鉀礦化學加工，含有作物營養元素鉀的一種化肥。早期的鉀肥是未經很好富集精製的粗鉀鹽，現在主要品種是用天然鉀鹽礦經富集精製加工而製得的氯化鉀，占鉀肥產量的90％以上；其次是硫酸鉀和無水鉀鎂礬，占8％～10％；少量是水泥生產中回收的窯灰鉀肥。鉀是作物三大主要營養元素之一，鉀肥的生產是化肥工業主要組成部分之一。1982—1983肥料年度，世界鉀肥產量(以K2O計)約為24.451Mt。主要生產國是蘇聯、加拿大、民主德國、聯邦德國、美國和法國等。
基本介紹
- 中文名：鉀礦化學加工
- 適用領域：化學工業
功能,原料,
功能
施用鉀肥能夠促進作物的光合作用，促進作物結果和提高作物的抗寒、抗病能力，從而提高農業產量。鉀元素在植物體內以游離鉀離子形式存在，它能促進碳水化合物和氮的代謝；控制和調節各種礦物營養元素的活性；活化各種酶的活動；控制養分和水的輸送；保持細胞的內壓，從而防止植物枯萎。
鉀肥的有效成分以氧化鉀的百分含量表示。農用氯化鉀含K2O55％～62％、硫酸鉀含K2O48％～52％。後者主要施用於菸草、馬鈴薯、柑橘和葡萄等忌氯作物上。
原料
鉀是在地殼中含量占第七位的元素。但是，它在礦石、土壤、海洋、湖泊和江河中的含量都很低。具有經濟價值的鉀鹽礦，是內陸海在乾燥條件下，蒸發水分後乾涸的沉積礦床。最主要的沉積鉀鹽礦有鉀石鹽(KCl、NaCl混合物)、無水鉀鎂礬(K2SO4·2MgSO4)、鉀鹽鎂礬(K2SO4·MgSO4·3H2O)和光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)等。一些含鉀的井水、湖水和滷水，也是鉀肥原料的來源。
世界鉀礦資源比較豐富，據1978年美國礦務局估計，具有工業開採價值的鉀礦貯量（以K2O計）約12Gt，足夠很多世紀的消費，而且資源比工業貯量大十多倍，達到132Gt左右。其中以加拿大和蘇聯為首，占世界工業貯量的一半以上和世界資源的80％以上。
氯化鉀
工業生產以鉀石鹽礦精製加工為主，在某些國家和地區採用光鹵石為原料，少數國家從滷水提取。
鉀石鹽礦富集和精製
由鉀石鹽礦富集氯化鉀有三種方法：
①浮選法，是套用最廣泛和最經濟的方法。其過程（見圖） 是以脂肪胺作為浮選劑，進行多次粗選，再進入精選系統進一步精製，底流返回粗選系統。
②溶解結晶法，是利用氯化鈉和氯化鉀在熱水和冷水中的溶解度不同，將氯化鉀母液加熱後與鉀石鹽混合。此時，氯化鉀全部進入溶液，而氯化鈉進入溶液較少，冷卻後析出氯化鉀結晶，經分離、洗滌和乾燥即得產品。母液返回系統。如需製得工業用氯化鉀精品，可用再結晶的方法精製，氯化鉀純度可達到99.9％。
③重液分離法，是利用氯化鈉和氯化鉀的密度不同，選擇密度介於兩者之間的重介質，把磨細過的鉀石鹽礦置於其中，氯化鉀上浮，氯化鈉下沉，達到分離的目的。
光鹵石富集和精製
光鹵石資源較豐富，但因它含鉀量不高（純光鹵石僅含氧化鉀17％），加工能耗較高，且大量副產氯化鎂不易處理，故在氯化鉀生產中所占比例不大，其富集主要有兩種工藝：
①冷溶法，含有氯化鈉等雜質的光鹵石礦在20～25℃下用水或淡鹽水浸取，氯化鎂首先溶出，當溶液中氯化鎂含量增加時，溶入的一部分氯化鉀會再結晶出來。所得氯化鉀是含有氯化鈉的混合物，用富集鉀石鹽的方法進一步加工制氯化鉀。
②熱溶法，在約100℃水中溶解光鹵石，在分離不溶物之後進行冷卻結晶得氯化鉀。
含鉀滷水加工
含鉀滷水包括含鉀湖水、含鉀井水和鹽田滷水等。以色列和約旦利用死海滷水，中國利用青海省察爾汗鹽湖（見彩圖）的滷水生產氯化鉀。工藝是滷水在鹽田裡自然蒸發，直至約90％的氯化鈉結晶出來；再將鹵液移入另一組鹽田，經蒸發、結晶得光鹵石，再以富集光鹵石的方法製取氯化鉀。 中國最大的液體鉀鹽礦床——青海省察爾汗鹽湖作業區 中國最大的液體鉀鹽礦床--青海省察爾汗鹽湖——鹽花
硫酸鉀
主要用可溶性硫酸鹽鉀礦為原料，少數國家和地區用氯化鉀為原料製取。
硫酸鹽鉀礦加工
無水鉀鎂礬和軟鉀鎂礬等是可溶性硫酸鹽鉀礦，採用與鉀石鹽礦富集相類似的方法進行處理即可用作肥料。制純硫酸鉀時，可以用氯化鉀與可溶性硫酸鹽鉀礦進行複分解反應： K2SO4·2MgSO4+4KCl─→3K2SO4+2MgCl2 然後將溶液蒸發即可結晶出硫酸鉀。
明礬石綜合利用制硫酸鉀、氧化鋁和硫酸，在蘇聯已有工業生產，在中國也有小規模生產。明礬石礦經磨細後，進行煅燒還原，分解出二氧化硫，用以生產硫酸。還原物料用鹼液浸取，溶出硫酸鉀和氧化鋁，按鋁礬土加工的拜耳法制氧化鋁。溶液進一步蒸發、結晶和乾燥，得到硫酸鉀產品。此法在有明礬石資源而缺少鋁礬土資源的地方有經濟價值。
由氯化鉀製備 用硫酸分解氯化鉀製取硫酸鉀並副產鹽酸，反應分兩步進行，其反應式為： KCl+H2SO4─→KHSO4+HCl
(1) KHSO4+KCl─→K2SO4+HCl
(2) 第一步反應是放熱反應，在約200℃下進行；第二步反應是吸熱反應，需要在600～700℃下進行。此法能耗較高，材料腐蝕問題比較嚴重，只有在需要鹽酸的地區或國家用此法進行生產，如美國和比利時。
綜合利用
富集精製鉀石鹽礦時，大量副產主要含有氯化鈉和少量氯化鉀的廢鹵液，將其泵送至人工築堤的圍場內，靠自然蒸發，以結晶固化。
光鹵石加工過程中還大量副產含氯化鎂的廢液，其處理更加困難，因為依靠自然蒸發、結晶、固化需要很長時間。在以色列用水解和煅燒的方法處理含氯化鎂的廢液，生產氧化鎂和鹽酸實現了工業化。氧化鎂用於生產耐火材料，鹽酸用於生產磷酸。
