工業中如何制硫酸鉀

❶ 鉀肥的製取

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、湖水和鹵水，也是鉀肥原料的來源。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，少數國家從鹵水提取。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，是應用最廣泛和最經濟的方法。其過程（見圖）
鉀肥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佔比例不大,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。
含鉀鹵水加工 含鉀鹵水包括含鉀湖水、含鉀井水和鹽田鹵水等。以色列和約旦利用死海鹵水,中國利用青海省察爾汗鹽湖的鹵水生產氯化鉀。工藝是鹵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。
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復分解反應：
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。
由氯化鉀制備 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。

❷ 工業如何制硫酸

第一步：礦石氧化反應場所：沸騰爐反應方程式：4FeS2+11O2=高溫=2FeO3+8SO2 第二步：氣體氧化反應場所：接觸室反應方程式：2SO2+O2=催化劑加熱=2SO3 第三步：吸收液體反應場所：吸收塔放映方程式：H2O+SO3==H2SO4【實際用98%的濃硫酸吸收】

主要方程式:

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

2SO2+O2=2SO3

SO3+H2O=H2SO4