Bài giảng Công nghệ sản xuất phân bón vô cơ - Chương 3: Sản xuất phân Kali - Nguyễn Văn Hòa

1Các loại phân kali:
Nguyên liệu sản xuất: khoáng Silvinit, khoáng 
Carnalit, khoáng kainit, 
khoáng langbeinit, phèn alunit
CHƯƠNG 3: SẢN XUẤT PHÂN KALI
K2SO4 (48-52% K2O)
KCl (40-60%K2O)
KNO3, KHCO3, 
K2SO4 + MgSO4
23.1. Chế tạo phân KCl
3.1.1 Chế tạo phân kali từ Silvinit
• Khoáng Silvinit có màu trắng nâu, hồng tùy tạp 
chất mang màu.
• Khối lượng riêng 1,97 – 1,99 g/cm3
• Độ cứng 1,5 – 2,0
• Hàm lượng các muối: 22-31% KCl (thường 25%); 
71% NaCl; 1,8% CaSO4; 0,2% MgCl2; khoảng 2% 
sét không tan.
33.1.1.1 Phương pháp kết tinh riêng
• Nguyên tắc: Dựa vào độ tan khác nhau của các
muối ở cùng nhiệt độ (bảng độ tan g/100gH2O):
00C 100C 200C 300C 400C 500C 600C 700C 800C 900C 1000C
KCl 27,6 31,0 34,0 37,0 40,0 42,6 45,5 48,1 51,1 54,0 56,7
NaCl 35,7 35,8 36,0 36,3 36,6 37,0 37,3 37,8 38,4 39,0 39,8
4a
• Giản đồ độ tan đẳng nhiệt hệ NaCl-KCl-H2O
a'
25°C
A’
100°C
Số g KCl/100g H2O
2
W(H O) b
KCl
NaCl
E
1
a
E
2
b'
S
ố
 g
 N
aC
l/
1
0
0
g
 H
2
O
B
A
a5
d 
c 
b 
m 
E25 
E100 
a 
N 
L 
H2O 
K 
NaCl 
KCl 
6a
• Sơ đồ sản xuất KCl từ Silvinit
Khoáng SilvinitNghiền quặngHòa tan ở 1150C
Đun nóng nước 
cái lên 1150C
Lọc tách KCl ở 
dưới 300C
Sấy khô, đóng 
gói sản phẩm
Lọc loại cặn và 
NaCl ở 900C
Hạ nhiệt độ 
xuống 300C, 
kết tinh KCl
Cặn bẩn và 
muối NaCl
95-98% KCl
73.1.1.2. Phương pháp tuyển nổi
8Khoáng SilvinitNghiền 0,7mm
Tuyển nổi (dung 
dịch bão hòa 
NaCl+KCl)
Cặn bẩn và muối NaCl
Thuốc 
tuyển
Bọt chứa KCl
Ly tâm
Sấy
Sản phẩm
• Thuốc tuyển: các ankylsunfat của kim
loại kiềm (VD C12H25SO4Na), các
aliphaticamin (VD C18H37NH2, HCl).
• Chất tạo bọt: dầu thông, butanol > 90% KCl
93.1.1.3. Phương pháp tuyển trọng lực
• Nguyên tắc: dùng dung dịch có tỷ trọng trung
bình để tách khoáng có tỷ trọng cao ra khỏi
khoáng có tỷ trọng thấp hơn.
10
Tỷ trọng khoáng silvinit: 1,97 – 1,99
Tỷ trọng khoáng halit (chủ yếu NaCl): 2,1 – 2,2
Trộn khoáng chứa halit-silvinit vào nước ót bão
hòa silvinit (pha thêm bột FeS2 tạo huyền phù).
Tạo dòng chảy xoáy để tách halit nhờ lực ly tâm.
Thu huyền phù (tuần hoàn) và silvinit (47,5-
63,3% KCl)
Cyclon tách huyền phù 
11
3.1.2. Chế tạo KCl từ Carnalit
• Khoáng Carnalit (KCl.MgCl2.6H2O) không màu,
hoặc có màu do lẫn tạp chất.
• Tỷ trọng: 1,6
• Hàm lượng các muối: 14,1% KCl; 8,7% MgCl2;
0,02-0,3% brom (KBr.MgBr2.6H2O).
• Nước ót trong quy trình sẽ dùng clo đẩy brom,
dùng không khí thổi brom, brom cho phản ứng với
phoi sắt. Tách brom từ FeBr2.
12
a
Giản đồ độ tan đẳng nhiệt hệ MgCl2-KCl-H2O
250C
1000C
3
H2O
A
B
% MgCl2
E44
E3
E2
E1
2
1
D (KCl.MgCl2.6H2O)
% KCl
5040302010
c
1’
1’’
- Phương pháp hoà tan
hoàn toàn: 1-2-3-4-1
- Phương pháp hoà tan
một phần: 1’’- E1-1’’
- Phương pháp hoà tan ở
nhiệt độ thấp: 1’-1’’-E1-1
’
13
3.2. Chế tạo K2SO4
K2SO4 không hút ẩm, không kết khối
Khối lượng riêng: 2,66 g/cm3
Hàm lượng K2O: 48 – 52%
T0nc = 1066
0C
Tan tốt trong nước:
Nhiệt độ, 0C Độ tan, g/100g nước
25 12,05
50 16,5
100 242
14
3.2.1. Phương pháp Mannheim
Phản ứng tỏa nhiệt: KCl + H2SO4  KHSO4 + HCl
Phản ứng thu nhiệt: KHSO4 + KCl K2SO4 + HCl
BC1-Băng tải; W2-Cân; SF3-Vít tải; H4-Lò 
Mannheim; D5-Thùng làm nguội; GR6-Máy nghiền 
búa; D7-Thùng trộn; E8-Thiết bị làm nguội bằng 
graphit; C9,C10-Thiết bị hấp thu; T11-Thùng chứa
>50%K2O
15
1- Phễu; 2- Cân; 3- Trộn phối liệu; 4- Lò Mannheim; 5- Bét đốt; 6- Không 
gian cháy; 7- Thiết bị thu hồi; 8- Không gian phản ứng; 9- Máy trộn; 10-
Cửa thoát khí HCl; 11- Tháo liệu K2SO4; 12- Làm nguội và nghiền; 13-
Băng tải; 14- Thiết bị làm nguội khí
16
3.2.2. Phương pháp đi từ khoáng thiên nhiên
Đi từ khoáng kainit (KCl.MgSO4.3H2O):
12,7%K2O; 16,2%MgO
Hòa tan kailit ở 1000C, hạ xuống nhiệt độ thường:
2KCl.MgSO4.3H2O K2SO4.MgSO4.6H2O + MgCl2
Schoenit được cho vào dung dịch KCl nóng:
K2SO4.MgSO4.6H2O + 2KCl⇌ 2K2SO4 + MgCl2 + 6H2O
17
Kết tinh K2SO4
Trộn nước ót 2 quá trình, hạ xuống 250C tách KCl, hạ tiếp 
180C tách schoenit. Scheonit này tuần hoàn lại chu trình.
Đi từ khoáng langbeinit:
Khử langbeinit ở 800 – 9000C
K2SO4.2MgSO4 + C(CH4) K2SO4 + 2MgO + CO2 + 2SO2
Hòa tách MgO bằng nước nóng. 
Kết tinh thu được K2SO4
18
3.2.3. Thu hồi K2SO4 từ quá trình sản xuất oxit 
nhôm từ phèn alunit
Khoáng alunit (K2SO4.Al2(SO4)3.4Al(OH)3)
Thành phần: 37% Al2O3; 38,6% SO3; 11,4% K2O
Không tan trong nước. Tỷ trọng: 2,6 – 2,8
Màu trắng, khi lẫn tạp chất có màu xám hay ngả hồng
19
Nung 575 – 6000C:
K2SO4.Al2(SO4)3.4Al(OH)3 K2SO4 + Al2(SO4)3 + 
2Al2O3 + 6H2O
Dùng nước NH3 chiết dịch:
K2SO4 + Al2(SO4)3 + 2Al2O3 + 6NH4OH K2SO4 + 
3(NH4)2SO4 + 2Al(OH)3 + 2Al2O3
Lọc tách Al(OH)3 + Al2O3 (sản phẩm chính)
Cô đặc, kết tinh thu K2SO4 + (NH4)2SO4