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硝酸钾生产工艺及原料技术路线 马明德 青海盐湖工业股份有限公司 青海格尔木8 1 6 0 0 0 摘要 硝酸钾作为无机化工原料的一种 其在工业生产中 的应用十分广泛 例如玻璃澄清荆 食品防腐剂 药物等产品的 制造都与硝酸钾有着密切联系 由于硝酸钾的主要成分中含 有植物生长所需的钾与氮 所以其在农业生产中的应用前景也 非常可观 本文通过对硝酸钾的性质及其作用进行分析 并对 其生产工艺技术路线进行探讨 以供相关研究工作者进行 参考 关键词 硝酸钾 生产 概念 作用 工艺技术 1 硝酸钾的概念及用途 硝酸钾别名硝石 上硝 分子式K N O 分子量1 0 1 1 0 为无 色斜方晶系结晶或白色粉末 也可造粒加工成粒状 硝酸钾作 为一种无机化工原料 具有很强的氧化性 是一种无色透明的 固体 易溶于水 在空气不易溶解 用途比较广泛 根据其具体 应用途径可将其分为两大类 工业级硝酸钾和农业级硝酸钾 1 1 工业级硝酸钾 工业硝酸钾是制造黑色火药 如矿山火药 引火线 爆竹 等 的原料 也用于焰火以产生紫色火花 机械热处理作淬火 的盐浴 陶瓷工业用于瓷彩釉彩药 用作玻璃澄清剂 用于制 造汽车灯玻璃 光学玻璃 显像管玻壳等 尤其是随着现代新 兴工业和高科技研究成果的迅猛发展 该产品的作用和地位日 益重要 高纯度 高质量的硝酸钾是生产光学玻璃 车灯玻壳 高档彩色显像管玻壳的重要原料之一 1 2 农业级硝酸钾 农用硝酸钾 又称肥料级硝酸钾 是优质无氯钾肥 含有 13 以上的硝态氮和4 4 以上的氧化钾 全部都是水溶性氧分 钾离子和硝酸根离子可很快被农作物吸收 是化学性质的氮钾 复合肥 可明显提高烟草 甜菜 柑桔等经济作物的产量和品 质 近年来硝酸钾也被用于无土栽培植物的营养液的配制 硝酸钾在农业生产中的应用非常广泛 并且利用率非常高 且 应用方式多样化 其所具备的优点对推进农业生产发展有着重 要意义 2 硝酸钾的生产工艺及技术路线 硝酸钾的生产工艺与技术路线有许多种类 下面主要从以 下几点进行具体分析 离子交换法 低温萃取法 高温蒸馏法 复分解法等 2 1 离子交换法 该法以氯化钾和硝酸铵溶液为原料 根据阳离子交换树脂 对钾 铵离子吸附性很近的特点 利用阳离子交换树脂的作用 使氯化钾和硝酸铵溶液中的钾 铵离子在离子交换树脂上进行 相互交换 从而得到硝酸钾溶液和氯化铵溶液 交换过程如下 N H N O K R R C l K N 0 K C I N H R K R N H C I R 一阳离子交换树脂高分子骨架部分 优点 该法实现了生成盐的分离 交换后硝酸钾流出浓度 高 经蒸发浓缩一次结晶可得到一级品 工艺流程短 成熟可 靠 设备简单可连续操作 原料成本低 缺点 本法的是副产氯化铵溶液浓度低 回收加工能耗 较高 2 2 低温萃取法 该法利用有机溶剂除去氯化钾和硝酸反应生成的H C l 再 从溶液结晶析出硝酸钾 所采用的有机溶剂是异戊醇等 这种 方法是比较具有竞争力的生产硝酸钾的工艺 但该工艺需要加 热和制冷两套设备 流程比较复杂 需要投入一些复杂的设备 以及一些材料比如需要塑料 钦材 石墨等多种耐腐蚀材料 K C I H N 0 K N 0 3 H C l 优点 适合于大规模生产 能耗比较低 缺点 萃取剂价格昂贵 副产物对设备腐蚀严重 故生产设 备需优质防腐材料 投资大 收率低且在低温下H C l 所呈形态难 以回收加工 2 3 高温蒸馏法 该法生成的亚硝酰氯用硝酸氧化成氯气 硝酸钾则溶解在 过量的硝酸水溶液中 蒸发结晶出硝酸钾 这个生产工艺比较 复杂 操作条件比较苛刻 工作环境也比较恶劣 由于需要使用 浓硝酸进行反应 而过程中有有毒气体及液体的产生所以需要 用到高级防腐材料 4 H N 0 3 3 K C I C 1 二 3 K N 0 3 N O C I 2 H 2 0 缺点 反应生成的混合气体具有很强的腐蚀性 故而设备 需优质防腐材料 投资大 能耗高 2 4 复分解法 此法利用氯化钾和硝酸钠复分解转化换出硝酸钾和氯化 钠 随着温度升高 硝酸钾溶解度显著增大 而氯化钠溶解度却 变化不大 所以将反应温度控制在1 1 9 1 2 2 可除去氯化钠 母 液经过滤 水洗 重结晶 干燥而得产品 K C I N a N 0 3 K N 0 3 N a C I 优点 此法工艺技术成熟 质量及纯度好 工艺简单易 操作 缺点 原料硝酸钠天然储量少 价格昂贵 副产品氯化钠销 路不好 经济上不合算 2 5 复分解循环法 此法利用氯化钾和硝酸铵进行反应 根据不同温度下处物 质溶解度之间差异进行分离提纯 K C I N H N 0 3 K N 0 3 N H C 1 优点 此法工艺成熟简单易操作 钾回收率高 无污染 原 料氯化钾 硝酸铵来源广 价格低 副产品销路好 缺点 冷却工序及蒸发工序设备效率低 从而影响了整体 工艺的规模大型化 综上所述 离子交换法 生产工艺投资少 占地面积小 国 内工艺技术成熟 操作简单易掌握 有利于人员的培训 保证了 产品的质量 在有条件的地区利用太阳能摊晒副产品氯化铵 节约了生产成本 也是一种较普遍采用的生产工艺 复分解循 环法 原料来源可靠 工艺技术成熟 而且这种方法能耗较低 它 实行的是全封闭系统循环 没有 三废 排出可见 也是最直接的 方法 目前每年全国硝酸钾需求量约为5 0 6 0 万吨 由于硝酸 钾具有愈来愈广的工业用途和农用价值 加之未来光热电站熔 盐的应用 硝酸钾的市场前景非常广阔 优化硝酸钾的生产工 艺十分必要 参考文献 f 1 1 张罡 易健民 沈晃宏 复分解法生产硝酸钾技术存在的 问题与建议 J 1 化肥设计 2 0 0 6 0 3 3 9 4 1 2 闰建华 段正康 章泽成 谢帆 张涛 李晟 玻璃化学强化 用硝酸钾盐浴失活原因分析f J 硅酸盐通报 2 0 1 5 0 2 4 3 8 4 4 3 3 段正康 谢帆 张涛 李晟 闫建华 硝酸钾生产工艺概述及 复分解法存在的问题与对策 J 无机盐工业 2 0 1 5 0 5 4 8 f 4 1 张