科普小知识：农业用硫酸钾
农业用硫酸钾
1 通用名称
农业用硫酸钾（Potassium sulfate for agriculture use）
农业用硫酸钾指采用硫酸盐型的钾盐矿或含钾盐湖卤水为原料制成的固体农业用肥料。
2 执行标准
产品标准
GB/T 20406-2017《农业用硫酸钾》
检测标准
GB/T 20406-2017《农业用硫酸钾》
其它标准
GB 18382-2001《肥料标识 内容和要求》
3 理化性质
农业用硫酸钾外观通常为白色、淡黄色粉末结晶或颗粒。
农业用硫酸钾产品含K2O 50%~52%，易溶于水，吸湿性小，贮存时不易结块，属于化学中性，生理酸性肥料。
4 主要原料
硫酸钾可由硫酸盐型的天然钾盐矿，如无水钾镁盐（K2SO4·2MgSO4）、钾盐镁矾（K2SO4·MgSO4·4H2O）等制取，或者利用含钾盐湖卤水为原料制取，或者还可以由氯化钾转化制得。
5 主要工艺
这里列出几种较常见的生产农业用硫酸钾的方法。
（1）曼海姆法
曼海姆法是由19世纪末德国化学家Mannheim Vereim开发研制的。生产方法是将氯化钾和浓硫酸按一定配比加入反应炉内。第一步为放热反应，在较低温度下进行，然后加热炉内物料。并不断搅拌待达到268℃时开始进行第二步反应，到500～600℃时反应接近完全。生成的固体硫酸钾经冷却器冷却，少量的游离硫酸用石灰中和，然后经粉碎、包装即为成品。反应过程生成的氯化氢气体经水吸收成为副产品盐酸。化学反应方程式如下：
KCl+H2SO4→KHSO4+HCl
KHSO4+KCl→K2SO4+HCl
曼海姆法生产硫酸钾是国外使用最广泛的生产技术，工艺成熟可靠，产品质量好、品位高，但是反应需在高温强酸下进行，设备腐蚀严重，能耗大，副产物盐酸的销售也较困难。
（2）缔置法
缔置法所用的原料是氨、硫酸、氯化钾和缔合剂，反应过程分为缔合、置换和解缔。缔合就是缔合剂与硫酸反应生成硫酸胺盐；置换就是用氯化钾溶液中的氯离子与缔合剂上的硫酸根离子置换，并生成硫酸钾：解缔就是用氨和被缔合在缔合剂上的氯离子反应生成氯化铵副产物，缔合剂复原。3步反应的化学方程式分别如下：
H2SO4+2R3N→(R3NH)2SO4
(R3NH)2SO4+2KCl→2(R3NH)Cl+ K2SO4
(R3NH)Cl+NH3→R3N+ NH4Cl
缔置法在常压下操作、反应温度低、易控制，设备腐蚀轻，副产氯化铵可做氮肥，没有污染。但缔合剂价格成本高，反应过程中有缔合剂中毒现象和损失，生产厂家的规模偏小。
（3）芒硝转化法
芒硝转化法是以Na+，K+//Cl-，SO42--H2O混合体系相图为基础，利用芒硝和氯化钾反应制取硫酸钾，同时副产氯化钠。第一步在常温25℃下反应生成钾芒硝；第二步在60～100℃下，钾芒硝再与KCl转换生成硫酸钾，化学反应方程式如下：
4Na2SO4+6KCl→Na2SO4·3K2SO4+6NaCl
Na2SO4·3K2SO4+2KCl→4K2SO4+2NaCl
该方法流程简便，生产设备可以扩大，能耗小，成本较低，无污染。但钾、钠分离不完全，得到的产品质量不高。
（4）石膏转化法
石膏转换法就是使用氨的饱和溶液，利用溶解度不同原理，K2SO4能够通过结晶得到，石膏和氯化钾可以发生复分解，即可得到硫酸钾。化学反应方程式为：
CaSO4·2H2O+2KCl→K2SO4↓+2CaCl2+2H2O
该法的最大优势是石膏来源广泛，有大储量的天然石膏、磷肥厂废弃的磷石膏、盐田石膏、氟石膏和电厂烟道气脱硫的副产石膏，属处理固体废弃物磷石膏的环保项目：并且该法成本较低。
（5）硫酸铵转换法
该技术采用硫酸铵与氯化钾为原料，利用其反应产物溶解度的差异，通过控制溶液浓度、温度和反应时间。分离出硫酸钾和氯化铵。这是一个可逆反应，钾的转化率由K+，NH4+//Cl-，SO42--H2O四元体系相图所决定。化学反应方程式为：
(NH4)2SO4+2KCl→K2SO4+2NH4Cl
硫酸铵转化法生产硫酸钾，可以充分利用某些工厂的副产品硫酸铵，原料易得，没有三废排放，通过粗品精制能达到农用硫酸钾的标准，但钾回收率低、质量不高，建成的装置普遍偏小。
6 技术要求
根据标准GB/T 20406-2017《农业用硫酸钾》，农业用硫酸钾产品应符合表1要求。
7 使用方法
农业用硫酸钾适用于各种土壤和作物，尤其对十字花科等作物特别有利，但对于水稻等还原性较强的土壤，硫酸钾效果不如氯化钾。另外，硫酸钾的销售价格相比氯化钾较高，一般情况下，除在忌氯作物上以外，可考虑尽量选用氯化钾。施肥方式宜做基肥，也可以追肥。
农业用硫酸钾做基肥时，注意钾在土壤中移动性较差，应注意施肥深度。做追肥时，应早施并集中条施或穴施到植物根系密集层，以减少钾的固定，也利于作物根系吸收。
8 包装储运
农业用硫酸钾销售包装通常为塑料编织袋内衬聚乙烯薄膜袋或涂膜聚丙烯编织袋，包装规格一般为10kg/袋、20kg/袋、25kg/袋、40kg/袋、50kg/桶等。
农业用硫酸钾应贮存于阴凉干燥处，在运输过程中应防潮、防晒、防破裂。