利用光卤石生产硫酸钾肥金属镁PVC和盐酸的方法

本发明涉及化工和冶金领域，具体为有机化工领域（聚氯乙烯）、无机化工领域（硫 酸、盐酸）和轻金属冶炼领域（金属镁）。

目前，我国生产无钾肥（亦称钾盐或钾肥）都是利用盐湖卤水（如青海盐湖 钾肥、新疆新雅泰化工）或干涸盐湖地下的卤水（如国投罗钾）经盐田滩晒，先制得生产原料 光卤石（成份为氯化钾、6水氯化镁，化学式KclMgcl26H2O），之后使之与芒硝发生复反应生 产硫酸钾肥。每生产1吨硫酸钾肥（准确的讲：每生产一吨钾肥生产原料“光卤石”）要产生数 十吨甚至近百吨剩余物。随着钾肥产量的增加和生产时日的增加，此剩余物也不断增加愈 来愈多，必然浪费钾盐企业的盐田、占用国家的大量土地、严重污染地球的自然环境，特别 是钾盐剩余物中的芒硝等硫酸盐风化后将成为“盐尘暴”的祸源,将其综合利用势在必行。 众所周知，PVC都是用电解盐水生产烧碱副产的氯化氢（电石法）来生产，PVC广阔的市场需 求必将导致烧碱供大于求，致使烧碱价格不断降低，而电解法生产烧碱耗电太多致使成本 很高，势必影响烧碱PVC联产企业的经济效益。亟待转变生产方式，研究出其它不产出烧碱 而产出PVC物美价廉的生产原料—氯化氢的方法。为了解决上述问题，本人特发明了一种既 不产出烧碱又能够与其它综合利用钾盐剩余物的生产方法共用联产的“利用光卤石生产硫 酸钾肥金属镁PVC和盐酸的方法”。

1、本人研究并解决了将钾盐生产原料光卤石综合利用的问题，发明了先用水溶解 光卤石再结晶将其所含的氯化钾与6水氯化镁分开并纯化，之后将它们各派用场分别利用 榨干用尽的技术路线。

2、利用从光卤石中分离出来的6水氯化镁生产金属镁和的方法，该方法技术 路线的特征在于，首先用本发明改进创新的诺斯克法即用高压干燥的氯化氢脱去6水氯化 镁的水分子精制成固态颗粒状无水氯化镁；然后将其电解制造出金属镁和；最后用副 产的生产。本发明对诺斯克法改进创新在于，综合利用氨碱厂生产纯碱或PVC厂生 产电石的余热（蒸汽或热水），将按照本发明3的方法生产硫酸钾肥副产的氯化氢干燥和用 鼓风机对其加压，用制得的高压干燥的氯化氢脱去6水氯化镁的水分子精制成固态颗粒状 无水氯化镁，之后用生产电石或纯碱的余热（高温炉、窑气680-750℃）将其融熔的同时进行 电解，如此即可节能降耗。

3、利用从光卤石中分离出来的氯化钾生产硫酸钾肥、PVC 和盐酸的方法，该方法 技术路线的特征在于，首先将已预热且稍过量（相比氯化钾溶液的量）的浓硫酸，注入正加 热的含20-40﹪氯化钾的溶液的夹套反应釜中；然后开启反应釜搅拌器并使釜内温度保持 在80-95℃，以促使其充分进行化学反应生产出无钾肥和氯化氢；最后用副产品氯化 氢生产PVC或盐酸。以上所述的反应釜加热和浓硫酸、氯化钾溶液预热，均利用氨碱厂生产 纯碱或PVC厂生产电石的余热（蒸气、热水通过反应釜夹套），如此即可节能降耗。

4、本发明与“将钾盐剩余物中的天然硫酸镁综合利用榨干用尽的方法”（另行申报 专利）、“利用钾盐剩余物中的芒硝生产硫酸纯碱的方法”、“生产纯碱的氨碱法”、“生产PVC 的电石法”共同应用，像坑口发电那样在盐湖附近钾盐企业旁合理规划建厂，各厂均科学利 用钾盐剩余物中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、氯化钙等资源，联产硫酸、纯碱、无氯硫 酸钾肥、PVC、金属镁、、盐酸，最后将各厂所有的排放物综合利用制备水泥和新型建材， 实现钾盐剩余物及将各生产厂的产品和排放物（还包括蒸汽、热水和高温炉、窑气）综合利 用、循环利用，实现减少废物废气排放乃至实现零排放，既能够节约资源保护环境又可以节 能降耗，创造出经济效益、环境效益和社会效益。

图1 为用天然硫酸镁（Mgso4）生产硫酸的方框流程图

图2 为用纯碱废液（含Cacl210%） 生产氯化氢的方框流程图

图3 为用光卤石（KclMgcl26H20）生产硫酸钾肥金属镁PVC和盐酸的方框流程图

图4 为用氯化氢（Hcl）电石法生产聚氯乙烯（PVC）的方框流程图。

本发明与“将钾盐剩余物中的天然硫酸镁综合利用榨干用尽的方法”（另行申报专 利）、“利用钾盐剩余物中的芒硝生产硫酸纯碱的方法”、“生产纯碱的氨碱法”、“生产PVC的 电石法”共同应用，像坑口发电那样在盐湖附近钾盐企业旁合理规划建厂。各厂均科学利用 钾盐剩余物（准确的讲是生产钾盐原料光卤石的剩余物）中的氯化镁、硫酸镁、硫酸钠、氯化 钠、氯化钙等资源，分别按各自的技术路线和工艺生产硫酸、纯碱、无钾肥、PVC、金属 镁、盐酸、，最后将各厂所有的排放废物综合利用生产水泥和新型建材，实现钾盐剩余 物及各生产厂的产品和排放物（还包括蒸汽、热水和高温炉、窑气）综合利用、循环利用，实 现减少废物废气排放乃至实现零排放，既能够节约资源保护环境又可以节能降耗，创造出 经济效益、环境效益和社会效益。

实施步骤：

步骤一、根据“将钾盐剩余物中的天然硫酸镁综合利用榨干用尽的方法”中，利用钾盐 剩余物中的天然硫酸镁制备硫酸，按照附图1所示：

1、首先将天然硫酸镁（Mgso4·7H20）用加热的方法脱去水分子制得原料硫酸镁经计量 添料机加入到固料预热器中（煅烧产生的烟气做热源）预热，然后将其加入悬浮煅烧窑（温 度710℃左右），在还原剂硫的作用下煅烧分解，将产生的轻烧氧化镁经多级冷却后排出计 量装袋即可外销。在煅烧过程中，冷空气从末级冷却器进入系统，被物料加热到一定温度后 加入窑炉，与喷入窑炉内的燃料进行混合燃烧产生热量使物料分解生成二氧化硫烟气。

2、含二氧化硫的烟气对原料硫酸镁进行换热，之后的原料硫酸镁送入悬浮煅烧 窑进行煅烧分解。

3、煅烧生成的含二氧化硫的烟气换热后，经除尘室除去大部分的氧化镁粉尘，再 经动力波除尘降温、二级电除雾除去生成的酸雾。

4、二氧化硫烟气进入干燥塔用浓硫酸除去烟气中的水分。

5、经除尘、降温、干燥后的烟气用二氧化硫鼓风机加压后送入转化器，在钒触媒催 化作用下，烟气中的二氧化硫转化为三氧化硫，然后进入吸收塔，用硫酸吸收生成浓硫酸， 待用于（步骤三）生产硫酸钾肥或外销。

步骤二、利用氨碱厂纯碱废液制造出合格的氯化轻（Hcl），按照附图2所示：

将纯碱废液澄清制得清液（内含10%Cacl2、4-5%Nacl），清液经蒸发，当Cacl2浓度达到 45%左右时，Nacl析出，用离心机将Nacl分离出来送纯碱厂再利用。母液输入带搅拌器的夹 套反应釜，夹套内通过蒸汽或热水，将母液预热90℃左右。将预热了的略过量的浓硫酸注入 反应釜，同时开启搅拌器并使釜内温度保持在90℃左右。将反应生成的泥状白沉淀物硫 酸钙放入抽滤器，分离出硫酸钙（石膏）作为建材外销。Hcl从反应釜顶抽出，通过冷凝器将 其加夹带的水分和硫酸冷凝下来送回反应釜再利用，Hcl待用于（步骤三）生产金属镁时6水 氯化镁脱水，多余的用于制备盐酸或者输往PVC厂用于生产聚氯乙烯。

步骤三、利用光卤石生产硫酸钾肥金属镁PVC和盐酸，按照附图3所示：

1、首先将钾盐生产原料光卤石用水溶解再结晶，因其所含的氯化钾（Kcl）、6水氯化镁 （Mgcl26H2O)结晶点不同，故很容易将它们分开，之后用水清洗，去除它们中的泥土和杂质后 干燥，以待将它们各派用场分别利用。

2、将干燥后的6水氯化镁，用高压干燥的氯化氢（最先用步骤二利用氨碱厂纯碱废 液制造出的氯化氢，之后可用步骤三氯化钾溶液与浓硫酸在加热的条件下反应生成的氯化 氢，加压用鼓风机，加热干燥用氨碱厂或PVC厂的余热即蒸汽、热水）脱去6个水分子，精制成 固态颗粒状无水氯化镁；然后用诺斯克法电解被氨碱厂或PVC厂排出的余热（710℃左右的 高温炉、窑气）融熔的氯化镁制造出金属镁和；最后将金属镁制成镁锭或镁合金出售， 制成外销或输往PVC厂用于生产聚氯乙烯。

3、将氯化钾（30%左右）溶液注入带搅拌器的夹套反应釜中，反应釜夹套内注入热 水或蒸气，对已加入釜内的氯化钾溶液进行预热，将已预热的浓硫酸注入反应釜，同时开启 搅拌器并使釜内温度保持在90℃左右，使之充分进行化学反应。反应生成的硫酸钾通过蒸 发器脱水、结晶，再经离心机分离、气流干燥、制造成硫酸钾肥，计量装袋即可外外销。氯化 氢从釜顶抽出，经冷凝器将其夹带的水分和硫酸冷凝下来送回反应釜再利用，氯化氢用于 生产盐酸或输往PVC厂用于生产聚氯乙烯。以上所述的反应釜加热和氯化钾溶液、浓硫酸预 热均利用氨碱厂生产纯碱或PVC厂生产电石的余热（蒸气、热水或高温炉、窑气）。

步骤四、将氯化氢Hcl用电石法生产PVC，按照附图4所示：

利用步骤二和三制得的氯化氢（Hcl）与电石厂生产的乙炔（C2H2）进行氯乙烯化合反应 制造聚氯乙烯即PVC。

电石渣送往氨碱厂再利用用于生产纯碱（Naco）。高温炉、窑气余热用于步骤三6水 氯化镁脱水和之后电解时熔融，冷却后的炉、窑气（Co）输往氨碱厂用于生产纯碱。