我国硫酸钾的生产工艺现状概述
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摘 要：硫酸钾是我国现代农业常用的无氯钾肥之一，目前世界生产硫酸钾主要有曼哈姆法、缔置法和复分解法等。本文对我国硫酸钾的主要生产工艺的现状进行阐述。
关键词：硫酸钾 生产工艺 曼哈姆法 缔置法 复分解法
硫酸钾是我国现代农业常用的无氯钾肥之一，并且在世界钾肥市场中占有很大的份额，硫酸钾被广泛地用于忌氯农作物的养分补充。由于现代农业对硫酸钾的大量需求，农业专家不断地研究其生产方法。目前世界生产硫酸钾主要有曼哈姆法、缔置法和复分解法等，笔者多年从事无氯钾肥研究工作，现对我国目前生产无氯钾肥之硫酸钾主要方法作出阐述。
一、使用硫酸法制取硫酸钾
1.曼哈姆法
曼哈姆法是我国目前生产硫酸钾的主要方法之一，用到的主要生产原料为氯化钾和硫酸，将两种原料在曼哈姆炉混合并使其产生反应，再将两者反应的产物硫酸氢钾经过高温加热使其继续与氯化钾充分反应，最终生成硫酸钾；目前我国以氯化钾和硫酸为原料生产硫酸钾还有一种比较成熟的方法：将两者混合在反应炉内，使用1000~1100摄氏度的高温对反应炉进行加热，将两者反应后的产经过物冷却、中和便可得到硫酸钾，使用这种方法生产硫酸钾的同时，还有盐酸作为副产品产生。该方法生产硫酸钾的优点是：生产出的硫酸钾品位很高，并且生产过程无损失，缺点在于这种方法生产能力低，并且生产的过程中产生的盐酸对反应炉有一定的腐蚀破坏。
2.缔置法
缔置法生产硫酸钾的主要原料为氯化钾、硫酸和有机溶剂，三者经过一系列化学反应后产生硫酸钾。使用缔置法生产硫酸钾过程中，有机溶剂的选择直接影响着硫酸钾的产量，有研究表明，使用高沸点的有机溶剂可以大大提高硫酸钾的产量。
与曼哈姆法相比，缔置法具有更多的优点，缔置法生产硫酸钾能耗小，并且产生周期短，因此，使用缔置法生产硫酸钾的经济效益更高，但是缔置法还不属于是一种成熟的方法，生产硫酸钾所用的有机溶剂一般都具有一定的毒性。
二、复分解法制取硫酸钾
1.硫酸铵法
硫酸铵法是将硫酸铵作为生产硫酸钾的原料之一，使硫酸铵与其他原料之间产生复分解反应，从而获得硫酸钾的方法。经过大量试验证明，硫酸钾的生产产量主要取决于原料之间的反应时间、所使用溶剂的浓度、硫酸铵的浓度以及反应温度等等。使用硫酸铵法生产硫酸钾具有投资少的优点，但是与其他生产硫酸钾的方法相比，使用硫酸铵生产硫酸钾的效益明显低于其他方法。
2.硫酸钙法
使用硫酸钙为原料生产硫酸钾分为一步转化法和两步转化法两种方法，在一步转化法中，用到的主要原料为硫酸钙和氯化钾，在两者反应的过程中需加入一定量的氨作为催化剂，两者经过反应后不仅可以直接得到硫酸钾，还有氯化钙作为副产品产生。
两步转化法用到的主要原料为硫酸钙和碳酸氢铵，将两者反应所得的硫酸铵作为中间产物与氯化钾进一步反应，从而生成硫酸钾。
有学者研究表明，一步转发法生产硫酸钾的产量直接受到了氨水质量分数的影响。此外还有学者研究表明，添加甲醇、异丙醇等有机溶剂可以提高硫酸钾的产量。
一步转换法的优点在于操作简单，转化所需要原料的成本较小，并且生产出得硫酸钾的品质较好，但是经过一步转换法后产生的氯化钙很难被处理，因此一步转化法也存在着一定的弊端；两步反应法的优点在于操作简单、生产能力大、产生的副产品好处理。
三、使用海水或卤水制取硫酸钾
高温盐法、浮选法、旋流法和盐田卤水氨法都可以从海水或是卤水中提取出硫酸钾。有学者研究表明，符合一定条件的卤水经过分解或转化就可以得到生产硫酸钾的中间产物：氯化钾和软钾镁矾。将氯化钾和软钾镁矾转化、结晶后得到的产物便是硫酸钾。还有学者研究表明，可以将硫酸盐卤水作为原料，经过分解过滤、转化筛分、过滤、硫酸钾合成、过滤干燥也可以生产出硫酸钾，这种生产方法简单易于掌握、原料有很高的利用率并且生产出的硫酸钾的质量也很高。
依据我国的地理环境，我国内陆湖众多，具有很大的开发潜力，因此使用海水或卤水提取硫酸钾将是未来生产硫酸钾的一种切实可行的办法之一。
四、其他生产硫酸钾的生产工艺
生产硫酸钾的办法还有很多办法，比如：例子交换法、微波辐射法、废酸秸秆法，但是无论使用哪一种方法都应该具备有满足该方法的原料。
海卤水也是生产硫酸钾的原料之一，目前已经有学者研究出从海卤水中提取硫酸钾的新技术，这种研究成果对我国海卤水的有效利用有很大的意义。还有学者研究了从热钾碱提取硫酸钾的方法，这种方法可以有效地利用碱厂的生产废料废硫酸作为生产硫酸钾的中和原料。近些年又有新的生产硫酸钾的专利出现，将硫酸和氯化钾作为原料，经过微波辐射，从而产生硫酸钾的新的生产方法，这种生产有硫酸钾方法的优点在于化学反应的速度快、生产硫酸钾的周期比较短且硫酸钾的质量较好。使用废硫酸和秸秆生产硫酸钾的新方法也被提出，将秸秆经过废硫酸浸泡、过滤、甩干等工序后即可生产出硫酸钾，这种方法的优点在于，投资少、成本小、环境污染少等。
以上提取硫酸钾的方法大多处于试验阶段，生产的技术并不成熟，若想通过以上方法大规模生产还需要经过一定时间的试验期。
五、结束语
硫酸钾是有效的无氯钾肥之一，硫酸钾的生产技术的发展和中国农业的安全发展息息相关。通过对以上多种生产硫酸钾的方法的分析，笔者做出以下总结：
曼哈姆法生产硫酸钾是一种能耗比较大的生产方法，并且生产过程中产生的盐酸对设备具有一定的腐蚀性；缔置法生产硫酸的原料需要有机溶剂，但是有机溶剂一般都具有毒性。为了满足市场对硫酸钾大量的需求，我们还需要研究出一些生产硫酸钾的新工艺，而新工艺的核心应该是环保、节能、成本低。总而言之，节能减排，创新工艺，将是未来硫酸钾生产的主要方向。
参考文献：
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