[01178582]硫酸钾肥绿色高效生产技术

硫酸钾是一种优质无氯钾肥，也是制造优质复合肥的必备原料。中国硫酸钾的总生产能力已达600万吨以上，产量和消费量均居世界首位。国内硫酸钾的生产技术主要分为三类，第一类是利用硫酸与氯化钾为原料的曼海姆法，产能约300万吨；第二类是利用西部盐湖卤水资源制取硫酸钾，产能约200万吨；第三类是利用硫酸盐与氯化钾为原料的转化法制取硫酸钾，产能约100万吨。以硫酸为辅助原料的曼海姆法由于能耗高、设备腐蚀严重、副产盐酸销路不稳定等问题，且易发生环境污染事故，受到制约；利用西部盐湖卤水生产硫酸钾在其生产过程的浮选工序需要加入各种浮选药剂，这些药剂随施肥进入农田，会对生态环境及食品安全带来潜在威胁；利用氯化钾与硫酸铵转化法生产硫酸钾，由于产物硫酸钾和原料硫酸铵之间易形成硫酸钾铵固溶体，导致该工艺的钾转化率低、硫酸钾产品纯度低，并且需要强制蒸发处理铵母液，还存在能耗高、成本高、腐蚀大、易导致环境污染等缺陷。此外，国内硫酸钾产品粒径大多粒度细，给进一步加工以及农田施用均带来不利影响。随着民众绿色环保意识的增强和国家环保治理力度的加大，对硫酸钾绿色生产工艺及其产品品质的要求日益提升，因此开发推广高品质硫酸钾及其绿色生产技术势在必行。 在国家科技部、河北省科技厅、天津科委等科技部门的资助下，项目组从反应结晶热力学基础数据出发，以反应结晶动力学研究为指导，通过应用基础研究、技术开发、产业化研究，创新出包括： ①软钾镁矾控速结晶及湿式筛分绿色纯化工艺：针对利用钾混盐反应结晶生产粗软钾镁矾工艺，通过调控结晶过程，实现软钾镁矾的晶体尺度控制，使之适于经过湿筛法有效分离提纯；②硫酸钾反应结晶及过程调控技术：依托硫酸钾结晶动力学研究基础，创新出梯级反应结晶工艺，调控制备出大颗粒硫酸钾；③母液封闭循环梯级转化生产硫酸钾高效节能工艺：创新出梯级分离纯化硫酸钾铵混晶理论，通过对各段母液组成的调制，实现硫酸铵与氯化钾高效制备硫酸钾产品和母液闭路循环，保障了硫酸钾产品质量达到国标和90%以上的钾回收率。 该成果先后在冷湖滨地钾肥有限责任公司、山东农大肥业科技有限公司、印度Agrocel有限责任投入工业化应用，自2015年到2017年共生产硫酸钾75.17万吨，实现新增销售额11.376亿元、新增利润1.3483亿元，上缴税收3665.74万元，取得了较大的经济效益。该技术突破了软钾镁矾及硫酸钾控速结晶、硫酸钾铵混晶分离等理论难题，攻克了以往制备硫酸钾产品品质低、钾回收率低、易导致环境污染等技术瓶颈，具有原料来源广泛，生产成本低和无污染等优势，具有显著的市场竞争力和广泛的推广应用前景。