“制取硫酸钾新工艺工程化试验研究”专题是“九.五”国家重点科技攻关项目“紧缺矿产资源快速勘察评价的新方法、新技术研究”中的三级课题,从属“察尔汗盐湖高值开发与综合利用研究”课题。
制取硫酸钾的生产工艺过程是光卤石、芒硝和水的反应过程,上述原料遵循Na+,K+,Mg2+//Cl-,SO42-,-H2O五元体系相关系规律,通过冷分解、热溶、冷结晶过程巧妙地制备得到一定比例的软钾镁矾和氯化钾混盐,这种混盐加水遵循K+,Mg2+,Cl-,SO42--H2O四元交互体系规律,通过转化过程制备得品质良好的硫酸钾产品。本课题的研究内容主要是利用青海盐湖产出的光卤石为原料制造硫酸钾的技术路线,进行“光卤石与芒硝转化法”工艺及装置的工程化研究,解决试验放大后的工艺控制,平稳运作及固液物料的分离、冷却结晶等设备问题。该工艺流程简短合理,生产成本适度。
主要技术经济指标:
产品质量达到农用硫酸钾优级品标准(HG/T3279-1990)。
氧化钾含量≥50%,氯根≤1.5%。
产品收率:钾≥70%,硫酸根≥70%。
生产成本:1400-1600元/吨。
本工艺通过中国科学院兰州查询中心科技查新报告表明:“用粗钾盐、盐田光卤石和天然无水芒硝为原料生产硫酸钾的工艺”将原料粗钾盐(含KCl40-80%)、盐田光卤石和天然无水芒硝按钾、镁、硫酸根和水以一定的比例进行混合、加热溶解、离心过滤分离出水不溶物及不溶解的氯化钠,冷却结晶获得具有一定比例的软钾镁矾与氯化钾的混合物,然后加水转化、分离后获得硫酸钾。该工艺在国内外尚未见相同文献报道。该技术获得中国科学院科技进步二等奖(150吨/年硫酸钾中间试验),青海省科技进步三等奖(年产一万吨硫酸钾工业性试验)。
硫酸钾是重要的、目前应用最多的一种优质无氯钾肥。随着国内对硫酸钾的需求量日益增长,钾肥市场前景广阔。青海已探明的钾资源储量以KCl计达3.81亿吨,占全国已探明的钾资源储量的66.85亿吨,且埋藏浅,品位高,开采容易,因此利用青海盐湖钾资源和芒硝资源生产硫酸钾,具有其他地方无法比拟的优势,也是解决我国硫酸钾产品自给的可靠途径之一。
本工艺进行了150吨/年硫酸钾中间试验,经历了二个一万吨硫酸钾工业试验厂的运行,考核了关键设备,工艺实现了突破,以盐湖廉价的初级原料、用崭新的工艺、获得高质量的优质硫酸钾,并较好地解决了困惑多年的盐湖地区企业生产中的盐湖料浆的固液分离技术及本工艺要求的冷却结晶技术,为建设十万吨位硫酸钾厂提供了设计依据,为我国硫酸钾工业提供一一套完整的生产技术。
一万吨硫酸钾生产厂产品生产部成本1533.4元/吨,经营成本1395.4元/吨。经济效益:税前利润466.6万元;税后利润额299.5万元;投资回收期6.8rh ;盈亏平衡点BEP53.4%。