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利用富钾岩石制备硫酸钾的实验研究

作　者: 李文君
导　师: 王英滨
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 应用化学
关键词: 钾长石碳酸钾硫酸钾钾芒硝
分类号: TQ131.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

钾肥是农作物生长所必需的三大基础肥料之一,目前世界上普遍施用的钾肥品种主要有氯化钾、硫酸钾和硝酸钾。对氯离子敏感的农作物,如烟草、亚麻、棉花、西瓜、茶叶等作物的生长必须施用无氯钾肥,以确保农作物的需要及其经济效益,所以硫酸钾的需求量也逐渐增大,其价格也逐年上涨,在一定程度上造成我国农用硫酸钾的使用危机。我国水溶性钾盐资源急缺,而非水溶性钾盐资源丰富。为了缓解钾盐能源危机,因此开发利用我国的非水溶性钾盐资源十分重要。通过对25℃K⁺,Na⁺//Cl^-,SO₄^2--H₂O四元交互体系相图研究,得到了两步芒硝法制备硫酸钾的最佳配比关系:第一步m_KCl=0.776×m_Na₂SO₄,V_H₂O=1.768×m_Na₂SO₄;第二步m_KCl=0.685m_G,V_H₂O=1.570×m_G。通过这两步的物料配比关系可以得到纯的钾芒硝和硫酸钾。以陕西省洛南县富钾岩石烧结物料的水浸滤液为母液,制备硫酸钾。研究的重点在于母液的提纯和硫酸钾的制备。在试验过程中,通入CO₂酸化母液以除去SiO₃^2-,加入高锰酸钾进一步除杂,可将溶液中杂质Si的含量从500mg/L降低到10mg/L以内。进而得到NaHCO₃-KHCO₃-H₂O体系,蒸发结晶,利用NaHCO₃与KHCO₃溶解度不同,除去大量的Na⁺,当溶液密度增加到1.589g/cm³及m（K₂CO₃）/m（Na₂CO₃）=8时加入硫酸,过滤得到硫酸钾。滤液再次蒸发结晶,当溶液密度在1.16g/cm³～1.18g/cm³时析出沉淀为钾芒硝。利用二步芒硝法制得硫酸钾。分析结果表明,所得产品已达到了国家农业用硫酸钾优等品的标准。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章引言  10-24
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 钾矿资源及硫酸钾的概述  11-22
    1.2.1 钾盐矿床的分类及资源状况  11-13
    1.2.2 非水溶性钾矿综合利用的研究现状  13-15
    1.2.3 硫酸钾的理化性质及市场状况  15-18
    1.2.4 硫酸钾的常规制备方法  18-22
  1.3 选题的意义和研究内容  22-24
第2章实验工艺路线及研究方法  24-31
  2.1 工艺路线  24-26
    2.1.1 两步芒硝法制备硫酸钾  24-25
    2.1.2 制备硫酸钾工艺流程  25-26
  2.2 实验仪器及药品  26-27
    2.2.1 实验药品及试剂  26
    2.2.2 实验仪器  26-27
  2.3 测试方法  27-31
    2.3.1 液相密度的测定  27-28
    2.3.2 溶液中CO_3~(2-)和HCO_3~-的测定  28-29
    2.3.3 K~+含量的测定  29-30
    2.3.4 X-射线粉晶衍射分析  30-31
第3章两步芒硝法制备硫酸钾  31-39
  3.1 实验方案  31-33
  3.2 实验步骤  33-34
  3.3 结果与讨论  34-37
    3.3.1 制备钾芒硝  34-36
    3.3.2 制备硫酸钾  36-37
  3.4 小结  37-39
第4章提钾母液的钾钠分离实验  39-46
  4.1 母液的酸化中和  40-41
  4.2 除杂实验  41-42
  4.3 碳酸钾的分离提纯  42-46
    4.3.1 碳酸钾分离提纯原理  42
    4.3.2 分离纯化实验  42-44
    4.3.3 结果与讨论  44-46
第5章芒硝法制备硫酸钾  46-52
  5.1 钾芒硝的制备  46-48
    5.1.1 实验原理  46-47
    5.1.2 实验过程  47
    5.1.3 结果分析  47-48
  5.2 二步芒硝法制备硫酸钾  48
  5.3 实验结果  48-52
    5.3.1 物相分析  48-50
    5.3.2 化学成分分析结果  50-51
    5.3.3 粒度分析结果  51-52
主要结论  52-54
致谢  54-55
参考文献  55-58
附录  58

利用富钾岩石制备硫酸钾的实验研究

内容摘要

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