硝酸钾

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【中文名称】硝酸钾

【英文名称】potassium nitrate; nitre; saltpetre

【结构或分子式】KNO3

【相对分子量或原子量】101.10

【密度】2.109(16℃)

【熔点(℃)】334

【性状】

无色透明棱柱晶体或粉末

【溶解情况】

溶于水、稀乙醇甘油,不溶于无水乙醇乙醚

在水中的溶解度随水温上升而剧烈增大,应特别注意:

0℃:13.3g

10℃:20.9g

20℃:31.6g

硝酸钾

30℃:45.8g

40℃:63.9g

50℃:85.5g

60℃:110g

70℃:138g

80℃:169g

90℃:202g

100℃:246g

【用途】

用于制火药、玻璃、火柴,并用作肥料和分析试剂等,硝酸钾 KNO3,分子量为101.11,为无色透明斜方或菱形晶体白色粉末,易溶于水,不溶于乙醇,在空气中不易潮解,该产品为强氧化剂,与有机物接触能燃烧爆炸。

主要用于焰火、黑色火药、火柴、导火索、烛芯、烟草、彩电显像管、药物、化学试剂、催化剂、陶瓷釉彩、玻璃、肥料、及花卉、蔬菜、果树等经济作物的叶面喷施肥料等。另外,冶金工业、食品工业等将硝酸钾用作辅料。

【制备或来源】

由天然物硝石。可由硝酸银溶液与氯化钾作用而制得。

【其他】

在400℃分解并放出氧。在空气中不潮解。

第一部分:化学品名称

化学品中文名称: 硝酸钾

化学品英文名称: potassium nitrate

中文名称2: 火硝或土硝

英文名称2:

技术说明书编码: 574

CAS No.: 7757-79-1

化学式: KNO3

式量: 101.10

第二部分:成分/组成信息

有害物成分 含量 CAS No.

硝酸钾 ≥99.5% 7757-79-1

第三部分:危险性概述

危险性类别:

侵入途径:

健康危害: 吸入本品粉尘对呼吸道有刺激性,高浓度吸入可引起肺水肿。大量接触可引起高铁血红蛋白血症,影响血液携氧能力,出现头痛头晕紫绀恶心呕吐。重者引起呼吸紊乱、虚脱,甚至死亡。口服引起剧烈腹痛、呕吐、血便、休克、全身抽搐昏迷,甚至死亡。对皮肤和眼睛有强烈刺激性,甚至造成灼伤。皮肤反复接触引起皮肤干燥皲裂皮疹

环境危害:

燃爆危险: 本品助燃,具刺激性。

第四部分:急救措施

皮肤接触: 立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。

眼睛接触: 立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

吸入: 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

食入: 用水漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。

第五部分:消防措施

危险特性: 强氧化剂。遇可燃物着火时,能助长火势。与有机物、还原剂、易燃物如硫、磷等接触或混合时有引起燃烧爆炸的危险。燃烧分解时, 放出有毒的氮氧化物气体。受热分解,放出氧气。

有害燃烧产物: 氮氧化物。

灭火方法: 消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服,在上风向灭火。雾状水、砂土。切勿将水流直接射至熔融物,以免引起严重的流淌火灾或引起剧烈的沸溅。

第六部分:泄漏应急处理

应急处理: 隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。不要直接接触泄漏物。勿使泄漏物与有机物、还原剂、易燃物接触。小量泄漏:用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏:用塑料布、帆布覆盖。然后收集回收或运至废物处理场所处置。

第七部分:操作处置与储存

操作注意事项: 密闭操作,加强通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器,穿聚乙烯防毒服,戴氯丁橡胶手套。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。避免产生粉尘。避免与还原剂、酸类、活性金属粉末接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

储存注意事项: 储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80%。应与还原剂、酸类、易(可)燃物、活性金属粉末分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

第八部分:接触控制/个体防护

职业接触限值

中国MAC(mg/m3): 未制定标准

前苏联MAC(mg/m3): 5

TLVTN: 未制定标准

TLVWN: 未制定标准

监测方法:

工程控制: 生产过程密闭,加强通风。提供安全淋浴和洗眼设备。

呼吸系统防护: 可能接触其粉尘时,建议佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。

眼睛防护: 呼吸系统防护中已作防护。

身体防护: 穿聚乙烯防毒服。

手防护: 戴氯丁橡胶手套。

其他防护: 工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。

第九部分:理化特性

主要成分: 含量:工业级 一级≥99.5%;二级≥99.0%;三级≥98%。

外观与性状: 无色透明斜方或三方晶系颗粒或白色粉末。

pH:微偏碱

熔点(℃): 334

沸点(℃): 无资料

相对密度(水=1): 2.11

相对蒸气密度(空气=1): 无资料

饱和蒸气压(kPa): 无资料

燃烧热(kJ/mol): 无意义

临界温度(℃): 无意义

临界压力(MPa): 无意义

辛醇/水分配系数的对数值: 无资料

闪点(℃): 无意义

引燃温度(℃): 无意义

爆炸上限%(V/V): 无意义

爆炸下限%(V/V): 无意义

溶解性: 易溶于水,不溶于无水乙醇、乙醚。

主要用途: 用于制造烟火、火药、火柴、医药,以及玻璃工业。

其它理化性质: 400(约)

第十部分:稳定性和反应活性

稳定性:

禁配物: 强还原剂、强酸、易燃或可燃物、活性金属粉末。

避免接触的条件: 潮湿空气。

聚合危害:

分解产物:

第十一部分:毒理学资料

急性毒性: LD50:3750 mg/kg(大鼠经口)

LC50:无资料

亚急性和慢性毒性:

刺激性:

致敏性:

致突变性:

致畸性:

致癌性:

第十二部分:生态学资料

生态毒理毒性

生物降解性:

非生物降解性:

生物富集或生物积累性:

其它有害作用: 该物质对环境可能有危害,在地下水中有蓄积作用。

第十三部分:废弃处置

废弃物性质:

废弃处置方法: 根据国家和地方有关法规的要求处置。或与厂商或制造商联系,确定处置方法。

废弃注意事项:

第十四部分:运输信息

危险货物编号: 51056

UN编号: 1486

包装标志:

包装类别: O53

包装方法: 两层塑料袋或一层塑料袋外麻袋、塑料编织袋、乳胶布袋;塑料袋外复合塑料编织袋(聚丙烯三合一袋、聚乙烯三合一袋、聚丙烯二合一袋、聚乙烯二合一袋);螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或塑料袋外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱。

运输注意事项: 铁路运输时应严格按照铁道部《危险货物运输规则》中的危险货物配装表进行配装。运输时单独装运,运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。严禁与酸类、易燃物、有机物、还原剂、自燃物品、遇湿易燃物品等并车混运。运输时车速不宜过快,不得强行超车。运输车辆装卸前后,均应彻底清扫、洗净,严禁混入有机物、易燃物等杂质。

第十五部分:法规信息

法规信息 化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布),化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号),工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规,针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)将该物质划为第5.1 类氧化剂。

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路人甲:为什么不直接用[重结晶法]提纯市售“化肥级硝酸钾”(俗称氮钾肥)呢?

用硝土制取硝酸钾的方法:

【原理】硝酸钾俗称火硝或土硝。它是黑火药的重要原料和复合化肥。制取硝酸钾可以用硝土和草木灰作原料。土壤里的有机物腐败后,经亚硝酸细菌硝酸细菌的作用,生成硝酸。硝酸根跟土壤里的钾、钠、镁等离子结合,形成硝酸盐。硝土中的硝酸盐就是这样来的。硝土一般存在于厕所、猪、牛栏屋,庭院的老墙脚,崖边,岩洞以及不易被雨水冲洗的地面。硝土潮湿,不易晒干,经太阳曝晒后略变紫红色。好的硝土放在灼红的木炭上会爆出火花。

从硝土中提取硝酸钾,主要原理是利用草木灰中的钾离子取代硝土中的钠离子,从而生成硝酸钾。另外,草木灰里的碳酸根离子和硫酸根离子跟硝土里的钙、镁离子结合,生成难溶性的盐而沉淀,从而去掉钙、镁等杂质。主要反应式是

Ca(NO3)2+K2SO4=2KNO3+CaSO4↓

Ca(NO3)2+K2CO3=2KNO3+CaCO3↓

Mg(NO3)2+K2CO3=2KNO3+MgCO3↓

硝土本身也含有硝酸钾,最后利用各种盐溶解度的差异,控制温度和浓度,使硝酸钾从混合液中结晶出来。

【操作】

(1)把硝土和草木灰分别研细碾碎。按硝土和草木灰8∶1的质量比称取原料(原料比因来源不同而有所变化),混合后放在一只大烧杯中,加入约75℃的热水到浸没混合物为止。

(2)用玻棒不断搅拌约15分钟,再进行抽滤。料渣再一次放在烧杯里,加适量热水并搅拌15分钟,再次抽滤,把两次的滤液合并在一起(原料较多时也可只抽滤一次),得到的滤液常称为硝水。

(3)把硝水倾入一只大蒸发皿中,加热蒸发(这一步叫做熬硝),加热时要不断搅拌,防止粘底和飞溅。

(4)当蒸发掉2/3~3/4体积的水时停止加热。这时溶液比较粘,蒸发皿底部已析出少量固体。用玻棒取一滴溶液滴在纸上,溶液如果立即凝结成团状,说明已达到要求,立即趁热抽滤。这时温度很高,硝酸钾的溶解度较大不会析出,而氯化钠、氯化钾等由于溶解度较小而析出。

(5)让滤液自然冷却到30℃,这时硝酸钾的溶解度受温度的影响变化最大,溶解度急剧下降而大量析出。氯化钠等盐的溶解度变化小,基本上不再析出。再次抽滤,即得硝酸钾晶体。如果要进一步提纯,可再次重结晶。

【说明】

(1)草木灰以荞麦杆、棉花壳、棉杆、蚕豆杆、菜子杆、番茄杆、高粱杆、玉米杆等植物燃烧后得到的灰为最好,它们钾的含量可达10~15%。当然其他草木灰也可以使用。

(2)以上原理也适用于土法生产土硝。

生产方法及特点

1.1 硝酸钠-氯化钾转化法 将硝酸钠和氯化钾混合,配成适当浓度,在80~90℃进行反应,然后边蒸发边析出氯化钠,分离出氯化钠;将母液适当稀释(防止析出钠盐),再冷却到5℃左右,析出产品硝酸钾,粗品经离心过滤洗涤后,即得到硝酸钾,产品经重结晶可得工业级硝酸钾。 该法的主要优点是流程简单、操作方便、投资少、见效快、产品质量好、原料利用率高等,氯化钾和硝酸钠的单耗分别为0.96 t和0.86 t,是工业上最早采用的方法。缺点是硝酸钠价格较高(2 300~2 500元/t)且资源紧张,副产氯化钠利用价值和经济价值都较低;另外由于杂质在母液中的积累,母液还需定期排放,对硝酸钾的产率也有影响。因而许多使用该法的生产厂家处于停产、半停产的状态。

1.2 硝酸铵-氯化钾转化法 该法最早由法国Auby公司开发成功,由硝酸铵和氯化钾反应生成硝酸钾和副产物氯化铵。反应后溶液是由氯化钾、硝酸铵、硝酸钾、氯化铵4种物质组成。从相图分析可知,等温图被分为4个相结晶区域。当温度降低时,混合溶液中硝酸钾含量大,结晶区增大;选择合理的工艺条件,降低温度可使溶液中硝酸钾大部分结晶出来,再选择适当的条件使氯化铵结晶出来,从而达到分离硝酸钾和氯化铵的目的。该法也存在杂质积累的问题,主要杂质为氯化钾中的氯化钠,但可随副产物氯化铵结晶出来。 该法蒸发能耗低,原料利用率高,氯化铵回收容易,基本无环境污染,工艺设备简单,操作简便,投资少、见效快。但产品外观、含量稍差,必须重结晶以提高产品质量。目前国内生产厂家大多采用此种技术。

1.3 离子交换法 用阳离子交换树脂为交换媒介,以硝酸铵和氯化钾为原料,通过上钾和洗钾过程完成硝酸钾和氯化钾的生产。该法优点是实现了盐的分离,交换液硝酸钾纯度高,经蒸发浓缩一次可得工业一级品,工艺设备较简单,投资少,可连续操作,原料单耗低(最好水平为:折100%计,氯化钾0.8 t,硝酸铵0.81 t)。主要缺点是交换液硝酸钾浓度低,蒸发成本高;回收的氯化铵浓度也低,蒸发能耗高,而且设备要求较高,需用钛材、钛镍合金或其它合成材料,成本高,而成品氯化铵的售价低;如果排放将造成污染,浪费资源。 美国AST公司开发成功氯化钾-硝酸离子交换法生产硝酸钾技术,并于1990年在哥伦比亚建成一套5 000 t/a的硝酸钾生产装置。该法使用12%的氯化钾溶液和51%~60%的硝酸溶液通入连续离子交换系统(ISEP),在操作温度40℃时,硝酸钾溶液的浓度可达35%,副产盐酸的浓度可达12%,得到的产品可达工业级。使用树脂的型号为Dower Monosphere 650C。

1.4 硝酸-氯化钾法 该法采用的溶剂是氯化钾和硝酸,在低温5~10℃和溶剂C5醇存在下硝酸和氯化钾反应,生成硝酸钾和盐酸,使用C5醇作萃取剂分离盐酸和未反应的硝酸,使反应进行得相当完全,并使生成的硝酸钾不断结晶析出。该流程大部分是对溶剂相的处理,利用水作反萃取剂,经洗脱有机溶剂,蒸发浓缩回收盐酸,所得盐酸相当纯,并把溶剂/硝酸混合物返回系统循环使用。以色列海法化学公司于1969年7月采用此项技术建成10万t/a的生产装置,现已达到60万t/a的规模。此项工艺国内目前正处于研究开发阶段。 湖南湘潭市工矿药厂于1995年研制开发成功氯化钾和硝酸反应制取硝酸钾的新工艺——硝酸间接法,该法将缓蚀剂A和氯化钾按比例加入反应釜,然后逐渐加入稀硝酸(约40%),其反应热使温度上升至95℃,反应完成后过滤,滤去未反应的氯化钾和缓蚀剂中不溶性的杂质,滤渣经漂洗弃去不溶性的杂质,滤液冷却得粗产品硝酸钾和粗母液,粗品经重结晶提纯可得精品硝酸钾(氯化物含量低于0.025%)。粗母液含有副产品B和硝酸钾(约20%),冷冻后可析出硝酸钾(12%),滤液经冷冻浓缩得副产品B。该法成本约2 400元/t。于1997年实现工业化,生产规模4 000 t/a。

1.5 复分解内循环法 该法以氯化钾和硝酸铵为原料,是氯化钾-硝酸铵转化法的改进。主要步骤有:①工业盐(氯化钠)与碳酸氢铵作用生成氯化铵和碳酸氢钠;②碳酸氢钠与硝酸铵反应生成硝酸钠,同时放出氨和二氧化碳;③氨和二氧化碳气体用硝酸钙溶液吸收,得到硝酸铵和碳酸钙;④硝酸钠与氯化钾作用生成硝酸钾和氯化钠。在整个生产过程中,将所得的氯化钠和硝酸铵分别作为制取碳酸氢钠和硝酸钠原料而被循环使用,所需原料仅需碳酸氢铵、硝酸钙、氯化钾,得到的产品除硝酸钾外,还有氯化铵和轻质碳酸钙。由于原料氯化钠和硝酸铵在整个过程中内部循环使用,因而称之为内循环法。对于富有氨气和二氧化碳的氮肥厂,可将工业盐加入氨水中,通入二氧化碳完成第1步反应,因而成本可望进一步降低。

1.6 氯化钠中间盐法 以氯化钠和硝酸铵为原料进行反应,在低温(约-10℃)时析出大量氯化铵,再将母液和氯化钾反应,在低温时又析出硝酸钾。在整个过程中,氯化钠始终保留在母液中作为中间盐使用,因而称之为中间盐法。 该法的主要优点是:反应过程全部在低温下进行,设备腐蚀较轻,投料产出比大,母液中硝酸钾及氯化铵浓度较低,得到的产品纯度高,品质好,经济效益较好。 2 国内外生产及市场现状 硝酸钾最初是以硝酸钠和氯化钾反应制取,由于该法的生产成本高,使硝酸钾仅能在工业方面得到应用。在以色列海法公司研制成功氯化钾-硝酸直接法工艺后,硝酸钾的生产成本大大降低,在农业上才得以作为肥料使用。目前国际市场对硝酸钾的需求量约90万t/a,主要生产国为以色列、智利、美国和丹麦。目前世界上已有60多个国家在农业上推广使用硝酸钾,因而硝酸钾在农业上市场前景广阔。1993年世界消耗硝酸钾30万t,1995年消耗硝酸钾50万t。

硝酸钾的主要作用

主要用于焰火、黑色火药、火柴、导火索、烛芯、烟草、彩电显像管、药物、化学试剂、催化剂、陶瓷釉彩、玻璃、肥料、及花卉、蔬菜、果树等经济作物的叶面喷施肥料等。另外,冶金工业、食品工业等将硝酸钾用作辅料

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