一种以氯化钾和芒硝为原料生产软钾镁矾的方法技术领域
本发明属于无机盐工业领域，特别是涉及一种以氯化钾、芒硝转化生产钾芒硝，钾
芒硝与光卤石、七水硫酸镁生产软钾镁矾(硫酸钾镁肥)的生产工艺。
背景技术
软钾镁矾(硫酸钾镁肥)可以作为一种多元素钾肥，除含钾、硫、镁外，还含有钙、
硅、硼、铁、锌等元素，呈弱碱性，特别适合酸性土壤施用，一般作基肥，也可作追肥。
适用于水稻、玉米、甘蔗、花生、烟草、马铃薯、甜菜、水果、蔬菜、苜蓿等农作物。与
等钾量(K2O)的单质钾肥氯化钾、硫酸钾相比，农用硫酸钾镁的施用效果优于氯化钾，
略优于硫酸钾。
目前，软钾镁矾的制备方法主要是以盐田钾混盐为原料用转化浮选法生产软钾镁矾。
软钾镁矾本身不仅是一种无氯钾肥，还是制备硫酸钾的中间产品。
在以钾混盐为原料用转化法生产软钾镁矾的方法中，首先钾混盐必须磨碎，使物料粒
径100％过60目，以便于转化生成软钾镁矾，然后再浮选得到软钾镁矾，该方法虽然流
程简单，但是钾的回收率低，钾的收率只有55－60％。
在用氯化钾、芒硝生产硫酸钾的方法中，通常采用二步转化法生产硫酸钾，第一步转
化：将氯化钾和芒硝以一定比例混合，在25－30℃条件下反应生成钾芒硝，第二步转化：
将钾芒硝再与氯化钾按一定比例混合，在25－30℃条件下反应生成硫酸钾。以纯氯化钾
和芒硝计，全流程钾的收率，只有57.7％。
用氯化钾、芒硝生产硫酸钾，所见报导比较少，整个生产过程钾提取率低，在青海自
上世纪80年以来已建十多家生产厂，因未生产出合格硫酸钾产品而关闭。
发明内容
本发明的目的是针对我国目前生产的农业用氯化钾导致土地板结，硫酸盐钾肥短缺的
现状，提供了一种钾取得率高、生产能力大，而且工艺过程简单，符合节能环保的新的软
钾镁矾生产工艺方法。软钾镁矾不仅本身是一种很好无氯钾肥，还是生产硫酸钾的中间产
品，并且还解决了利用芒硝、氯化钾二步转化法生产硫酸钾过程中钾取得率低，产品成本
高的问题。该方法有助于我国盐湖资源和硫酸盐资源的综合利用。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种以氯化钾和芒硝为原料生产软钾镁矾的方法，其包括如下步骤：
A.将氯化钾与十水硫酸钠和水按1：2.3～2.7：0.5～0.8的质量比例混合，在15℃～
50℃温度条件下进行搅拌反应，反应后固液分离分别得到钾芒硝；
B.将光卤石、七水硫酸镁和步骤A得到的钾芒硝按1：3.0～3.9：3.8～5.0的质量比
例加入软钾镁矾循环母液中，于5℃～35℃下搅拌反应，反应后固液分离得到软钾镁矾产
品。
本发明中的软钾镁矾母液为软钾镁矾饱和水溶液或步骤B中固液分离后得到了母液。
在刚开始反应时，用淡水作为介质加入B步骤的光卤石、七水硫酸镁和钾芒硝混合物中，
来制备软钾镁矾母液，此母液作为循环母液使用。该母液是对软钾镁矾饱和的溶液。
在步骤A中，氯化钾与十水硫酸钠和水的质量比优选为1：2.45～2.59：0.59～0.68。
反应温度优选为15℃～30℃，进一步优选25℃～30℃。反应时间为0.5～5小时，优选为
1～3小时。
在步骤B中，钾芒硝中的钾离子含量对光卤石和七水硫酸镁配比影响较大，故在一
种优选方案中，光卤石、七水硫酸镁和步骤A得到的钾芒硝的质量比为1：3.19～3.58：
3.93～4.50。反应温度优选为15℃～25℃，进一步优选20℃～25℃。反应时间为0.5～5
小时，优选为1～3小时。
本方法的原理主要分为以下几个方面：
以芒硝、氯化钾和水为原料制取钾芒硝的组成点，在K+、Na+//SO42-、Cl-－H2O25℃
水盐体系平衡相图中为B点、A点(见附图1)。芒硝和氯化钾转化生产钾芒硝：配料体系
点为AB线与GC线交点F，为获得钾芒硝最大产率，液相点应控制在C点，配水(加水量
用水图计算)使液相点恰好为C点，固相点为G点，即纯Na2SO4·3K2SO4固相点。在试验
过程中按原料实际组成计算得芒硝与氯化钾和水的配料比例。
以光卤石、钾芒硝和硫酸镁为原料制取软钾镁矾，各原料组成点在K+、Na+、Mg2+//SO42-、
Cl-－H2O25℃五元体系介稳相图中：M：七水硫酸镁固相点；G点：钾芒硝固相点；K点：
光卤石固相点；P点：软钾镁矾组成点(具体见附图2)。
按实际组成计算将光卤石、七水硫酸镁、钾芒硝混合后的物料组成点为在P点，即软
钾镁矾组成点，用软钾镁矾母液作为介质时，混合物料在常温条件下将转化成为软钾镁矾
料浆，经固液分离后得固体软钾镁矾和软钾镁矾母液，软钾镁矾既可以作为产品，又可以
作为生产硫酸钾的原料，母液将循环使用，多余部分经蒸发加回收钾混盐。
本发明中的原料氯化钾可采用正常盐湖钾肥生产厂生产的农用合格品氯化钾，也可采
用其他方法或工艺所制备的合格品氯化钾。
本发明中的原料芒硝包括无水芒硝和十水芒硝(十水硫酸钠)。在青海柴达木盆地分
布着多处的芒硝矿，最大的芒硝矿为察汗斯拉图，地表芒硝矿地质探明储量为72亿多吨，
芒硝资源非常丰富，在开采过程中，采用简单的有选择性的开挖，就可得到含硫酸钠95％
以上的无水芒硝，但由于含有百分之几的泥沙杂质，夹带到生产的产品中是不能使用的。
本方法中的十水硫酸钠可以由含硫酸钠70％以上(实验时可用95％以上的硫酸钠)的无
水芒硝与水按质量比1：1.5～2.5混合加热后，经沉降过滤、自然冷却结晶后析出制得。
优选的，含硫酸钠95％以上的无水芒硝与水的质量比为1：2，加热温度为33℃～50℃，
优选33℃～35℃，因为硫酸钠的溶解度32.38℃时最大，经沉降过滤、自然冷却结晶后析
出含纯99％以上的十水硫酸钠。当然本方法也可采用其他方法或工艺所制备的十水硫酸
钠。
本发明中的原料光卤石为盐田生产的光卤石，它是生产氯化钾的原料。
本发明中的原料七水硫酸镁为硫酸盐型卤水生产钾混盐、光卤石前，硫酸镁与氯化钠
共饱时析出的混合盐，此物质在盐湖是作为废品抛弃的，本技术中使硫酸镁废物利用，经
用卤水按比例1：0.6～1.6混合后加热至50℃，七水硫酸镁就变为六水硫酸镁，利用筛分，
筛去掉大颗粒氯化钠，筛下物降温到48℃以下，经洗涤、固液分离就得七水硫酸镁。
在市场方面，国内2014年含氧化钾57％的氯化钾只有1200元/吨，而含氧化钾只有
24％的软钾镁矾就达1960元/吨，通过本技术，(1)可使有氯钾肥转化为无氯钾肥，(2)
解决我国农业因多年大量使用含氯钾肥而导致土壤板结问题，国家在今年提出农药和钾肥
限止使用量，(3)部分解决在钾肥生产过程中大量硫酸镁被废弃的问题，达到环保的目的，
因此此技术具有广泛的用途和极高的推广价值。
本方法流程简单，不使用浮选药剂，也无氯化钠分离工序，经两步转化反应后，直接
得到软钾镁矾湿产品。
附图说明
图1是Na+、K+//SO42-、Cl-－H2O体系25℃时平衡相图；
图中G点为Na2SO4·3K2SO4钾芒硝的固相点。
图2是K+、Na+、Mg2+//SO42-、Cl-－H2O25℃五元体系介稳相图；
图中，M为七水硫酸镁固相点，K为光卤石固相点，G为钾芒硝固相点，P为软钾镁矾
固相点。
图3是本发明的一种工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
氯化钾1000g，十水芒硝：2590g，水：600ml,混合后搅拌并加热升温至30℃，再自
然降温，搅拌2小时，物料反应温度降至25℃，经固液分离，得固体钾芒硝1505.6克，
钾芒硝母液1640毫升。钾的转化取得率为：83.68％。物料组成见表1：
以上述钾芒硝400克，再加光卤石100克，七水硫酸镁313.8克，混合后加入1500ml
20－25℃循环母液中，搅拌反应2小时，将料浆固液分离得软钾镁矾603克及软钾镁矾饱
和溶液1600毫升，钾的取得率为93.50％。物料组成见表2。
全流程钾的总取得率为：79.76％。
表1
表2
实施例2：
氯化钾1000g，十水芒硝：2470g，水：660ml,混合后常温搅拌反应2小时，经固液
分离，得固体钾芒硝1294克，钾芒硝母液1900毫升。物料组成见表3。
以上述钾芒硝387.7克，再加光卤石100克，七水硫酸镁317.2克，混合后加入1500ml
20－25℃循环母液中，搅拌反应2小时，将料浆固液分离得软钾镁矾602克及软钾镁矾饱
和溶液1590毫升，钾的取得率为91.68％。物料组成见表2。
全流程钾的总取得率为：75.75％。
表3
表4