Производство нитрата калия

Нитрат калия KNO₃ (калийная селитра) используется в производстве порохов, в пиротехнике, в пищевой и стекольной промышленности и как удобрение.

KNO₃ можно производить несколькими методами. Самые простые методы: нейтрализация КОН или К₂CO₃ азотной кислотой или абсорбция калиевыми щелочами нитрозных газов широко не распространены, вследствие дороговизны исходных калиевых соединений.

Наибольшее промышленное распространение имеет конверсионный способ получения нитрата калия. Этот способ основан на обменном разложении NаNO₃ и КCl:

NаNO₃ + КCl NаCl + KNO₃

NаNO₃ получают путем щелочной абсорбции выхлопных нитрозных газов, при производстве азотной кислоты, КCl из сильвинита или других калийных солей.

Диаграмма состояния солей, участвующих в реакции – это четырехугольник. В поле расположены поля кристаллизации солей – участников реакции и изотермы кристаллизации при 25 и 100°С. Из диаграммы видно, что поле кристаллизации при 25°С самое большое у KNO₃, а при 100°С – самое маленькое (оно уменьшается примерно в 3 раза, что очень важно для технологии).

Процессы кристаллизации проходят также как и в системе NaCl–NаHCO₃–NH₄HCO₃–NH₄Cl, свойства диаграммы те же. В данном случае NaNO₃–KCl – метастабильная диагональ, NaCl–KNO₃ – стабильная диагональ.

Если приготовить раствор эквимолекулярной смеси КCl и NаNO₃ при 100°C, то фигуративная точка (точка а) системы окажется в поле кристаллизации NаCl, и он начнёт выпадать из раствора при его выпаривании, состав смеси будет меняться по ав. Если выделить осадок NaCl и охладить раствор до 25°C, то начнёт кристаллизоваться KNO₃ (точка будет лежать в его поле). Состав будет меняться по линии в Е₂²⁵.

Однако при таком пути кристаллизации выход KNO₃ мал. Наибольший выход получается, если к концу выделения NaCl раствор будет насыщен NaCl, KCl, KNO₃ (точка Е₂¹⁰⁰). Значит необходимо взять исходную смесь солей в точке С: Nа⁺ – 0,58 , К⁺ – 0,42, Cl^- – 0,42, NO₃^- – 0,58, т.е. избыток NаNO₃. Тогда после отделения кристаллов NаCl и охлаждения кристаллизация KNO₃ будет идти по наиболее длинному пути (Е₂¹⁰⁰) и будет максимальный выход продукта.