硫酸钾是农业三大肥料之一钾肥中重要的无氯钾肥。我国水溶性钾盐资源储量低,长期依赖进口。利用储量丰富的非水溶性钾矿资源制取硫酸钾意义重大。本课题组对明矾石直接加压酸浸法、钾长石氟化学法、锂云母氟化学法等非水溶性钾矿资源制取硫酸钾的方法进行了长期的研究,提出采用钾明矾结晶从酸性浸取液中分离技术路线,为非水溶性钾矿资源的开发利用开辟了新途径。因此开展钾明矾的综合利用研究意义重大。提出了钾明矾与氯化钾复分解法制取硫酸钾及氯化铝的工艺,对该复分解反应的物性分析表明:该复分解反应发生的反应温度应高于60℃。通过对该复分解反应的工艺研究及对产物硫酸钾的影响因素进行单因素优化分析,得出较优条件为:反应温度为90℃、n钾明矾:n氯化钾=1:4.4、m盐:m水=1.45:1、震荡速率为150 r/min、反应时间为120 min,此时获得结晶产物7.83 g,硫酸钾的纯度为75.69%,其余为氯化钾,需要进一步重结晶才能获得纯的硫酸钾,表明钾明矾与氯化钾复分解反应技术路线是可以实现从钾明矾中分离获得硫酸钾。用等温溶解平衡法测定了 90℃下K+,Al3+//SO42-,Cl--H20四元交互体系液固相平衡关系。根据相图分析表明:由钾明矾、氯化钾配成的系统点可以落在硫酸钾结晶相区内,理论上可以通过复分解反应获得纯硫酸钾结晶,但是90℃复分解反应温度下,该硫酸钾结晶区域范围小,此温度下复分解直接获得纯硫酸钾的难度较大。研究了钾明矾≥100℃情况下与氯化钾复分解反应过程,发现高温条件下反应易生成碱式硫酸铝钾,不易得到硫酸钾;而用稀硫酸作为溶剂进行反应时,在溶剂的酸度高至AG= 14.64时依然没有得到硫酸钾,固相为碱式硫酸铝钾,这是因为Al3+在高温条件下易水解,而使溶液显酸性,而Cl-在高温下的酸性溶液中易生成HCl气体挥发出体系。因此,钾明矾≥100℃高温制取硫酸钾不易实现。研究了钾明矾在乙醇-水混合溶剂中复分解反应过程,研究表明:乙醇-水混合溶剂下,能大大降低硫酸钾溶解度,通过对该复分解反应的工艺研究及对产物硫酸钾的影响因素进行单因素优化分析,得出较优条件为:混合溶剂的组成为ω乙醇=40%,反应温度为70℃,m钾明矾:m氯化钾=1.8:1,m盐:m溶剂=0.7:1,震荡速率为200 r/min,反应时间为120 min,此时获得的结晶产物质量为25.86 g,硫酸钾的纯度为91.71%。本研究为钾明矾与氯化钾复分解制取硫酸钾及氯化铝提供了理论基础与依据,该研究对于解决不溶性钾矿资源提取钾肥及综合利用的难题开辟了新的方向,对于拓展世界可利用钾肥资源范围具有重要战略意义。