淺談曼海姆法硫酸鉀生產工藝與質量控制

摘 要：文章介紹了曼海姆法生產硫酸鉀的基本原理、工藝流程、生產裝置及產品的質量控制。

關鍵詞：硫酸鉀；曼海姆法；質量

中圖分類號：QI.4TII 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）8-0003-02

鉀肥有氯化鉀、硝酸鉀、硫酸鉀和硫酸鉀鎂，其中氯化鉀占90%以上。但有些作物不能施用氯化鉀，其中的氯離子會在土壤中聚集，使土壤的鹽指數增高，使作物中毒。硫酸鉀是一種優質無氯的鉀肥，適合煙草、葡萄、甜菜、茶樹、馬鈴薯、亞麻及各種果樹等忌氯作物的種植；它也是優質氮、磷、鉀三元復合肥料的主要原料，供應鉀元素。至于加工型硫酸鉀的生產，目前有曼海姆法、結晶法、締置法、溶劑法等，占主導地位的是曼海姆法。

1 曼海姆法生產硫酸鉀

1.1 曼海姆法生產方法概述和工藝流程

曼海姆法工藝流程圖如圖1所示：

1.2 曼海姆法生產裝置

曼海姆法生產裝置包括曼海姆爐、反應爐系統附屬設備、鹽酸制備及氯化氫回收與循環水系統。

曼海姆法的核心裝置是曼海姆爐。產品的純度、轉化率高低、生產能力和操作難易都與曼海姆爐有關。曼海姆爐主要由燃燒室（上部）、反應室（中部）、煙道室（下部）組成，并配有加料及機械攪拌推料裝置。

燃燒室：處于反應室頂部，入口為空氣進口、噴油口。重油儲存中間槽，入爐油在伴有空氣的條件下燃燒，燃燒室維持800～900 ℃以供給反應室之熱量。燃燒氣經煙道進入煙道室，空氣由送風機經復熱器與煙道氣換熱后送到燃燒室。

煙道室：處于反應室底部，高溫煙道氣自燃燒室出來，由煙道及煙道氣管道送至繼續提供反應室所需熱量以保證其正常運作及熱量的充分利用。

反應室：處于燃燒室與煙道室之間，下部為反應床，頂部為高溫圓穹形黑矽磚。反應床上部配有旋轉耙齒，轉數約為1～1.5 r/min，作用為物料攪拌、混合、粉碎、成品轉移和維持料床高度。主軸頂部依上而下分別裝有硫酸及氯化鉀分布器。硫酸鉀成品出料口分布兩側與推料機相連。反應室另設氯化氫氣體出口，經管道與碳精冷卻器相連。反應爐頂部上部分別設有氯化鉀與硫酸加料計量裝置，以維持生產過程中控制合理的投料比，保證產品品質，低消耗及延長反應床耙齒之使用壽命。反應室正常作業時維持微負壓。

爐子的直徑決定生產能力，通常曼海姆法生產能力以反應爐日生產能力為衡量標準。由于技術和材料的限制，目前世界上最大的曼海爐直徑為6 m。有些國家想通過增加爐子直徑來擴大日產量，但是迄今為止，還沒有報道過直徑大于6 m的曼海爐。

1.3 鹽酸制備過程

2 產品質量控制

2.1 硫酸鉀質量控制

農業用硫酸鉀于2006年由青上集團編寫了國家標準GB 20406-2006《農業用硫酸鉀》，標準規定了農業用硫酸鉀的質量要求。見表1：

曼海姆法生產的硫酸鉀為粉末狀，質量要求按粉末結晶狀指標執行。在爐子工作正常及原料達到質量要求時，生產的優等品和一等品能達到95%以上，合格品為100%。達不到一等品或以上要求的5%，也只是氧化鉀含量和氯離子稍稍達不到一等品標準，一般都是與標準值差0.2%左右，游離酸都能達到標準的一等品或以上要求。對于達不到標準一等品或以上要求的產品，可以在中間產品（加石粉前的產品）游離酸和氯離子檢測數據好的情況下，將產品慢慢添加到刮板機上返工，返工后的產品質量達到一等品或以上的比率有99%；再一次返工，此比率能達到100%。因為是高溫生產，生產出來的硫酸鉀溫度超過100 ℃，水分幾乎沒有，水分可以免檢。

2.2 鹽酸的質量控制及外觀發黃的原因

3 結 語

曼海姆法生產硫酸鉀歷史長、工藝成熟可靠，鉀回收率高，產品質量穩定，該法提供的硫酸鉀占50%以上，海外加工型硫酸鉀也以曼海姆法為主。曼海姆法的代表企業是青上集團和米高集團，兩公司年生產力有60萬 t左右。其副產鹽酸加以綜合利用，也能產生很好的經濟效益。選擇硫酸鉀工藝時，要充分考慮周邊的資源狀況，利用易得的原料進行加工，減少運輸環節，能大大地降低成本，提高效益。

參考文獻：

[1] 王建軍.曼海姆法生產硫酸鉀[J].化學工程師，2003，（3）.