的硫酸氢钾料浆与步骤（2)的氧化镁料浆混合 加热反应5?IOmin即得硫酸钾镁料浆，其中控制反应温度为120?160°C，硫酸氢钾料浆 与氧化镁料浆的摩尔比以KHSO 4和MgO计取1:1。
3. 根据权利要求2所述的一种硫酸钾镁肥的生产方法，其特征在于：步骤（1)中所述氯 化钾以溶液形式与浓硫酸混合，其中氯化钾溶液的浓度> 50%。
4. 根据权利要求2所述的一种硫酸钾镁肥的生产方法，其特征在于：步骤（1)中所述浓 硫酸的浓度> 90%。
5. 根据权利要求2所述的一种硫酸钾镁肥的生产方法，其特征在于：所述步骤（1)逸出 的氯化氢气体分段吸收制成盐酸。
【文档编号】C05D1/02GK104311164SQ201410526143
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】李彬, 张洪江, 杨柳 申请人:龙蟒大地农业有限公司