Pó de sulfato de potássio CAS 7778-80-5

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Sulfato de potássio em póé um sal inorgânico com a fórmula química K2SO4,CAS 7778-80-5. É um pó cristalino branco com sabor amargo e salgado. Solúvel em água, insolúvel em etanol, acetona e dissulfeto de carbono. A aparência do sulfato de potássio agrícola é principalmente amarelo claro. Possui baixa absorção de umidade, não é fácil de endurecer, possui boas propriedades físicas e é fácil de usar. É um bom fertilizante de potássio solúvel em água e também é a principal matéria-prima para a produção de fertilizantes compostos ternários de nitrogênio, fósforo e potássio sem cloro.

Sulfato de potássio em pó(fórmula química K₂SO₄) é um sal inorgânico. Devido às suas propriedades químicas únicas e ampla aplicabilidade, tornou-se uma matéria-prima fundamental na agricultura, indústria, medicina e outros campos. Seu principal valor reside em fornecer dois elementos essenciais, potássio (K) e enxofre (S), ao mesmo tempo, e não contém íons cloreto (Cl⁻), evitando os danos potenciais do acúmulo de cloro no solo e nas culturas.

1. Campo agrícola: "Motor de nutrientes" para o crescimento das culturas

 

O sulfato de potássio é um dos fertilizantes de potássio mais utilizados na agricultura, especialmente adequado para culturas sensíveis ao cloro-(como tabaco, uvas, batatas) e melhoria de terras salinas-alcalinas. Seu mecanismo de ação e efeitos são os seguintes:
1. Fornecimento nutricional e ativação metabólica
Potássio: Como ativador de mais de 40 enzimas nas plantas, o potássio está diretamente envolvido na fotossíntese, na respiração e na síntese de proteínas. Por exemplo, na fotossíntese, o potássio promove o transporte e a conversão de produtos fotossintéticos (como a glicose), tornando as folhas verdes escuras e espessas e aumentando o teor de sólidos dos frutos em 15% -20%. Ao mesmo tempo, o potássio aumenta a dureza da palha, aumentando em mais de 30% a resistência ao acamamento de culturas altas, como o trigo e o arroz.

 

Enxofre: o enxofre é um componente do enxofre-que contém aminoácidos, como cisteína e metionina, e é essencial para a síntese de proteínas. A aplicação de sulfato de potássio em solos deficientes- em enxofre pode aumentar o teor de proteína das culturas em 10% a 15% e promover o acúmulo de nutrientes como vitamina A e glicose.

2. Melhor desenvolvimento radicular e resistência ao estresse
O sulfato de potássio estimula a divisão e o alongamento das células radiculares, tornando o sistema radicular mais desenvolvido. Experimentos mostram que em condições de seca, a capacidade de absorção de água das raízes de milho aplicadas com sulfato de potássio aumenta em 25% e a resistência à seca é significativamente melhorada.
O potássio regula a pressão osmótica celular, reduz o risco de congelamento intracelular e aumenta a resistência ao frio das culturas em 20% a 30%. Além disso, o potássio engrossa a parede celular, forma uma barreira física, reduz a invasão de patógenos e reduz a incidência de doenças e pragas de insetos em 15% a 20%.

 

3. Otimização da qualidade e aumento do rendimento
Culturas frutíferas: O sulfato de potássio promove o transporte de açúcar, aumenta o teor de açúcar das melancias e melões em 2-3 graus, aumenta o teor de sólidos do tomate em 10%, torna a coloração mais uniforme e aumenta a taxa comercial em mais de 20%.
Culturas de grãos: Após a aplicação de sulfato de potássio ao trigo, o teor de glúten da farinha é melhorado e a taxa de processamento do pó é reduzida em 15%; o peso de mil-grãos de milho aumenta em 5 a 10 gramas e o rendimento aumenta em 10% a 15%.
Culturas de tubérculos: O sulfato de potássio é aplicado durante o período de expansão dos tubérculos de batata, gengibre, etc., e o rendimento por planta aumenta em 20% -30%, e o período de armazenamento é estendido em 1-2 meses.

 

4. Melhoria do solo e proteção ecológica
Os íons sulfato (SO₄²⁻) no sulfato de potássio podem substituir os íons de sódio (Na⁺) no solo, aliviar a salinização e melhorar a permeabilidade do solo. No experimento em solo salino-alcalino, após a aplicação contínua de sulfato de potássio por 3 anos, o valor do pH do solo diminuiu em 0,5-1,0 unidades e a taxa de emergência da cultura aumentou em 25%.
Como fertilizante-isento de cloro, o sulfato de potássio evita o acúmulo de íons cloreto no solo, reduz a poluição das águas subterrâneas e atende às necessidades do desenvolvimento agrícola sustentável.

2. Área industrial: “Módulo básico” de síntese de materiais

 

O sulfato de potássio é amplamente utilizado em vidro, cerâmica, impressão e tingimento, reagentes químicos e outros campos como matéria-prima ou material auxiliar na indústria. Seu valor se reflete na otimização funcional e na melhoria de processos.
Reagentes químicos e síntese de materiais
O sulfato de potássio é matéria-prima para a preparação de compostos como persulfato de potássio (K₂S₂O₈) e carbonato de potássio (K₂CO₃). Por exemplo, o persulfato de potássio é usado em líquidos de gravação de placas de circuito e sua precisão de gravação pode chegar a 0,1 mm, atendendo às necessidades da-fabricação eletrônica de ponta.
No campo dos nanomateriais, o sulfato de potássio pode ser usado como modelo para sintetizar sílica mesoporosa com tamanho de poro uniforme, que é usada como carreador de liberação sustentada de medicamento ou carreador de catalisador.

3. Área farmacêutica: “Assistente invisível” para proteção da saúde

 

Sulfato de potássio em póé usado principalmente em preparações farmacêuticas e exames médicos em medicina, e sua segurança e biocompatibilidade foram amplamente verificadas.
Preparações farmacêuticas
O sulfato de potássio é usado como regulador da pressão osmótica na preparação de injeções intravenosas para garantir que a pressão osmótica da solução do medicamento seja consistente com a do sangue e reduzir as reações à infusão. Por exemplo, na injeção composta de cloreto de sódio, a adição de sulfato de potássio estabiliza a pressão osmótica em 280-310 mOsm/kg, o que atende aos padrões da farmacopeia.

 

Como enchimento, o sulfato de potássio é usado na produção de comprimidos para melhorar a fluidez e a compressibilidade do medicamento. Experimentos mostram que a dureza dos comprimidos com 5% de sulfato de potássio aumentou 20% e o tempo de desintegração foi reduzido em 30%.

Exame médico
A solução de sulfato de potássio é usada para exame bioquímico da proteína sérica, e a análise quantitativa é obtida pela precipitação da proteína. A sensibilidade deste método é de 0,1 g/L e a taxa de erro é inferior a 2%, o que é um importante meio de diagnóstico clínico.
No exame da função renal, o sulfato de potássio é usado como transportador de agente de contraste para melhorar a clareza do desenvolvimento-dos raios X e ajudar os médicos a avaliar com precisão a condição.

Outros campos: "atores multi-funcionais" em todos os setores

 

O uso do sulfato de potássio também se estende a alimentos, tratamento de água, proteção ambiental e outras áreas, mostrando sua adaptabilidade-intersetorial.
Indústria alimentar
O sulfato de potássio é usado como matéria-prima de sal de potássio para a produção de sal com baixo teor de-sódio. Ao substituir parte do cloreto de sódio (NaCl), o teor de sódio dos alimentos pode ser reduzido em 30% a 50%, atendendo às necessidades de saúde das pessoas com hipertensão.
Na panificação, o sulfato de potássio é usado como agente fermentador para fazer a massa fermentar mais completamente, aumentar o volume do pão em 15% -20% e tornar o sabor mais suave.

 

Tratamento de água
O sulfato de potássio é usado para ajustar a dureza da água. Ao formar precipitação com íons de cálcio e magnésio, reduz o valor de dureza da água (calculado como CaCO₃) em 50-100 mg/L e evita incrustações nas tubulações.
No tratamento de esgoto, o sulfato de potássio é utilizado como auxiliar floculante para aumentar a taxa de remoção de sólidos suspensos em 10% -15% e reduzir os custos de tratamento em 20%.
Campo de proteção ambiental
O sulfato de potássio é usado no processo de dessulfurização de gases de combustão. Reage com o dióxido de enxofre (SO₂) para gerar hidrogenossulfato de potássio (KHSO₄), reduzindo a emissão de poluentes atmosféricos. Experimentos mostram que este processo pode reduzir a concentração de SO₂ nos gases de combustão de 2.000 mg/m3 para menos de 100 mg/m3, com uma taxa de conformidade de 100%.

Atualmente, os principais métodos de produção depó de sulfato de potássioincluem método Mannham, método de combinação, método de dupla decomposição, etc.

1) Processo Mannham: O processo Mannham é um processo de produção de sulfato de potássio usando ácido sulfúrico e cloreto de potássio como matéria-prima. Seu método de produção consiste em utilizar cloreto de potássio e ácido sulfúrico concentrado para reagir passo a passo em um forno Mannham. Primeiro, a reação gera bissulfato de potássio e depois continua a reagir com cloreto de potássio a uma temperatura mais elevada para gerar sulfato de potássio; Óleo pesado ou gás combustível são usados ​​para fornecer calor na câmara de combustão do forno de reação. A temperatura é de 1000 ~ 1100 graus e a temperatura da câmara de reação é controlada em 520 ~ 540 graus. Produto de reação

O produto é obtido após a substância ser resfriada, triturada e parcialmente neutralizada. O subproduto HCl é resfriado, lavado e absorvido para obter ácido clorídrico com uma fração de massa de 32% a 35%. O processo está maduro, o produto sulfato de potássio tem alto teor, quase nenhuma perda, e o rendimento de potássio é alto; No entanto, como a reação ocorre sob condições de ácido forte e alta temperatura, o equipamento está severamente corroído e a capacidade de produção de um único forno é pequena, geralmente 100.000 t/a, e as vendas de um grande número de subproduto ácido clorídrico líquido afetam diretamente a produção de sulfato de potássio.

2) Método de associação: O método de associação utiliza cloreto de potássio, ácido sulfúrico e solvente orgânico como matéria-prima para produzir sulfato de potássio por meio de reações de associação, substituição e associação. O princípio do processo é usar as diferentes afinidades do solvente orgânico com o ácido clorídrico e o ácido sulfúrico para preparar o sulfato de potássio. Neste processo, o solvente orgânico tem grande influência no rendimento e na qualidade do sulfato de potássio. Estudiosos nacionais usaram amônia líquida, solvente orgânico de alto ponto de ebulição, solvente orgânico composto, etc. como agentes de ligação para melhorar e otimizar os parâmetros do processo, reduzindo significativamente o consumo de energia e aumentando o rendimento de potássio, de modo que o rendimento de potássio pode atingir mais de 95%. Se for selecionado solvente orgânico de alto ponto de ebulição, o consumo de energia do sulfato de potássio por tonelada de produto é de cerca de 200 kg de carvão padrão, o que é muito inferior ao do processo Mannham; O solvente orgânico composto usado como agente aglutinante tem baixos requisitos de matérias-primas e forte adaptabilidade. Por exemplo, também pode ser utilizado ácido sulfúrico diluído ou ácido residual. Comparado ao processo Mannham, o processo combinado tem as vantagens de condições operacionais amenas, menos corrosão do equipamento, baixo consumo de energia, curto tempo de produção, basicamente sem "três resíduos" e subproduto cloreto de amônio; No entanto, este processo não está suficientemente maduro, tal como pequena escala de produção, perda de dissolução do agente de ligação e toxicidade da maioria dos solventes orgânicos.

1) Método de sulfato de amônio:

O método do sulfato de amônio é um método para preparar sulfato de potássio e cloreto de amônio usando a reação de dupla decomposição de sulfato de amônio e cloreto de potássio em solução e a diferença de solubilidade do produto. A fórmula da reação é a seguinte:

Through experimental research, it is found that the reaction time, solvent concentration, initial concentration of ammonium sulfate, ingredient ratio and reaction temperature of the process have a great influence on the yield of potassiu sulfate, and the order of influence is: reaction time>solvent concentration>initial concentration of ammonium sulfate>ingredient ratio>temperatura de reação. No processo de produção, foram adicionados metanol e outros solventes orgânicos, e o rendimento de K₂O poderia atingir 93,40% sob condições ideais de processo. A produção de sulfato de potássio pelo método de sulfato de amônio, embora o investimento seja pequeno e a conversão secundária também possa produzir produtos de alta-qualidade, tem alto custo de produto, pequena escala de produção, baixo rendimento e poucos benefícios econômicos, e ainda existem alguns obstáculos técnicos.

2) Método do sulfato de cálcio:

O método do sulfato de cálcio, também conhecido como método do gesso, é dividido em métodos de conversão de uma-etapa e de duas{1}}etapas. O método de conversão em-etapa usa amônia como catalisador, o gesso e o cloreto de potássio reagem diretamente na solução saturada de amônia para produzir sulfato de potássio, e o cloreto de cálcio é o subproduto-. A fórmula da reação é a seguinte:

No método de conversão em duas-etapas, o bicarbonato de amônio reage com o gesso para produzir carbonato de cálcio e sulfato de amônio, e o sulfato de amônio reage com o cloreto de potássio para produzir sulfato de potássio, que em conjunto pode produzir carbonato de cálcio leve.

3) Método do sal de Glauber:

O método de conversão de sal de Glauber é o método mais estudado e{0}}mais aprofundado para preparar sulfato de potássio até agora. Sua base teórica é o diagrama de fases multitemperatura do sistema de sal de água quaternária Na+, K+//Cl -, SO2 - 4 - H2O. O diagrama de fases é analisado e as melhores condições do processo produtivo são obtidas através do cálculo do material. Este método é dividido principalmente em duas etapas: a primeira etapa é de 25 graus e a segunda etapa é de 60 ~ 100 graus. De acordo com a diferença de solubilidade de vários sais em diferentes temperaturas, a separação por cristalização é realizada para produzir sulfato de potássio e cloreto de sódio como subproduto-. Muitas pesquisas realizadas por estudiosos nacionais descobriram que a temperatura de reação, a proporção dos ingredientes, o balanço hídrico, as impurezas nas matérias-primas, etc. do processo têm um grande impacto na taxa de conversão dos íons de potássio e na qualidade do sulfato de potássio. Diante desses fatores, foi estudada a influência da temperatura na preparação do sulfato de potássio a partir da conversão da mirabilite do cloreto de potássio. Verificou-se que na primeira etapa da reação, com o aumento da temperatura, o teor de íons cloreto nos produtos intermediários dos produtos mirabilite de potássio e sulfato de potássio aumentou, enquanto o teor de íons potássio diminuiu; Quando a temperatura é superior a 30 graus, o produto sulfato de potássio não pode atingir

ZBG21006-1989. Portanto, a temperatura da conversão primária deve ser controlada abaixo de 30 graus.

4) Método do sulfato ferroso:

O método do sulfato ferroso é um método para produzir sulfato de potássio por reação de dupla decomposição de sulfato ferroso e cloreto de potássio em subprodutos industriais, como cobreas, cinzas de pirita e outros subprodutos de dióxido de titânio sob a orientação teórica do diagrama de fases quaternárias de K+, Fe2+//Cl -, SO2 - 4-H2O. O método de produção deste método inclui principalmente: 1) o sulfato ferroso reage com o cloreto de potássio para gerar sal duplo, e o sal duplo é decomposto para gerar sulfato de potássio. O fluxo do processo é simples, a operação e o controle são convenientes, a corrosão do equipamento é pequena, as matérias-primas são baratas e fáceis de obter, o consumo de matérias-primas é baixo e não há "três resíduos" gerados no processo de produção; 2) O sulfato ferroso reage com o bicarbonato de amônio para produzir bissulfato de amônio, e o bissulfato de amônio reage com o cloreto de potássio para produzir sulfato de potássio; 3) O sulfato ferroso é hidrolisado em hidróxido férrico e ácido sulfúrico, e então o ácido sulfúrico reage com cloreto de potássio para gerar sulfato de potássio. Esta reação não pode ser realizada espontaneamente. Nesta tecnologia, 20% (fração de massa) TOA (trioctil amônia)+10% (fração de massa) TBP (tributil fosfato)+70% (fração de massa) n-octanol é usado como sistema de extração para extrair H2SO4 da solução aquosa de FeSO4, para que Fe2+ seja hidrolisado e precipitado, de modo que a reação possa ser realizada no sentido de produção de potássio sulfato. A tecnologia de produção de óxido férrico, sulfato de potássio e cloreto de amônio utilizando dióxido de titânio como matéria-prima em fase líquida, desenvolvida pelo Instituto de Solos e Fertilizantes da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas, pode atingir uma taxa de conversão de 98,5% ± 0,5% para sulfato de potássio.

Os principais métodos para extrair sulfato de potássio da água do mar ou salmoura são: método de sal de alta temperatura, método de flotação, método de ciclone, método de produção de resíduos líquidos e salmoura de campo salino, método de amônia, método de membrana líquida, etc. sulfato. Guiado pela teoria do diagrama de fase metaestável quaternária de K+, Mg2+//Cl -, SO2 - 4-H2O, um método para produzir sulfato de potássio a partir de sal misto de potássio produzido a partir de salmoura de sulfato e carnalita foi inventado. O fluxo do processo é dividido em cinco processos: filtração por decomposição, triagem de conversão, filtração, síntese de sulfato de potássio e secagem por filtração. O processo tem as vantagens de baixo custo de produção, alta taxa de utilização de matérias-primas, processo simples e alta qualidade do produto. Os minerais de potássio da China são principalmente minerais líquidos depositados em lagos interiores, representando mais de 95% do total das reservas de recursos, o que tem um enorme potencial de desenvolvimento. Portanto, é de grande importância extrair diretamente o sulfato de potássio da água do mar ou da salmoura para aliviar a escassez de fertilizantes potássicos na China.

Os principais métodos para extrair potássio do minério de potássio sólido incluem: aquecimento sob pressão, volatilização em alta temperatura, método direto, método de troca iônica, hidrólise ácida em baixa temperatura, método de flotação, método microbiano e método de torrefação. Vários métodos para extrair potássio de minérios de potássio geralmente apresentam muitas deficiências, como mais escória, alto consumo de energia e baixo K2O efetivo nos produtos. Portanto, é difícil industrializar vários métodos técnicos. O minério de potássio solúvel da China (exceto o limitado minério de potássio sólido na área de Simao, em Yunnan, que utiliza principalmente o método de flotação em solução para produzir cloreto de potássio) carece gravemente de recursos, mas os recursos de minério de potássio insolúvel representados pelo feldspato potássico são extremamente ricos, e os recursos nacionais de feldspato potássico são superiores a 10 bilhões de toneladas. Portanto, é de importância prática aumentar o investimento em recursos e tecnologia e realizar pesquisas eficazes de desenvolvimento e utilização de recursos de feldspato potássico insolúvel para resolver, até certo ponto, a situação atual de escassez de potássio na China.

Para matérias-primas e recursos especiais, outros métodos para produzir sulfato de potássio incluem método de troca iônica, método de potássio quente, método de radiação de microondas, método de palha de ácido residual, método de separação por membrana, etc. Visando os recursos de salmoura do mar, Yuan Junsheng estudou a nova tecnologia de extração de sulfato de potássio da água do mar e amargor pelo método de zeólito, e completou o teste piloto de 300 t/a de sulfato de potássio e 200 t/a de nitrato de potássio. É de grande importância atualizar a cadeia tradicional da indústria química de sal marinho e sal marinho da China e fazer pleno uso dos recursos amargos do sal marinho. Nos últimos anos, uma invenção patenteada estudou o método de radiação de microondas para preparar sulfato de potássio a partir de cloreto de potássio e ácido sulfúrico, que é principalmente um novo método para produzir sulfato de potássio misturando matérias-primas em proporção e reagindo sob radiação de microondas. Comparado com a tecnologia existente, possui características de velocidade de reação rápida, ciclo de produção curto, qualidade estável, sem poluição ao meio ambiente, economia de energia e redução de custos. Os produtos de sulfato de potássio contêm alto teor de nitrogênio, vários microelementos como enxofre, cálcio, magnésio, ferro, manganês, cobre, zinco, boro, etc., e são ricos em matéria orgânica e aminoácidos. Eles são fertilizantes compostos totalmente nutritivos e-amigos do meio ambiente. O método de separação por membrana utiliza ácido sulfúrico e cloreto de potássio como matéria-prima e utiliza reator de destilação por membrana para produzir sulfato de potássio. Tem como vantagens o baixo consumo de energia e a ausência de cloro no produto. Porém, devido à necessidade de importar mais membranas de troca, o custo de produção aumenta bastante.

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