Polvo de sulfato de potasio CAS 7778-80-5

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Polvo de sulfato de potasioes una sal inorgánica con la fórmula química K2SO4,CAS 7778-80-5. Es un polvo cristalino de color blanco con sabor amargo y salado. Soluble en agua, insoluble en etanol, acetona y disulfuro de carbono. La apariencia del sulfato de potasio agrícola es mayoritariamente de color amarillo claro. Tiene baja absorción de humedad, no se apelmaza fácilmente, tiene buenas propiedades físicas y es fácil de usar. Es un buen fertilizante de potasio soluble en agua y también es la principal materia prima para producir fertilizantes compuestos ternarios de nitrógeno, fósforo y potasio sin cloro.

Polvo de sulfato de potasio(fórmula química K₂SO₄) es una sal inorgánica. Debido a sus propiedades químicas únicas y su amplia aplicabilidad, se ha convertido en una materia prima clave en la agricultura, la industria, la medicina y otros campos. Su valor fundamental radica en proporcionar dos elementos esenciales, potasio (K) y azufre (S), al mismo tiempo, y no contiene iones cloruro (Cl⁻), evitando el daño potencial de la acumulación de cloro en el suelo y los cultivos.

1. Ámbito agrícola: "Motor de nutrientes" para el crecimiento de los cultivos

 

El sulfato de potasio es uno de los fertilizantes potásicos más utilizados en la agricultura, especialmente adecuado para cultivos sensibles al cloro- (como tabaco, uvas, patatas) y para el mejoramiento de tierras con álcalis salinos-. Su mecanismo de acción y efectos son los siguientes:
1. Aporte nutricional y activación metabólica.
Potasio: Como activador de más de 40 enzimas en las plantas, el potasio interviene directamente en la fotosíntesis, la respiración y la síntesis de proteínas. Por ejemplo, en la fotosíntesis, el potasio promueve el transporte y la conversión de productos fotosintéticos (como la glucosa), haciendo que las hojas sean de color verde oscuro y gruesas, y aumentando el contenido sólido de los frutos entre un 15% y un 20%. Al mismo tiempo, el potasio mejora la dureza de la paja, aumentando en más de un 30% la resistencia al acame de cultivos altos como el trigo y el arroz.

 

Azufre: el azufre es un componente de los aminoácidos que contienen azufre-como cisteína y metionina, y es esencial para la síntesis de proteínas. La aplicación de sulfato de potasio a suelos con deficiencia de azufre-puede aumentar el contenido de proteínas de los cultivos entre un 10 % y un 15 % y promover la acumulación de nutrientes como la vitamina A y la glucosa.

2. Mejor desarrollo de las raíces y resistencia al estrés.
El sulfato de potasio estimula la división y el alargamiento de las células de la raíz, haciendo que el sistema radicular esté más desarrollado. Los experimentos muestran que en condiciones de sequía, la capacidad de absorción de agua de las raíces del maíz a las que se les aplica sulfato de potasio aumenta en un 25% y la resistencia a la sequía aumenta significativamente.
El potasio regula la presión osmótica celular, reduce el riesgo de congelación intracelular y aumenta la resistencia al frío de los cultivos entre un 20% y un 30%. Además, el potasio espesa la pared celular, forma una barrera física, reduce la invasión de patógenos y reduce la incidencia de enfermedades y plagas de insectos entre un 15% y un 20%.

 

3. Optimización de la calidad y aumento del rendimiento.
Cultivos frutales: el sulfato de potasio favorece el transporte de azúcar, aumenta el contenido de azúcar de las sandías y los melones en 2-3 grados, aumenta el contenido sólido de los tomates en un 10%, hace que la coloración sea más uniforme y aumenta la tasa comercial en más de un 20%.
Cultivos de cereales: después de aplicar sulfato de potasio al trigo, se mejora el contenido de gluten de la harina y se reduce la tasa de procesamiento del polvo en un 15%; el peso de mil-granos de maíz aumenta entre 5 y 10 gramos y el rendimiento aumenta entre un 10% y un 15%.
Cultivos de tubérculos: se aplica sulfato de potasio durante el período de expansión de los tubérculos de patatas, jengibre, etc., y el rendimiento por planta aumenta entre un 20% y un 30% y el período de almacenamiento se extiende entre 1 y 2 meses.

 

4. Mejora del suelo y protección ecológica
Los iones sulfato (SO₄²⁻) en el sulfato de potasio pueden reemplazar los iones de sodio (Na⁺) en el suelo, aliviar la salinización y mejorar la permeabilidad del suelo. En el experimento de tierra salina-alcalina, después de la aplicación continua de sulfato de potasio durante 3 años, el valor del pH del suelo disminuyó entre 0,5 y 1,0 unidades y la tasa de emergencia del cultivo aumentó en un 25%.
Como fertilizante sin cloro-, el sulfato de potasio evita la acumulación de iones de cloruro en el suelo, reduce la contaminación de las aguas subterráneas y satisface las necesidades del desarrollo agrícola sostenible.

2. Ámbito industrial: “Módulo básico” de síntesis de materiales

 

El sulfato de potasio se usa ampliamente en vidrio, cerámica, impresión y teñido, reactivos químicos y otros campos como materia prima o material auxiliar en la industria. Su valor se refleja en la optimización funcional y la mejora de procesos.
Reactivos químicos y síntesis de materiales.
El sulfato de potasio es una materia prima para preparar compuestos como el persulfato de potasio (K₂S₂O₈) y el carbonato de potasio (K₂CO₃). Por ejemplo, el persulfato de potasio se utiliza en el líquido de grabado de placas de circuito y su precisión de grabado puede alcanzar 0,1 mm, lo que satisface las necesidades de la fabricación de productos electrónicos de alta-.
En el campo de los nanomateriales, el sulfato de potasio se puede utilizar como plantilla para sintetizar sílice mesoporosa con un tamaño de poro uniforme, que se utiliza como vehículo de liberación-sostenida de fármaco o catalizador.

3. Ámbito farmacéutico: "Asistente invisible" para la protección de la salud

 

Polvo de sulfato de potasioSe utiliza principalmente en preparaciones farmacéuticas y exámenes médicos en medicina, y su seguridad y biocompatibilidad han sido ampliamente verificadas.
Preparaciones farmaceuticas
El sulfato de potasio se utiliza como regulador de la presión osmótica en la preparación de inyecciones intravenosas para garantizar que la presión osmótica de la solución del fármaco sea consistente con la de la sangre y reducir las reacciones a la infusión. Por ejemplo, en la inyección de cloruro de sodio compuesto, la adición de sulfato de potasio estabiliza la presión osmótica en 280-310 mOsm/kg, lo que cumple con los estándares de la farmacopea.

 

Como relleno, el sulfato de potasio se utiliza en la producción de tabletas para mejorar la fluidez y compresibilidad del fármaco. Los experimentos muestran que la dureza de las tabletas con un 5% de sulfato de potasio aumentó en un 20% y el tiempo de desintegración se redujo en un 30%.

examen medico
La solución de sulfato de potasio se utiliza para el examen bioquímico de las proteínas séricas y el análisis cuantitativo se logra precipitando las proteínas. La sensibilidad de este método es de 0,1 g/l y la tasa de error es inferior al 2%, lo que constituye un medio importante de diagnóstico clínico.
En el examen de la función renal, el sulfato de potasio se utiliza como agente de contraste para mejorar la claridad del desarrollo de los rayos X-y ayudar a los médicos a juzgar con precisión la afección.

Otros campos: "actores multifuncionales-en todos los sectores

 

El uso del sulfato de potasio también se extiende a los alimentos, el tratamiento del agua, la protección del medio ambiente y otros campos, lo que demuestra su-adaptabilidad intersectorial.
Industria alimentaria
El sulfato de potasio se utiliza como materia prima de sal potásica para la producción de sal baja-sódica. Al reemplazar parte del cloruro de sodio (NaCl), el contenido de sodio de los alimentos se puede reducir entre un 30% y un 50%, satisfaciendo las necesidades de salud de las personas con hipertensión.
Al hornear pan, el sulfato de potasio se utiliza como agente leudante para hacer que la masa fermente más completamente, aumentar el volumen del pan entre un 15% y un 20% y suavizar el sabor.

 

Tratamiento de agua
El sulfato de potasio se utiliza para ajustar la dureza del agua. Al formar precipitación con iones de calcio y magnesio, reduce el valor de dureza del agua (calculado como CaCO₃) en 50-100 mg/L y previene la incrustación de las tuberías.
En el tratamiento de aguas residuales, el sulfato de potasio se utiliza como auxiliar floculante para aumentar la tasa de eliminación de sólidos suspendidos entre un 10% y un 15% y reducir los costos de tratamiento en un 20%.
Campo de protección del medio ambiente
El sulfato de potasio se utiliza en el proceso de desulfuración de gases de combustión. Reacciona con dióxido de azufre (SO₂) para generar hidrogenosulfato de potasio (KHSO₄), reduciendo la emisión de contaminantes atmosféricos. Los experimentos muestran que este proceso puede reducir la concentración de SO₂ en los gases de combustión de 2000 mg/m3 a menos de 100 mg/m3, con una tasa de cumplimiento del 100%.

En la actualidad, los principales métodos de producción depolvo de sulfato de potasioIncluye el método de Mannham, el método de combinación, el método de doble descomposición, etc.

1) Proceso Mannham: El proceso Mannham es un proceso de producción de sulfato de potasio utilizando ácido sulfúrico y cloruro de potasio como materias primas. Su método de producción consiste en utilizar cloruro de potasio y ácido sulfúrico concentrado para reaccionar en un horno Mannham paso a paso. Primero, la reacción genera bisulfato de potasio y luego continúa reaccionando con cloruro de potasio a una temperatura más alta para generar sulfato de potasio; Se utiliza petróleo pesado o gas combustible para suministrar calor a la cámara de combustión del horno de reacción. La temperatura es de 1000 a 1100 grados y la temperatura de la cámara de reacción se controla a 520 a 540 grados. Producto de reacción

El producto se obtiene después de enfriar, triturar y neutralizar parcialmente la sustancia. El sub-producto HCl se enfría, se lava y se absorbe para obtener ácido clorhídrico con una fracción en masa del 32 % al 35 %. El proceso está maduro, el producto sulfato de potasio tiene un alto grado, casi no hay pérdida y el rendimiento de potasio es alto; Sin embargo, debido a que la reacción se realiza bajo condiciones de ácido fuerte y alta temperatura, el equipo está severamente corroído y la capacidad de producción de un solo horno es pequeña, generalmente 100 000 t/año, y las ventas de una gran cantidad de subproducto -ácido clorhídrico líquido afectan directamente la producción de sulfato de potasio.

2) Método de asociación: el método de asociación utiliza cloruro de potasio, ácido sulfúrico y solventes orgánicos como materias primas para producir sulfato de potasio mediante reacciones de asociación, reemplazo y asociación. El principio del proceso es utilizar la diferente afinidad del solvente orgánico con el ácido clorhídrico y el ácido sulfúrico para preparar sulfato de potasio. En este proceso, el disolvente orgánico tiene una gran influencia en el rendimiento y la calidad del sulfato de potasio. Los académicos nacionales utilizaron amoníaco líquido, solventes orgánicos de alto punto de ebullición, solventes orgánicos compuestos, etc. como agentes aglutinantes para mejorar y optimizar los parámetros del proceso, reduciendo en gran medida el consumo de energía y aumentando el rendimiento de potasio, de modo que el rendimiento de potasio puede alcanzar más del 95%. Si se selecciona un disolvente orgánico de alto punto de ebullición, el consumo de energía de sulfato de potasio por tonelada de producto es de unos 200 kg de carbón estándar, que es mucho menor que el del proceso Mannham; El disolvente orgánico compuesto utilizado como aglutinante tiene bajos requisitos de materias primas y una gran adaptabilidad. Por ejemplo, también se puede utilizar ácido sulfúrico diluido o ácido residual. En comparación con el proceso Mannham, el proceso combinado tiene las ventajas de condiciones operativas suaves, menos corrosión del equipo, bajo consumo de energía, tiempo de producción corto, básicamente sin "tres desperdicios" y-cloruro de amonio como subproducto; Sin embargo, este proceso no está lo suficientemente maduro, como la producción a pequeña escala, la pérdida por disolución del agente aglutinante y la toxicidad de la mayoría de los disolventes orgánicos.

1) Método del sulfato de amonio:

El método del sulfato de amonio es un método para preparar sulfato de potasio y cloruro de amonio mediante la reacción de doble descomposición del sulfato de amonio y cloruro de potasio en solución y la diferencia de solubilidad del producto. La fórmula de la reacción es la siguiente:

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 reacción. En el proceso de producción, se agregaron metanol y otros solventes orgánicos, y el rendimiento de K₂O podría alcanzar el 93,40% en las condiciones óptimas del proceso. La producción de sulfato de potasio mediante el método del sulfato de amonio, aunque la inversión es pequeña y la conversión secundaria también puede producir productos de alta-calidad, tiene un alto costo de producto, pequeña escala de producción, bajo rendimiento y escasos beneficios económicos, y todavía existen algunos obstáculos técnicos.

2) Método del sulfato de calcio:

El método del sulfato de calcio, también conocido como método del yeso, se divide en métodos de conversión de un-paso y de dos-pasos. El método de conversión de un-paso utiliza amoníaco como catalizador, el yeso y el cloruro de potasio reaccionan directamente en la solución saturada de amoníaco para producir sulfato de potasio y el cloruro de calcio es un subproducto-. La fórmula de la reacción es la siguiente:

En el método de conversión de dos-pasos, el bicarbonato de amonio reacciona con yeso para producir carbonato de calcio y sulfato de amonio, y el sulfato de amonio reacciona con cloruro de potasio para producir sulfato de potasio, que en conjunto puede producir carbonato de calcio ligero.

3) Método de la sal de Glauber:

El método de conversión de sal de Glauber es el método más estudiado y más profundo-para preparar sulfato de potasio hasta el momento. Su base teórica es el diagrama de fases multitemperatura del sistema de sal de agua cuaternaria Na+, K+//Cl -, SO2 - 4 - H2O. Se analiza el diagrama de fases y se obtienen las mejores condiciones del proceso de producción mediante el cálculo del material. Este método se divide principalmente en dos pasos: el primer paso es de 25 grados y el segundo paso es de 60 a 100 grados. Según la diferencia de solubilidad de varias sales a diferentes temperaturas, la separación por cristalización se lleva a cabo para producir sulfato de potasio y cloruro de sodio como subproducto. Muchas investigaciones realizadas por académicos nacionales encontraron que la temperatura de reacción, la proporción de ingredientes, el equilibrio hídrico, las impurezas en las materias primas, etc. del proceso tienen un gran impacto en la tasa de conversión de los iones de potasio y la calidad del sulfato de potasio. En vista de estos factores, se estudió la influencia de la temperatura en la preparación de sulfato de potasio a partir de la conversión de mirabilita de cloruro de potasio. Se encontró que en la primera etapa de la reacción, con el aumento de la temperatura, el contenido de iones cloruro en los productos intermedios de mirabilita potásica y productos de sulfato de potasio aumentó, mientras que el contenido de iones potasio disminuyó; Cuando la temperatura es superior a 30 grados, el producto sulfato potásico no puede alcanzar

ZBG21006-1989. Por lo tanto, la temperatura de conversión primaria debe controlarse por debajo de 30 grados.

4) Método del sulfato ferroso:

El método del sulfato ferroso es un método para producir sulfato de potasio mediante una reacción de doble descomposición de sulfato ferroso y cloruro de potasio en subproductos industriales como cobre, ceniza de pirita y otros subproductos del dióxido de titanio bajo la guía teórica del diagrama de fases cuaternarias de K+, Fe2+//Cl -, SO2 - 4-H2O. El método de producción de este método incluye principalmente: 1) el sulfato ferroso reacciona con el cloruro de potasio para generar sal doble y la sal doble se descompone para generar sulfato de potasio. El flujo del proceso es simple, la operación y el control son convenientes, la corrosión del equipo es pequeña, las materias primas son baratas y fáciles de conseguir, el consumo de materias primas es bajo y no se generan "tres desechos" en el proceso de producción; 2) El sulfato ferroso reacciona con bicarbonato de amonio para producir bisulfato de amonio y el bisulfato de amonio reacciona con cloruro de potasio para producir sulfato de potasio; 3) El sulfato ferroso se hidroliza a hidróxido férrico y ácido sulfúrico, y luego el ácido sulfúrico reacciona con cloruro de potasio para generar sulfato de potasio. Esta reacción no puede llevarse a cabo de forma espontánea. En esta tecnología, se utiliza 20% (fracción en masa) TOA (trioctil amoníaco)+10% (fracción en masa) TBP (tributilfosfato)+70% (fracción en masa) n-octanol como sistema de extracción para extraer H2SO4 de la solución acuosa de FeSO4, de modo que el Fe2+se hidrolice y precipite, de modo que la reacción se pueda llevar a cabo en la dirección de produciendo sulfato de potasio. La tecnología de producción de óxido férrico, sulfato de potasio y cloruro de amonio utilizando dióxido de titanio como materia prima en fase líquida, desarrollada por el Instituto de Suelos y Fertilizantes de la Academia China de Ciencias Agrícolas, puede alcanzar una tasa de conversión del 98,5% ± 0,5% para el sulfato de potasio.

Los principales métodos para extraer sulfato de potasio del agua de mar o salmuera son: método de sal a alta temperatura, método de flotación, método de ciclón, líquido residual de producción de álcali y método de salmuera de amoníaco, método de membrana líquida, etc. La salmuera subtipo de sulfato de magnesio del lago salado Lop Nur se utiliza como materia prima inicial para obtener cloruro de potasio y alumbre blando de potasio y magnesio mediante descomposición, conversión y flotación, y el cloruro de potasio y el alumbre blando de potasio y magnesio obtenidos se convierten luego y cristalizado para obtener sulfato de potasio. Guiado por la teoría del diagrama de fases metaestable cuaternario de K+, Mg2+//Cl -, SO2 - 4-H2O, se inventó un método para producir sulfato de potasio a partir de sal mixta de potasio producida a partir de salmuera de sulfato y carnalita. El flujo del proceso se divide en cinco procesos: filtración por descomposición, cribado por conversión, filtración, síntesis de sulfato de potasio y secado por filtración. El proceso tiene las ventajas de un bajo costo de producción, una alta tasa de utilización de materias primas, un proceso simple y una alta calidad del producto. Los minerales de potasa de China son principalmente minerales líquidos depositados en lagos interiores y representan más del 95% de las reservas totales de recursos, lo que tiene un enorme potencial de desarrollo. Por lo tanto, es de gran importancia extraer directamente sulfato de potasio del agua de mar o de la salmuera para aliviar la escasez de fertilizante potásico en China.

Los principales métodos para extraer potasio del mineral de potasio sólido incluyen: calentamiento a presión, volatilización a alta temperatura, método directo, método de intercambio iónico, hidrólisis ácida a baja temperatura, método de flotación, método microbiano y método de tostación. Varios métodos para extraer potasio de minerales de potasio generalmente tienen muchas desventajas, como más escoria, alto consumo de energía y bajo contenido de K2O efectivo en los productos. Por tanto, es difícil industrializar diversos métodos técnicos. El mineral de potasio soluble de China (a excepción del limitado mineral de potasio sólido en el área de Simao en Yunnan, que utiliza principalmente el método de flotación en solución para producir cloruro de potasio) carece seriamente de recursos, pero los recursos de mineral de potasio insoluble representados por el feldespato de potasio son extremadamente ricos, y los recursos nacionales de feldespato de potasio superan los 10 mil millones de toneladas. Por lo tanto, es de importancia práctica aumentar la inversión en recursos y tecnología y llevar a cabo investigaciones efectivas sobre el desarrollo y la utilización de recursos de feldespato potásico insoluble para resolver en cierta medida la situación actual de escasez de potasio en China.

Para materias primas y recursos especiales, otros métodos para producir sulfato de potasio incluyen el método de intercambio iónico, el método de potasa caliente, el método de radiación de microondas, el método de paja ácida residual, el método de separación de membranas, etc. Con el objetivo de centrarse en los recursos de salmuera marina, Yuan Junsheng estudió la nueva tecnología de extracción de sulfato de potasio del agua de mar y avetoro mediante el método de zeolita, y completó la prueba piloto de 300 t/a de sulfato de potasio y 200 t/a de nitrato de potasio. Es de gran importancia mejorar la cadena industrial tradicional de sal marina y productos químicos de sal de China y aprovechar al máximo los recursos de sal marina. En los últimos años, una invención patentada ha estudiado el método de radiación de microondas para preparar sulfato de potasio a partir de cloruro de potasio y ácido sulfúrico, que es principalmente un nuevo método para producir sulfato de potasio mezclando materias primas en proporción y reaccionando bajo radiación de microondas. En comparación con la tecnología existente, tiene las características de velocidad de reacción rápida, ciclo de producción corto, calidad estable, ausencia de contaminación para el medio ambiente, ahorro de energía y reducción de costos. Los productos de sulfato de potasio contienen un alto contenido en nitrógeno, diversos microelementos como azufre, calcio, magnesio, hierro, manganeso, cobre, zinc, boro, etc., y son ricos en materia orgánica y aminoácidos. Son fertilizantes compuestos-respetuosos con la nutrición y el medio ambiente. El método de separación por membrana utiliza ácido sulfúrico y cloruro de potasio como materias primas, y utiliza un reactor de destilación por membrana para producir sulfato de potasio. Tiene las ventajas de un bajo consumo de energía y sin cloro en el producto. Sin embargo, debido a la necesidad de importar más membranas de intercambio, el costo de producción aumenta considerablemente.

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