? ? 2KCl SO2 H2O K2SO4 2HCl ? by Zek9OyU

VIEWS: 246 PAGES: 12

									                          ผลิตภัณฑ์ อุตสาหกรรมของโปแตสเซียม
                       (POTASSIUM INDUSTRIAL)
                                     ่                                                ั ่
              เกลือโปแตสเซียมที่มีอยูในดิน มีประโยชน์ต่อพืชเพื่อการเจริ ญเติบโตและก็จดได้วาเกลือโปแตสเซียม
                                              ั
  มีคุณค่าสูงและจาเป็ นต่อพืชอีกอย่างหนึ่งที่จดเป็ นแม่ปุ๋ยสาคัญอีกตัวหนึ่ง สารประกอบหรื อเกลือโปแตสเซียมจะ
 นิยมวัดส่วนประกอบเป็ นโปแตส (Potash) ในรู ปของ K2O เกลือโปแตสหลายอย่างเป็ นพื้นฐานและเป็ น
วัตถุดิบสาคัญในงานทาผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม เช่น นาไปทาสบู่ ผงซักฟอก อุตสาหกรรมแก้ว สี ดินระเบิดหรื อดิน
                                                    ปื น เป็ นต้น


                                     ่
            โปแตสเซี ยมเป็ นธาตุอยูในลักษณะเป็ นโลหะสี ขาว-เงิน มี
                     ั
         คุณสมบัติท้ งทางกายภาพและทางเคมีคล้ายโซเดียมและโลหะแอล
         คาไลค์อื่นๆ ดังนั้นการเกิดแร่ โปแตสเซี ยมในธรรมชาติ จึงสามารถ
                        รวมตัวกับสารอื่นๆได้ง่ายพอสมควร
กรรมวิธีการผลิตสารประกอบโปแตสเซียม
        สารประกอบโปแตสเซี ยมจะได้ศึกษากรรมวิธีการผลิตสาหรับบางตัวที่
น่าสนใจและสาคัญเกี่ยวกับการใช้งานในทางอุตสาหกรรม สารประกอบเหล่านั้น
ได้แก่
               โปแตสเซี ยมคลอไรด์ (KCl)
               โปแตสเซี ยมซัลเฟต (K2SO4)
               โปแตสเซี ยมไนเตรท (KNO3)
                   1.โปแตสเซียมคลอไรด์
            การผลิต KCl จากแร่ Sylvinite แร่ ซิลวิไนท์เป็ นแร่ ที่ประกอบด้วย KCl และ NaCl กระบวนการผลิตจะใช้หลัก
ความจริ งที่วา่
                                   ้
เกลือโซเดียมคลอไรด์ละลายได้นอยในสารละลายเข้มข้นและร้อนของโปแตสเซียมคลอไรด์ ดังนั้นเมื่อทาใหส่ วนผสม
ของเกลือทั้งสองเป็ นสารละลายเข้มข้นกับน้ า โดยการต้มจนเกือบเดือด แล้วจากนั้นค่อยๆปล่อยให้เย็นลง ก็จะสามารถ
                        ็
แยก KCl ออกมได้แต่กอาจมี NaCl ติดตามมาบ้างเล็กน้อย ปริ มาณความร้อนที่ใช้จะทาให้สารละลายมีอุณหภูมิสูงถึง
110๐c ด้วยการถ่ายเทความร้อนจากไอน้า
            กระบวนการผลิตได้ปล่อยให้สารละลายร้อนเคลื่อนที่ผานเครื่ องถ่ายเทความร้อน (Steam-heated
                                                                    ่
turbomixer) และวิงสวนทางกับแร่ ซิลวิไนท์ที่บดขนาด 4 เมช ด้วยเหตุน้ ี จะทาให้โปแตสเซียมคลอไรด์ละลาย
                              ่
อยูเ่ ป็ นสารละลายกับจานวนเล็กน้อยของโซเดียมคลอไรด์ ในระหว่างขั้นตอนนี้จะมีดิน (Clays) เป็ นสารแขวนลอย
ที่เป็ นสารละลายของ Potash-bearing Solution ช่วยในการแขวนลอยของดินเจือปนเหล่านั้น ซียมคลอ
ไรด์จะค่อยๆสะสมตัวมากขึ้นผ่านเข้าไปในอุปกรณ์การแยก ที่ที่ซ่ ึงทาให้โคลนไม่ละลายน้ าจะตกจมลงและโคลนเหล่านี้
                                                        ่ ้
จะถูกเทออกลงสู่ เบื้องล่าง ส่ วนน้ าใส (ที่มีความขุ่นอยูบาง) ตอนบนจะไหลล้นลงสู่ ถงเก็บ จากนั้นจะถูกดูดเข้าไปใน
                                                                                    ั
อุปกรณ์สุญญากาศที่ทาหน้าที่ลดความเย็นและตกผลึก (Vacuum coolers and crystallizers) ใน
ส่ วนปลายของสารละลายเมื่อแยกโปแตสเซียมออกไปแล้ว ก็จะพบปริ มาณ NaCl จานวนมาก ทั้งนี้เมื่อผ่าน
สารละลายตอนหลังนี้เข้าไปในเครื่ องเหวียง (Bird Centrifuges) เพื่อแยกเอา Potash-bearing
                                            ่
brine ออกไป
                                                                                                 ิ
               ภายในอุปกรณ์เป็ นสุ ญญากาศเพื่อลดความเย็นและตกผลึกดังกล่าวนั้นแล้ว จะกระทาด้วยใช้วธีฉีดด้วยไอน้ า
(Steam ejectors) ภายในอุปกรณ์ดงกล่าวนี้จะลดอุณหภูมิลงถึง 27๐c ณ อุณหภูมิน้ ีจะทาให้โปแตสเซียมคลอไรด์ตก
                                             ั
                           ั                      ่
ผลึกจากสารละลายได้ แต่ยงอาจมีบางส่ วนยังเจือปนอยูในสารละลายเข้มข้น ซึ่งจะนาไปหมุนเวียนใช้อีก ผลึกที่แยกตัวออกจะถูกเท
เข้าถังกรองแล้ว นาไปทาให้แห้ง บด คัด
ขนาด (Screen) ส่ งเข้าเก็บได้โปแตสเซียมคลอไรด์อย่างสมบูรณ์
               นอกจากนี้ KCl ยังสามารถทาได้อีกหลายวิธีที่สาคัญอีกวิธีหนึ่ง คือFlotation Process เพื่อใช้ใน
กระบวนการแยกแร่ Sylvinite และแร่ Carnallite (KCl∙MgCl2∙6H2O) ซึ่งกรรมวิธีน้ ีบริ ษท                  ั
International Mineral &Chemical Co. ซึ่งได้ชื่อว่าเป็ นกระบวนการกรรมวิธีของ IMC เริ่ มต้นด้วยการบด
และคัดขนาดของแร่ จากนั้นนาแร่ มากระทาการล้างด้วนน้ าเกลือ (Brine) เพื่อแยกแร่ คาร์นาลไลท์ออกไปทางหนึ่ง ทาการล้าง
ความเป็ นด่างของแร่ ที่เหลือและแยกขนาดของเกลือโปแตสเซียมระหว่างขนาดละเอียดกับขนาดหยาบ เมื่อแยกแล้ว ขนาดเม็ดละเอียด
ของเกลือ โปแตสเซียมนาไปแยกต่อด้วยHydroseparator ทั้งนี้โดยใช้สารละลาย “Amine” และน้ าแป้ ง
(Starch) จากนั้นนาไปรวมกับเกลือโปแตสเซียมขนาดหยาบ นาส่ วนผสมของเกลือละเอียดและหยาบไปยัง Flotation
cells ทาการแยกเกลือโปแตสเซียมออกจาก NaCl ด้วยหลักการของ Flotation
               การล้างแร่ ดวยน้ าเกลือ พบว่าคาร์นาลไลท์จะแตกตัวแยกให้ MgCl2 กับ KCl ออกจากกันและ
                             ้
ต่อจากนั้นทาให้ KCl ตกผลึก (Crystallize) จะมีการเติมน้ าจืดลงไปเรื่ อยๆ เพื่อป้ องกันน้ าเกลือที่จะจับกับ
MgCl2 ในลักษณะที่เข้มข้นได้จะทาให้KCl แยกตัวออกและตกผลึกได้ไม่ดี
               กระบวนการแยกคาร์นาลไลท์น้ น จัดเป็ นอีกกรรมวิธีหนึ่งคือเรื่ องของ Crystallization
                                               ั
process คือ การแยกตัวโดยการตกผลึก กรรมวิธีน้ ีอาศัยหลักความแตกต่างกันในคุณสมบัติการละลายหรื อ
Solubility ของ KCl กับ MgCl2 และแม้แต่ NaCl จากในตอนต้น การแยกตัวของ KCl และ NaCl
จากแร่ Sylvinite ก็ยงได้อีกด้วย เพราะความแตกต่างกันในคุณลักษณะของการละลายของเกลือทั้งสอง คือ KCl
                           ั
นั้นมีการละลายที่ลดลงอย่างรวดเร็วถ้าอุณหภูมิของน้ ายาอิ่มตัวของ KCl ลดลง ส่ วน NaCl นั้น การละลายจะไม่มี
การเปลี่ยนแปลงมากนักและจุดที่แตกต่างกันระหว่างเกลือทั้งสองที่มีมากที่สุดก็คือที่ระดับอุณหภูมิต้ งแต่ 95๐c ลงมา
                                                                                                ั
ดังนั้นการใช้ระบบสุ ญญากาศช่วยในการตกผลึก ก็จะสามารถแยกเอาผลึกของ KCl ที่เกือบบริ สุทธิ์ออกมาได้
                                                                                                  ้
               โปแตสเซียมคลอไรด์ที่ผลิตออกมาจะได้นาไปทาเป็ นแม่ปุ๋ยโปแตสเซียม แม่ปุ๋ยชนิดนี้ถาผลิตจาก
กรรมวิธี Flotation จะมีลกษณะเป็ นเม็ดผลึกเหมือนเม็ดทรายหยาบ สี ชมพูและเป็ นก้อนแข็ง แต่ถาผลึกจาก
                                ั                                                                   ้
กรรมวิธีของ Crystallization จะมีลกษณะผลึกสี ขาวมากๆ แต่กอาจได้ผลึกมีสีเหมือนเม็ดน้ าตาลทรายละเอียด
                                             ั                     ็
บางครั้ง
             2.โปแตสเซียมซัลเฟต
เป็ นสารประกอบที่มีบทบาทสาคัญในอุตสาหกรรมปุ๋ ยและ
อุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น อุตสาหกรรมแก้ว ประโยชน์ทางปุ๋ ยใช้มาก
ในการปลูกยาสู บและผลส้ม
ปุ๋ ยโปแตสเซี ยมซัลเฟตบางที่เรี ยกว่า “Muriate of
sulfate” มีแหล่งที่มาจกแร่ Langbeinite,
Polyhalite และได้จากปฏิกิริยาเคมีเมื่อนาเอาปุ๋ ย KCl มาทา
ปฏิกิริยากับกรดกามะถัน ด้วยเหตุน้ ีจึงมีกรรมวิธีการผลิตหลายวิธี
ด้วยกันคือ
           ก.โดยวิธีการแต่งแร่ พวก Langbeinite (K2SO4∙2MgSO4) แร่ ชนิดนี้มีปริ มาณ
โปแตชอยูประมาณ 22.6% โดยการแยก MgSO4 ออกดังแสดงเป็ นปฏิกิริยาเคมี คือ
        ่

K2SO4∙2MgSO4 + 4KCl                                3K2SO4 + 2MgCl2

โดยทาปฏิกิริยากับโปแตสเซียมคลอไรด์ ก็สามารถได้โปแตสเซียมซัลเฟตออกมา

                ข.โดยการแต่งแร่ พวก Burkeite (Na2CO3∙2Na2SO4) เป็ นแร่ ที่มีอยูเ่ จือปนกับแร่
โปแตชโดยทัวไป การแต่งแร่ โดยแยก Burkeite นี้ ให้นาไปทาปฏิกิริยากับ KCl ซึ่งวิธีการนี้จะให้ K
              ่
จากKCl เข้าไปแทนที่ Na ใน Burkeite ซึ่งอยูในสภาพของสารละลายที่อิ่มตัว จะได้
                                                   ่
K∙Na2SO4∙3K2SO4 (High potassium glaserite) เมื่อกรองเอา glaserite นี้
ออกมาแล้วก็ให้ทาปฏิกิริยากับสารละลาย KCl ที่
บริ สุทธิ์มากๆอีกครั้งหนึ่งก็จะได้ผลึกของ K2SO4 และสารละลายของ NaCl ซึ่งในที่สุดสามารถแยกเอา
K2SO4 ออกมาได้
             ค.โดยวิธีของฮาเกรฟ (Hargaeaves process) วิธีน้ ีใช้ KCl ทาปฏิกิริยากับ
กรดกามะถัน กล่าวคือ นากามะถันแท่งหรื อผงมาเผาให้ได้ซลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) แล้วผ่านก๊าซนี้เข้า
                                                       ั
ไปในถังที่บรรจุ KCl โดยทา KCl ให้เป็ นก้อนเล็กๆหรื อแผ่นเล็กๆ พร้อมๆกันนั้นก็ผาน
                                                                              ่
อากาศและไอน้ าเข้าไปด้วย ในที่สุด KCl ก็จะเกิดปฏิกิริยากับ SO2 และอากาศ ไอน้ า ทาให้เกิด
K2SO4 เป็ นผลิตภัณฑ์ออกมาและจะทาให้เกิดมีกรดดาไฮโดรคลอริ ก (HCl) ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจาก
Cl¯ ทาปฏิกิริยากับไอน้ า ดังแสดงเป็ นปฏิกิริยาเคมี คือ

             2KCl + SO2 + H2O K2SO4 + 2HCl


                ง.โดยวิธีของแมนไฮม์ (Mannheim process)
วิธีน้ ีใช้ KCl ทาปฏิกิริยากับกรดกามะถันโดยตรง ดังสมการ

KCl + H2SO4                               KHSO4 + HCl

KHSO4 + KCl                               K2SO4 + HCl

               โปแตสเซียมซัลเฟตที่ผลิตออกมาโดยส่ วนมากจะนาไปทาเป็ นปุ๋ ย ปุ๋ ยชนิดนี้ที่ขายใน
ท้องตลาดจะมีลกษณะเป็ นผลึกละเอียดสี ขาว มีความบริ สุทธิ์ ประมาณ 92.5-98.5% และมีปริ มาณโปแตชที่
                ั
ละลายน้ าได้ 50-5302% จะมีกามะถันอยู่ 17.5%
                       3.โปแตสเซียมไนเตรท
โปแตสเซียมไนเตรทพบขึ้นในสมัยก่อนโน้นด้วยการทาปฏิกิริยาของ โปแตสเซียมคลอไรด์ (KCl) กับโซเดียม
ไนเตรท (NaNO3) หรื อ ปฏิกิริยานี้ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติเมื่อสารประกอบดังกล่าวเกิดปฏิกิริยาขึ้นในดิน
ดังแสดงของปฏิกิริยา คือ

NaNO3(aq) + KCl(s)                      KNO3(aq) + NaCl(s)                     H = +3.16 Kcal

เกลือแกงหรื อโซเดียมคลอไรด์ที่เกิดเป็ นผลึกและสามารถกรองออกจากสารละลายที่มีโปแตสเซียมไนเตรทละลายอยู่
แยกออกจากกันได้สารละลายที่มี KNO3 จะนามาทาการระเหยในเครื่ องมือของกรรมวิธีการผลิต ทาให้ KNO3 ตก
ผลึก และทาการแยกผลึกนาไปทาให้แห้งเป็ นเกล็ดและเป็ นเม็ดของ KNO3 การระเหยเพื่อตกผลึกอาจกระทาโดยใช้
พลังงานแสงแดด (Solar evaporation) จนกระทังถึงจุดอิ่มตัว ที่ผลึกของ KNO3จะตกเกล็ดออกมา
                                                       ่
           นอกจากนี้ในการผลิตโปแตสเซียมไนเตรท ยังมีกระบวนการผลิตโดยใช้โปแตสเซียมคลอไรด์
(KCl) กับกรดไนตริ ก ซึ่งวิธีน้ ีได้พฒนากันมาหลายปี แล้ว แสดงเป็ นปฏิกิริยาได้ดงนี้
                                    ั                                         ั

2KCl + 2HNO3 + ½O2                                    2KNO3 + Cl2 + H2O

ปฏิกิริยากระทาโดยผ่านไอของกรด HNO3 เข้าไปทาปฏิกิริยากับ KCl ในหอคอย โดยพ่นก๊าซออกซิเจนเข้า
ไปช่วยด้วย เป็ นตัวนาไอกรดให้สัมผัสกับ KCl ได้อย่างดี สารประกอบ KNO3 ที่เกิดขึ้นจะหลอมเหลวลงสู่
ส่ วนล่างของหอคอย ส่ วนก๊าซคลอรี นจะถูกดูดขึ้นไปนาไปผลิตกรดไฮโดรคลอริ กต่อไป ปฏิกิริยานี้ อาจเขียน
            ั
ขั้นตอนได้ดงนี้

ขั้นตอนที่ 1 : 3KCl + 4HNO3                          3KNO3 + NOCl +Cl2 +H2O

ขั้นตอนที่ 2 : NOCl + 2HNO3                          3NO2 + ½Cl2 + H2O

ขั้นตอนที่ 3 : 2NO2 + H2O + ½O2                                    2HNO3
                  จากกระบวนการดังกล่าวทาให้ทราบถึงขั้นตอนของปฏิกิริยาทั้ง 3 ดังกล่าวข้างต้นนี้ กล่าวคือ ปฏิกิริยา
แรกเป็ นการเกิดโปแตสเซียมไนเตรทด้วยความเข้มข้นของกรดไนตริ ก 70-80%
ซึ่งปฏิกิริยานี้จะมีน้ าเกิดขึ้นและมี Nitrosyl chloride (NOCl) เกิดขึ้นอีกด้วย ในปฏิกิริยาขั้นที่ 2 เกิด
การออกซิไดซ์ของ NOCl เมื่อทาปฏิกิริยากับ HNO3 แล้วก่อให้เกิด Cl2 และ NO2 สาหรับความเข้มข้นของ
HNO3 คือ 70-80% ในช่วงนี้และจากนั้นในขั้นตอนที่ 3 จะมีปฏิกิริยาของ NO2 และ H2O ทาให้ได้ HNO3
เกิดขึ้นอีกด้วยปฏิกิริยาที่อาจเติมออกซิเจนเข้าไปร่ วมด้วย ทั้งนี้โดยมีอุณหภูมิและความดันที่พอเหมาะ
                  อีกปฏิกิริยาหรื อกรรมวิธีอย่างอื่นด้วยปฏิกิริยาระหว่างแอมโมเนียมไนเตรท (NH4NO3) กับ
โปแตสเซียมคลอไรด์ (KCl) ดังสมการ

              NH4NO3 + KCl                                  KNO3 + NH4Cl

               ปฏิกิริยานี้สามารถก่อให้เกิดสารประกอบโปแตสเซียมไนเตรทและแอมโมเนียมคลอไรด์ เกลือทั้งสอง
       ้
ตัวนี้ลวนเป็ นแม่ปุ๋ย จึงเป็ นที่นิยม บางโรงงานใช้กรรมวิธีน้ ีในการผลิต
      ขอจบการรายงาน
เรื่ อง ผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมของ
         โปแตสเซียม
       เพียงเท่านี้ จ้า….!

								
To top