浅谈热溶工艺结晶粒度对氯化钾生产的分析

许显星

青海盐湖三元钾肥股份有限公司，青海省 格尔木市 816000

摘要：本文通过结合热溶理论和企业的生产实际，低品位原矿生产高品质氯化钾的热溶工艺的成熟应用，以同样的低品位原矿为原料，热溶法工艺生产出的氯化钾品位比正浮选工艺要高出5～7 个百分点，达到98%左右，粒度达0.4mm 以上，使得盐湖钾资源利用率大大提高。

关键词：热溶、氯化钾、原料

Abstract：In this paper, combined with the hot solution theory and the production practice of enterprises, the mature application of the hot solution process of producing high-quality KCL from low-grade raw ore. with the same low-grade raw ore as raw material, the grade of potassium chloride produced by the hot solution process is 5-7 percentage points higher than that by the positive flotation process, reaching about 98%, and the particle size is more than 0.4mm, which greatly improves the utilization rate of Salt Lake potassium resources.

Keywords: Heat soluble, KCL, raw materials

1.前言

钾是农作物不可缺少的养分。我国又是一个农业大国，每年所需钾肥数量很大，除我国每年生产钾肥外，还需进口大量的氯化钾。

氯化钾是高浓度的速效钾肥，有助于农作物的生长，提高植物的抗病抗灾能力，提升植物钾元素的营养状况。在钾肥的使用上较为突出，但由于气候湿润，肥料易板结，且还存在颗粒粒径小、质量轻、易被风吹散、不易运输和储存等弊端，使钾肥得不到最大化的利用。结晶过程以制取高质量和适宜粒度的产品为目的.

2.热溶结晶法

目前青海盐湖股份公司己有热溶—冷结晶法工业装置投入使用，通过装置运行证明: 钾含量低于5%和硫酸钙含量超过5% 的含钾矿利用热溶法可以生产出含钾95%以上颗粒钾肥。用这种工艺，可以避免钾含量低、硫酸钙及其他不溶性杂质含量高对产品的影响，产品质量可以平稳控制在95% 左右。

2.1热溶结晶法原理

由于氯化钾和氯化钠在不同温度条件下的溶解度存在差异，NaCl的溶解度几乎不随温度变化而变化，而KCl的溶解度却随温度升高而显著增大，这种情况在两盐共饱和时更为显著。据此，可通过一定的方法分离出KCl。在共饱和溶液中，NaCl的溶解度不但不随温度升高而增大，反而有所降低，而KCl的溶解度却明显升高。如将100 ℃下100 g的共饱和溶液冷却到20 ℃时，将有19.6 g的KCl结晶析出，而NaCl非但不会析出，相反地还需溶入2 g左右才能满足20 ℃时共饱和溶液中的含量要求。因此将一定量20 ℃的共饱和溶液加热到100 ℃左右(一般是105℃)去溶解定量的混盐(光卤石分解滤去母液后的KCl和NaCl的混盐)，可将其中的KCl全部溶解，进入溶液，而NaCl则留在固相，此时进行固液分离可将二者基本分开。分离后的含少量氯化钾的固体作为副产物或废渣处理，而冷却分离后的溶液，通过一定的结晶设备, 降到常温( 20 ℃左右)，可使KCl大量析出。再经过滤、洗涤、干燥，即可得到纯度很高的氯化钾产品。具体的热溶方式有三种:即全溶、半溶和部分溶解法，其区别主要在于混盐中NaCl的溶解情况。一般推荐采用操作易控制、能耗不太高、KCl收率较高的部分溶解法^[1]。

2.2结晶粒度对KCL的质量影响

氯化钾产品的质量取决于氯化钾晶体粒度和晶体质量。在一定的晶浆体积中，晶核生成量越少，产品晶体就会长得越大；反之, 如果晶核生成量过大，产品粒度必然小，其夹带的杂质含量也就多，从而造成产品质量的低下。因此，产品质量的好坏可直观用粒度的大小来判断^[2]。

2.3粒度的影响

氯化钾主要用作化肥及化学工业中各种钾盐的原料，90%以上用作钾肥。作为生产复合肥的主要原料，氯化钾结块不仅影响其外观质量，同时给运输、销售和使用带来不便。物料颗粒的粒度越小，在储运过程中越容易在压力作用下粘结，从而结块。氯化钾粒度过小，不仅易结块，而且影响氯化钾生产装置的运行，导致氯化钾回收率低下

^[3]。尤金娜^[4]等认为：胺在氯化钾结晶表面上分布时，胺薄膜的厚度随着晶粒的减小而变薄。这就是说，随着晶粒的减小，表面活性剂十八胺分子在结晶表面的附着量减少，从而导致结块性增加，易粘结成团块。

2.4 杂质的影响

氯化钾为冷结晶产品，产品中含有氯化镁杂质（w（MgCl2）0.5%），氯化镁具有较高的吸湿性，易潮解，影响氯化钾的结块。梁富忠^[5]认为六水氯化镁会加剧复合肥结块，无水氯化镁可改善结块。所以，杂质种类、含量、形态及结晶水的含量都会对氯化钾结块造成影响。

钾盐矿经过冷分解及筛分过滤与母液分离后所得固相粗钾矿物的成分主要是氯化钾、氯化钠、氯化镁和水。由热力学数据可知，氯化钾、氯化钠和氯化镁在不同温度条件下的溶解度存在差异，NaCl的溶解度几乎不随温度变化而变化，而KCl的溶解度却随温度升高而显著增大，这种情况在三盐共饱和时更为明显。据此，可以在高温下用循环精钾母液和一定量的水将粗钾矿物中的氯化钾全部溶解到溶液中，而粗钾矿物中大部分的氯化钠则没有溶解，通过保温固液分离去除固相，液相进入冷却结晶工序，在Na＋、K＋、Mg２＋//Cl－—H2O体系中，高温下氯化钾溶解度大，低温时溶解度较小，而氯化钠的溶解度随温度变化不大，所以Na＋、K＋、Mg２＋//Cl－—H2O体系的饱和溶液可以通过控制结晶过程使氯化钾结晶析出来。

3热溶法的好处

在高温下用氯化钠饱和母液来浸取钾石盐矿石，氯化钾溶解进入浸取液，氯化钠则留在残渣中，当氯化钾在高温母液中浸溶达到饱和后，对浸取液进行冷却，因为氯化钠溶解度随温度变化不大，而氯化钾刚相反，在浸取液冷却后会有大量氯化钾晶体析出，固液分离后母液再加热返回溶浸工序去溶解氯化钾，再经过滤、洗涤、干燥，即可得到纯度很高的氯化钾产品。

4.结语

采用冷分解—热溶—冷结晶工艺生产氯化钾装置, 工艺技术已成熟, 市场前景广阔, 经济效益显著。而氯化钾的粒度较小对品味的影响很大，所以要尽量控制产品的粒度以便提高氯化钾的品味。为如何利用好已开采出的钾资源, 寻找到了经济可行的技术路线, 为提高盐湖钾资源的利用率做出了重大贡献。对公司做大做强, 增强企业的市场竞争力, 提高产品市场占有率，具有重要的意义。

参考文献：

[1] 王懿萍.盐田光卤石生产氯化钾的工艺研究[ J] .青海师范大

学学报(自然科学版) , 2000( 2) :23 -25.

[2] 钱礼华.光卤石控速结晶制取氯化钾工艺探讨[ J] .海湖盐与

化工, 2001, 30( 5) :22 -23.

[3] 洪磊.细粒级氯化钾对生产的影响及处理方法研究［J］.盐业与

化工，2016，45（5）：6-8.

[4] 尤金娜，波波夫，列蒙诺娃.氯化钾表面上胺的不均匀分布对其

结块性的影响［J］.盐湖研究，1976（Z1）：90-94.

[5] 梁富忠.氯化钾原料对复合肥结块的影响［J］.磷肥与复肥，

2015，30（9）：14-16.