硝酸钾

无机化合物

硝酸钾是一种无机化合物，俗称火硝或土硝，化学式为KNO3，是含钾的硝酸盐，外观通常为无色透明斜方晶体或菱形晶体或白色粉末，无臭，有咸味和清凉感。在空气中吸湿微小，不易结块，易溶于水，能溶于液氨和甘油，不溶于无水乙醇和乙醚。

发展简史

据统计，国际上约70%的硝酸钾用于农业施肥，已有60多个国家将其应用于高价值作物或对氯化物敏感的作物上。2020年，全球硝酸钾的产能约为400t/a，主要生产国有智利、以色列、中国、美国、约旦等，其中智利矿业化工公司（SQM）的产能占比最大，约占总产能的33%。中国企业产能约占全球的50%，是产能占比最大的国家。

物质性质

物理性质

熔点：334℃

闪点：400℃

密度：2.109g/cm3

性状：无色透明棱柱状或白色颗粒或结晶性粉末。味辛辣而咸有凉感。微潮解，潮解性比硝酸钠小。

溶解性：易溶于水，不溶于无水乙醇、乙醚。溶于水时吸热，溶液温度降低。

化学性质

1、可参与氧化还原反应：

（黑火药反应）注意该反应硫和硝酸钾是氧化剂。

2、酸性环境下具有氧化性：

3、加热分解生成氧气：

4、该品与有机物、磷、硫接触或撞击加热能引起燃烧和爆炸。

5、鉴别方法：

按OT-42方法测定。

钾鉴别试验（1T-27）呈阳性（用10%试样液）。

硝酸盐鉴别试验（IT-23）呈阳性（用10%试样液）。

6、含量分析：

精确称取试样约0.4g（预经105℃干燥4h），溶入盛于500mL圆底烧瓶中的300mL水中。加德瓦达合金粉3g和40%氢氧化钠溶液15mL后，将防溅球和冷凝器与烧瓶连接。在受器中放0.1mol/L硫酸50mL，静置2h，蒸馏，至馏出液250mL，用0.1mol/L氢氧化钠滴定过量硫酸，用3滴甲基红-亚甲蓝试液（TS-150）作为指示剂。同时进行空白试验，并作必要修正。每毫升0.1mol/L硫酸相当于硝酸钾（KNO3）10.11mg。

计算化学数据

1.疏水参数计算参考值（XlogP）:无

2.氢键供体数量:0

3.氢键受体数量:3

4.可旋转化学键数量:0

5.互变异构体数量:无

6.拓扑分子极性表面积62.9

7.重原子数量:5

8.表面电荷:0

9.复杂度:18.8

10.同位素原子数量:0

11.确定原子立构中心数量:0

12.不确定原子立构中心数量:0

13.确定化学键立构中心数量:0

14.不确定化学键立构中心数量:0

15.共价键单元数量:2

合成

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90万吨/年，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30万吨，1995年消耗硝酸钾50万吨。下面介绍了硝酸钾的主流合成方法：

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、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。

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。

NH4NO3+KR→NH4R+KNO3

KCl+NH4R→KR+NH4Cl

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。

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。

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2400元/t。于1997年实现工业化，生产规模4000 t/a。

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。

应用领域

危害

硝酸钾在使用和处理中遇到的主要危害源于其毒理学特性和反应性。通过各种途径（即吸入、食入或皮肤接触）有毒，接触这种无味、无色至白色的结晶物质可能因用作肥料、制造烟花、火柴、玻璃、陶瓷、烛芯、火箭推进剂或腌制肉类而发生。

暴露的影响可能包括皮肤和眼睛烧伤、利尿、头痛、恶心或高铁血红蛋白血症。应使用靠近污染物产生点的局部排气通风来限制接触。在可能发生过度暴露的活动和情况下，请穿戴个人防护服和自给式呼吸器。

如果发生接触，请立即用流水冲洗受影响的皮肤和眼睛至少15分钟。在现场脱掉受污染的衣服和鞋子。虽然硝酸钾本身不易燃，但它是一种强大的氧化剂，如果它与易氧化的物质接触，它可能会迅速反应，引起着火、剧烈燃烧或爆炸。

此外，硝酸钾在受到电击或加热时存在爆炸风险，并可能在火灾中产生有毒气体。对于涉及硝酸钾的火灾，用干化学品、二氧化碳、哈龙、喷水或雾扑灭。如果使用水，请尽可能远距离涂抹。如果火势无法控制，请考虑疏散半英里半径。

硝酸钾应存放在阴凉干燥的地方，远离可燃物（木材、纸张、油等）、有机物或其他易氧化材料。硝酸钾可以通过空运、铁路、公路和水运，装在带有“氧化剂”标签的容器中。

对于少量的硝酸钾溢出，将材料放入干净、干燥的有盖容器中。对于硝酸钾溶液的大量泄漏，首先在泄漏之前进行堤坝，以防止其进入水源和下水道，然后用沙子、泥土或其他不可燃的吸收材料吸收。

毒性

毒理信息

急性毒性：LD50：3750mg/kg（大鼠经口）

其他有害作用：该物质对环境可能有危害，在地下水中有蓄积作用。

硝酸盐的毒性源于其在体内转化为亚硝酸盐。亚硝酸盐会引起氧合血红蛋白的自催化氧化反应，生成过氧化氢和高铁血红蛋白。高铁血红蛋白水平的升高会导致一种称为高铁血红蛋白血症的病症，其特征是组织缺氧，因为高铁血红蛋白无法与氧气结合。

毒性分析

使用和处理硝酸钾时的主要危险源于其毒理学特性和反应性。硝酸钾在吸入、摄入或皮肤接触等途径中均具有毒性。作为一种无味、无色至白色的结晶物质，硝酸钾的暴露可能发生在其用作肥料、制造烟花、火柴、玻璃、陶瓷、蜡烛芯、火箭推进剂或腌制肉类等情况下。接触硝酸钾可能导致皮肤和眼睛灼伤、利尿、头痛、恶心或高铁血红蛋白血症。应在污染源附近安装局部排气通风以限制暴露。在可能发生过度暴露的活动和情况下，建议穿戴个人防护服和自给式呼吸器。如果发生暴露，立即用流动水冲洗受影响的皮肤和眼睛至少15分钟，并在现场脱去污染的衣物和鞋子。

尽管硝酸钾本身不易燃，但作为一种强氧化剂，与易氧化物质接触时可能反应剧烈，引发着火、剧烈燃烧或爆炸。此外，硝酸钾在受到撞击或加热时也会存在爆炸风险，火灾中还可能释放有毒气体。对于涉及硝酸钾的火灾，应使用干粉、二氧化碳、哈龙、喷水或雾状水灭火。如果使用水，应尽量从远处喷洒。硝酸钾应储存在阴凉干燥的地方，远离易燃物（如木材、纸张、油等）、有机物或其他易氧化材料。硝酸钾可以通过空运、铁路、公路和水路运输，容器上需贴有“氧化剂”标签。

防护措施

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。

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。

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。

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。

食入：用水漱口，给饮牛奶或蛋清。

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，亚硝酸盐粉尘。

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。

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。

操作处置与储运

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。

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。

安全信息

安全术语

S7：Keep container tightly closed.

保存在严格密闭容器中。

S17：Keep away from combustible material.

远离可燃物料。

S24/25：Avoid contact with skin and eyes.

避免皮肤和眼睛接触。

S26：In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.

眼睛接触后，立即用大量水冲洗并征求医生意见。

S36：Wear suitable protective clothing.

穿戴适当的防护服。