硝酸钾

硝酸钾
硝酸钾是钾的硝酸盐
  硝酸钾,分子式:KNO3 。是硝酸盐,无色斜方结晶或白色结晶粉末。易溶于水。溶于甘油和液氨。不溶于无水乙醇乙醚。在400℃时分解放出氧,并转变成亚硝酸钾。为强氧化剂。与有机物接触能引起燃烧和爆炸。由硝酸钠加适量水加热溶解,加入氯化钾进行复分解反应,经蒸发浓缩,先析出氯化钠结晶,过滤,滤液经冷却结晶,过滤,水洗,固液分离,干燥制得。有低温萃取法及高温法。主要用于制造黑色火药,焰火,机械热处理淬火的盐浴,釉药,卷烟纸,青霉素钾和利福平等。还可用作玻璃澄清剂,农作物和花卉的复合肥料和选矿剂。

基本资料

  中文名称:硝酸钾  英文名称:Potassium nitrate  别名名称:土硝;火硝   分子式:KNO3
  分子量:101.10
  稳定性:稳定
  危险标记:11(氧化剂)  主要用途:用于制造烟、火药、火柴、医药,以及玻璃工业

编号系统

  国标编号:51056    CAS号:7757-79-1
  MDL号:MFCD00011409
  EINECS号:231-818-8  RTECS号:TT3700000  PubChem号:24898742

物性数据

是钾的硝酸盐
硝酸钾不溶于无水乙醇、乙醚
  性状:无色透明斜方或三方晶系颗粒或白微带黄色结晶性粉末  密度(g/mL 25℃):2.109
  熔点(℃):334
  沸点(℃,5.2kPa):100
  沸点:400℃/分解
  闪点(℃,):400  溶解性(mg/mL):易溶于水,溶于液氨和甘油,不溶于无水乙醇、乙醚

合成方法

  工业生产有复分解法和离子交换法。用氯化钾和硝酸铵(代替硝酸钠)为原料的复分解法,氯化钾和稀硝酸为原料的离子交换法和溶剂萃取法,氯化钾、硝酸铵、碳酸氢铵为原料的内循环法,硝酸铵、氯化钾为原料的循环法等工艺均处于工艺研究阶段。
  1、复分解法:将硝酸钠加入盛有适量水的反应器中,用蒸汽加热,在搅拌下使硝酸钠全部溶解,再按NaNO3:KCl=100:85配料比缓慢加入氯化钾进行复分解反应,生成硝酸钾,当加热蒸发使溶液浓度达45~48°Bé、温度达120℃时,首先析出氯化钠。经真空过滤,用少量热水洗涤氯化钠晶体,减少硝酸钾的带损。滤液送入结晶器,用滤液量10%~15%的水稀释,边搅拌边冷却,经24h后,析出硝酸钾结晶,经真空过滤、水洗、离心分离后,送至气流干燥器在80℃以上进行干燥,制得硝酸钾成品。其反应方程式如下:
  2、离子交换法:以氯化钾和硝酸铵为原料,使氯化钾和硝酸铵溶液中的钾铵离子在离子交换树脂上进行转换,得到硝酸钾溶液和氯化铵溶液。反应方程式如下:
  经蒸发浓缩、过滤、滤液冷却结晶,过滤,水洗、离心分离,气流干燥,制得硝酸钾成品。
  3、溶剂萃取法:在 5~10°C,氯化钾溶于浓度60%~70%硝酸中,用有机溶剂萃取,分离得硝酸钾和盐酸
  4、转化法:系将硝酸钠与氯化钾复分解而得。此法工艺流程简单,产品质量较高,工业上广泛采用。
  5、合成法:系按硝酸与氯化钾作用,生成硝酸钾、氯气及亚硝酰氯。
  6、中和法:用氢氧化钾碳酸钾中和硝酸,经蒸发结晶制得硝酸钾;或用氢氧化钾或碳酸钾溶液吸收硝酸生产中的尾气并加工制得硝酸钾。

应用领域

  1、分析试剂,用于的微量分析。是制造黑色火药,如矿山火药、引火线、爆竹等的原料。也用于焰火以产生紫色火花。机械热处理作淬火的盐浴。陶瓷工业用于制造瓷釉彩药。用作玻璃澄清剂。用于制造汽车灯玻壳、光学玻璃显像管玻壳等。医药工业用于生产青霉素钾盐,利福平等药物。用于制卷烟纸。用作催化剂。选矿剂。用作农作物和花卉的复合肥料。
  2、硝酸钾也是我国允许使用的发色剂。它在肉制品中由于细菌作用而还原成亚硝酸钾而起护色和抑菌的作用。我国规定可用于肉类制品,最大使用量0.5g/kg,残留量不得超过0.03g/kg。
  3、在焦磷酸盐镀铜中添加硝酸盐可以提高工作电流的上限,能减少镀层针孔,降低溶液操作温度,提高均镀能力等,硝酸盐在光亮镀铜溶液中对整平作用和阴极效率略有降低。

从硝土中提取硝酸钾

土硝熬制
                土硝熬制
  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,经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用,生成硝酸。硝酸根跟土壤里的等离子结合,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、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。
  土硝熬制工艺:
  一、硝土收集:据夏盐、终落花流水硝的原理,盐土地春季扫硝土是最好的时节,经过一冬时间,盐土上层出现一层黄色土质浮于地面。春雨来临前,可很快进行刮扫,反这些乔扫下来的硝土,收存放在干燥的地方备用。
  二、土硝熬制:(1)硝土先用筛去除土块砖石等杂质。(2)用大铁锅装入清水200-220公斤然后加硝土150公斤左右,边加边搅,使硝土充分溶化、静置,捞去水面浮沫。(3)把溶化液倒入大缸中,加入白矾少许,使溶液快速澄清,滤出土质。(4)将滤液移入铁锅中,文火加热50℃左右,充分搅拌,再移入大缸中,保温30-40℃,静置半小时,待沉淀观察有无沉淀。若没有,待冷却结晶为毛硝;若有沉淀,等沉淀下去,吸净液,冷却结晶得毛硝。(5)将结晶出的毛硝倒锅内然后加火进行熬制。当水分减少到40%左右即可停火。(6)把浓缩液倒入缸中进行粒状结晶,为之水硝。(7)将水硝再次入锅,用文火使水分继续蒸发,最后倒入锅中进行冷却结晶,制成块状,装入袋中,置于干燥通风处贮存。

对环境的影响

·健康危害

  侵入途径:吸入、食入、经皮吸收。
  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。大量接触可引导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、皲裂和皮疹。

·毒理学资料及环境行为

  急性毒性:LD503750mg/kg(大鼠经口)
  刺激性:家兔经眼:100mg(24小时),中度刺激。家兔经皮:500mg/24小时,轻度刺激。
  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。受高热分解,产生有毒的氮氧化物。
  燃烧(分解)产物:氮氧化物。

监测方法

  一、现场应急监测方法
  水质快速比色管法(日本制,硝酸盐)
  二、实验室监测方法
  酚二磺酸分光光度法(GB7480-87,水质)(硝酸盐)
  离子色谱法(GB13580.5-92,水质)(硝酸盐)
  比色法《食品中添加剂的分析方法》,马家骧等译

环境标准

中国(GB5749-85)   生活饮用水水质标准   20mg/L(硝酸盐,以N计)   
中国(GB/T14848-93)   地下水质量标准(mg/L)   I类2.0;II类5.0;III类20;IV类30;V类30以上(硝酸盐,以N计)   
中国(GHZB1-1999)   地表水环境质量标准(mg/L)    I类10;II类10;III类20;IV类20;V类25(硝酸盐,以N计)   
前苏联(1975)     污水排放标准   60mg/L   

应急处理、处置方法

·泄漏应急处理

  隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴自吸过滤式防尘口罩,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,减少飞散。然后收集回收或运至废物处理场所处置。

·防护措施

  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。
  其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。

·急救措施

  皮肤接触:立即脱去被污染的衣着,用大量流动清水冲洗,至少15分钟。
  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:误服者用水漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。

·灭火方法

  消防人员须佩戴防毒面具、穿全身消防服。用雾状水、砂土灭火。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。

运输信息

用于焰火以产生紫色火
硝酸钾用于焰火以产生紫色火花
  危险货物编号: 51056
  UN编号: 1486
  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。

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。