两步法磷石膏转化制硫酸钾的工艺研究

摘要

本文综述了国内外对磷石膏综合利用的现状，重点论述了对磷石膏制硫酸钾目前存在的问题、工艺过程以及应用前景等相关内容。硫酸钾是无氯钾肥的主要品种（含50％左右K2O，17－20％S），特别适用于烟草、茶叶、柑桔、葡萄、马铃薯等忌氯喜钾经济作物的施用。我国是硫酸钾消费大国，而硫酸钾资源短缺，农业生产需要的硫酸钾主要依靠进口。近年来，我国高浓度磷肥工业有很大的发展前景，采用磷石膏转化法已成为制硫酸钾的主要途径，但是对于磷石膏转化法制硫酸钾在工业上的应用研究还比较少。 本实验采用两步转化法对磷石膏制硫酸钾在工业上的应用进行了研究，在工艺试验研究过程中主要对两阶段的工艺条件的选择进行了探讨，通过单因素实验和正交实验确定了的最佳工艺条件。本实验利用磷石膏制硫酸钾的工艺分为两个阶段：第一阶段，研究了反应时间、反应温度、加料中铵硫比（2NH4+/SO42-(mol/l)）、（NH4）2SO4理论浓度（g/100g水）、洗水总量对硫酸根转化率及NH4+损失率的影响。采用单因素和正交实验得到的最佳实验条件：反应温度28℃，反应时间60-90min，加料中2NH4+/SO42- 为1:0.9，理论（NH4）2SO4浓度为60g/100g水，洗水用量为45-52.5克/100克物料。第二阶段，研究了反应温度、反应时间、初始硫酸铵浓度、加料中SO42-/2K+对钾收率Pk+,干产品K2SO4中Cl-％,干产品K2SO4中NH4+％的影响。采用单因素实验和正交实验得到的最佳实验条件：反应温度50℃，反应时间 60-80min，初始硫酸铵浓度为60g/100g水，加料中SO42-/K+为=1：1，洗水用量为10ml。 通过本试验研究发现，利用两步转化法制磷酸钾，可以达到预期的目的。实验结果表明：在两步法的最佳工艺条件下， SO42-的利用率可达到93.41％，NH4+损失率为4.72％，K+收率为72.10％，产品中NH4+为4.38％，CL-为1.72％。