全世界生产方法比较 （ 见表 1） 裹 1 国外主要硫蘸 钾生产厂家和生 产雌力 目前国际市场上采用的主要生产方法为曼海姆 法和硫酸镁复分解 法， 主要集 中在美国、 德国、 比利 对 、 意大利 、 芬 兰、 西班牙。 产量约 占世界总产量 的 3／ 4 。 在国内市场上比较活跃的就是采用曼海姆法的 苏州精细化工集团、 台湾 青上的合资厂和南风集团 钾肥厂。由于我国芒硝资源比较丰富， 芒硝中 富含 有微量元素钙、 镁、 锌 、 硼等作物需要的有益元素， 因 此芒硝 法生产的硫酸钾呈中性且含有微量元素。 2 硫酸钾的主要生产技术 2． 1 硫酸分解法一 曼海姆法 该法以氯化钾和 硫酸为原料转化制取硫酸钾． 其主要方程式为：

2 •姐十 S04 — S04 十 2140

实际上反应分两步进行：

KC1 十 SO 一吼十 HC1 K I" f,0, 十 K 0 一 504 十 第一步是放热反应， 可在较低温度下进行， 第二 步是强吸热反应， 要

在 600 — 700 C 的专门加热炉中

进行。这是最古老的硫酸盐生产方法， l 9 世纪末由 德国 Mannhei m Ver ei m 首创， 故称曼海姆法。这种方 法生产技术很成 熟， 反应炉为双层结构， 内层为反应 室， 设有耙臂和耙齿 ， 将从中 心部位加人的物料慢慢 耙向外侧 ， 生成的硫酸钾从外侧排出， 冷却后 即为成 品， 氯化氢气体从炉上部引出， 钾的收率高。但由于 反应物料 的腐蚀性和磨蚀力很强， 反应炉的耐腐蚀 问题不易解决。同时单台设备 生产能力低， 维修工 作量大， 投资费用高。比利时的 Fe ssende6o H AM 厂 是世界上最大的用曼海姆法生产硫酸钾的生产厂， 年产 50 万 t， 有 35 台直径为 6 m 的反应炉。 HAM 厂 已积累了长期经验， 反应炉的大修问 隔期最长两年。 副产盐酸， 若无稳定的用户也会造成环境污染， 因此 目 前国内有十家企业生产， 并段有全部开车。 2 ． 2 硫酸镁复分解法 德国钾盐公司（K + S 拥有储量丰富的氯化钾 矿藏在矿体中， 同时含有硫酸镁， 他们用氯化钾和硫 酸镁为原料， 采 用两步法生产硫酸钾， 生产能力 60 万 a。美国大盐湖（G sL 公司也用同 样方法生 产硫酸钾，年产 37 万 t。反应原理为：

2~ so,‘ 71 J20 + 2K0 一 M q ‘ SO4‘ 6H20 + M g + 8 o a~ so, ' K2SO4 ' 6H20 + 2KCI — 2K2SO4 + ~ dgC1 2+ 6 0 他们的生产方法为氯化钾与硫 酸镁在第一级反 应器中进行反应， 生成软钾镁矾和氯化镁， 从反应器 出 来的物料在转鼓式过滤机中分离， 复盐送人第二 级反应器与氯化钾进一 步反应， 氯化镁溶液排放到 地下矿井或盐湖 中去。第二级反应器出来的 硫酸钾 与氯化镁溶液在转鼓式分离机中分离， 硫酸钾经洗 涤， 脱水 ， 干燥后， 作为成品送往仓库。 据介绍， 两步法钾的回收率可达 78％， 一步法

钾的收率最大 57％， 采用 复分 解法 ， 钾 的 回收率无 法再提高。 这种方法的优点是， 工艺设备比较简单， 可建成 规模很大的装置， 投

资相对较低， 主要缺点是钾的收 率低， 只有在氯化钾来源充分且价格低

廉的条件下 才有竞争性。且硫酸钾的优级品率低， 副产氯化镁 的排放和

污染问题未能很好解决。国内也有采用此 法的生产厂家， 但由于产品质

量及产量消耗等问题 使它的发展受到限制。

2． 3 缔置 法 这是 国内自行开发以氯化钾 、 硫酸 、 氨为原料 ， 经 缔合、 置换、 解缔等反应生产硫酸钾的方法。 生产原理为用不溶于水的

有机缔合剂与硫酸缔 合 ， 然后再用氯化钾溶液将缔合到缔合剂上的硫酸

根离子置换下来， 从而得到硫酸钾溶液。然后用氨 解缔， 使在缔合剂上

的氯与氨作用， 生成氯化铵 利 用各种盐在不同温度下溶解度的差异， 使

硫酸钾和 氯化铵分别结晶出来。实际上， 这种方法是以硫酸、 氯化钾 、

氨为原料 ， 制成硫酸钾和氯化铵成品。 这个技术于 1993 年 1 月 中试 装置通过鉴定 ， 特 点是在常压下操作， 反应温度低， 腐蚀性小， 设

备寿 命长， 产品质量较高， 投资少且无污染， 四川 I 什邡化 肥集团和 太原兴安化工厂分别建成了年产 2 万 t 生 产装置． 因无长期的生产经验， 缔制剂的损耗大， 导 致成本高 ， 且工业进程中还遇到一些难题 尚未解

决 ， 建成的生产单位都处于停产状态。

2 ． 4 其它复分解法 采用氯化钾和含硫酸根的盐类 (如硫酸铵 、 芒 硝、 石膏、 硫酸镁等 )进行反应， 生成溶解度较小的复 盐 ， 得到产 品硫酸钾及其副产物 ， 反应原理如下 ： 2KC1+ cBso4 — SO4 + CaCl 2 2K C1+ N a2SO4 一 SO 4 + 2N aC I 2KC 1+ (H H )2SO 4 一 SO , + 2／ ' ~ ／ ,C 虽然理论上硫酸钙作为原料比较适宜， 但是将 工艺概念转化为现 实所遇到的问题是难以克服硫酸 钙的溶解度太低，导致平衡偏向原料端 ，

因而需要十 分复杂的工艺过程。另外几种方法的副产品氯化镁 和氯化钙

排放 到排水系统时会 引起严重的环 境问 题，只有将装置建设在沿海地

区， 排放氯化镁和氯化 钙才可以考虑。

我国是钾资源贫乏的国家， 但芒硝类矿产却居 世界首位， 因此采用芒硝

复分解法是我国生产硫酸 钾的发展方 向之一。

从副产品应用问题上考虑， 硫酸钠 { 6 j 取硫酸钾 的生产路线是最适宜的。副产氯化钠可以作为工业 用盐或食盐。该工艺的

特点是投资省、 能耗低、 无污 染、原料的选择余地大， 但生产过程中

复盐不能充分 分解，消耗还欠佳， 很多单位在形成能力后产品质量 有待

提高。

世界上以硫酸钠为原料 ，生产硫酸钾 的生产装 置很少．在俄罗斯 Be Lorussi a Soli gorsk 有一套用该法 的生产装置 ，采用一步法。反应原理 为：

2 KC I+ SO4 — — SO , + 2NAG 1 这种方法钾的利用率小于 并且副产的氯

6o％ ，

化钠溶液浓度很低，作为一种污水排放，且会造成污 染，现已停产很久 。

3 综合比较

3． 1 从原料来源比较 曼海姆法和硫铵法原料最普遍， 硫酸市场货源 充 足，且很多厂本身就有硫酸装 置。硫铵法可以采 用农业级和工业硫铵， 货 源较充足 用硫酸钠或硫酸镁建厂必须拥有或靠近芒硝矿 场、盐湖或苦卤

资源， 因硫酸钠和苦卤加工成本在 500 — 600 元/ I,长途运输不经济。 我国是芒硝资源十分 丰富的国家 ，

直接用芒硝 做原料(Na2 • 10 0 )拉到 厂中成本 不超过

4o 元/ t，有得天独厚的优势 。 3． 2 从投资、成本情' 兄比较 (1) 从成本来看， 缔置法最低， 但工业化生产中

尚存在一些难以克服的问题， 缔置剂消耗高， 无法正 常开产。 其次就是芒硝法， 因原料芒硝成本低， 当氯化钾 消耗达规定值时， 全 套实现自动化， 与国外成熟技术 曼海姆法相比， 少了设备维修费， 有 较强的竞争力。

(2) 从投资看， 硫铵法最少， 资金回收周期短， 但 它的产品质量无法达到 国标优级品要求 ，做烟草、 蔬 菜等专用肥时， 配 比上不去， 使其用途受到限制。 其次投资少 的就是芒硝法 ，它的产品 质量能满

足优级品要求

3． 3 从技术、 设备和操作情况比较 (1)曼海姆法技术先进、 成熟， 国外大多采用此 法， 但操作温度高， 高 ，难度太， 设备要求全进 口， 能耗 维修难。 (2)硫铵法操作温度低， 能耗低， 但产品质量达 不到优级。 (3) 硫酸镁法操作温度低， 产品质量较高， 但钾 的回收率低， 且反应 流程中多次进行蒸发、 结晶、 分 离 ， 能耗高， 操作频繁 ， 技术工 艺上无突出之处。 (4) 缔置法转化率高， 反应条件温和， 是较先进 的工艺， 但由于采用 萃取步骤， 流程较复杂， 技术条 件尚不十分成熟。

(5) 芒硝法， 采用两段转化， 一次蒸发。经历室 内试验 、 中试 、 年产 万 t 、 5 万 t、 10 万 t 的不断探索， 实现仝 套过程控制 自动化操作， 技术先进， 设备简 单， 工艺成熟 ， 能量利 用合理。

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作者：春天里

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