氯化钾生产工艺的研究

蔡新伟

摘 要：我国对钾肥的用量以及产能逐年增加，对氯化钾生产工艺也提出更高要求。氯化钾的生产工艺有很多，本文主要对冷分解--热溶结晶法、冷分解--浮选法、反浮选--冷结晶法这三种在工业上常用的工艺进展进行研究。

关键词：氯化钾;生产工艺;光卤石

钾肥是保证粮食稳定生产增长的重要肥料之一，可以明显提高农作物的产量，提高品质。氯化钾同时也是农用复合肥生产的必要原料，是很重要的生产原料。氯化钾生产的原料是钾石盐矿、混合盐矿、光卤石矿等可以溶的地下固体钾盐矿石。中国察尔汗盐湖地区以及罗布泊地区钾资源的储量非常丰富，氯化钾是先将卤水导入光卤水池然后晒成光卤石，之后光卤石经过溶解等工艺加制成氯化钾。目前国内氯化钾的生产的主要方法有冷分解--热溶结晶法、冷分解--浮选法、反浮选--冷结晶法等。

1 冷分解--热溶结晶法

“冷分解--热溶结晶法”的工艺理论基础为在K+、Mg+、Na+、Mg++、Cl-·H20水盐休系中氯化镁、氯化钠和氯化钾随温度不同在而有不同的溶解度，从而将氯化镁、氯化钾和氯化钠进行分离[1]。冷分解--热溶结晶法的工艺流程可以分为冷分解脱镁，然后热溶脱盐，最后冷却结晶三个工艺流程。光卤石矿经过冷分解工艺处理后，获得的固液混合物经过过滤，固液分离，然后就可以得到包括氯化钾、氯化钠和其他微量的不溶物组成的固体，而镁主要包含在母液中，从而实现脱镁。然后将得到的粗钾混合固体进行热溶，氯化钾的溶解度随温度升高从而升高， 而氯化钠的溶解度在温度升高时不怎么变化，而这样的溶解特殊性在氯化钾和氯化钠同存在时表现出来的更显著。从而氯化钾主要在液相中而氯化钠主要在固相中，经过离心分离后，得到氯化钾饱和溶液。最后将氯化钾饱和溶液冷却结晶，经过沉降，然后离心分离后就可以获得湿料氯化钾固体。

“冷分解--热溶结晶法”在工业生产当中，有很大的优点，一是该工艺可以获得品位很高，甚至能够达到98%以上。二是该工艺没有浮选，没有浮选药剂等有害杂质，从而可以制取高品质氯化钾。但是“冷分解--热溶结晶法”也有很明显的缺点，主要是生产流程很复杂，易腐蚀生产设备，同时在工业生产中能耗很高，明显提高了“热溶结晶法”的生产成本。

2 冷分解-浮选法

“冷分解--浮选法”的冷分解的工艺流程和“冷分解--热溶结晶法”中的冷分解工艺流程是一样的，都是光卤石矿在加少量水后光卤石分解，氯化钠、氯化钾以及少量不溶物析出形成固相，氯化镁以及少量的氯化钠、氯化钾溶于液体形成液相，固液分离后，脱除镁，得到粗钾。不同的是“冷分解--浮选法”是将得到的粗钾通过浮选法，把氯化钾和氯化钠分离，而“冷分解--热溶结晶法”是通过热溶，再结晶的方法分离氯化钾和氯化钠。

“冷分解--浮选法”冷分解后得到的粗盐，然后通过正浮选，以十八胺为捕收剂，2#油为气泡剂，浮选出氯化钾，再经过过滤、洗涤、干燥等工艺流程，得到氯化钾成品。浮选工艺在经过这么多年的应用发展，开发出了新技术、新设备等。如老挝某钾盐矿应用矿柱式浮选机浮选，相比于传统浮选机，浮选指标有了明显提高[2]。

“冷分解--浮选法”具有工艺流程操作简单，选矿效率较高，成本较低，可以大规模应用于工业生产等优点。同时也存在产品粒度较细，回收率很低，有浮选药剂残留等缺点。

3 反浮选-冷结晶法

“反浮选--冷结晶法”是含钠光卤石原矿在饱和的浮选溶液中，加入烷基吗啉等捕收剂通过反浮选方法，氯化钠附着在浮选机内的气泡上，从而被带到表面，被刮板刮出，得到留在浮选机内的低钠光卤石。低钠光卤石加入到结晶器中，加少量水进行分解，然后结晶。控制住低钠光卤石在结晶器中的分解条件，使得溶液中的氯化钾处于过饱和状态，在常温条件下结晶出氯化钾晶体并成长为粗晶。冷结晶工序中，加水量的大小，加矿量的大小，加入母液量以及波美度等都会影响结晶过程[3]。控制住低钠光卤石的分解条件，控制溶液中的氯化钾的过饱和度，降低氯化钾晶体的数量，在常温的条件下，氯化钾的晶体长大析出，而在溶液中，氯化钠不饱和不被析出。

目前“反浮选--冷结晶法”在世界上属于比较先进的生产工艺，在我国的钾肥生产基地察尔汗地区也得到了开发与应用。该工艺生产的氯化钾产品具有粒径大、含量高、水份低等优点，同时，品位回收率相比于“冷分解--浮选法”也有了显著提高。但缺点是生产工艺复杂，不方便操作控制，在浮选以及结晶的过程中操作精度要求比较高。

4 结语

目前国内氯化钾的生产的主要方法中，冷分解-热溶结晶法在工业生产中能耗高，对生产设备的腐蚀大。“冷分解--浮选法”的回收率较低，产品的粒度较细。而“反浮选--冷结晶法”是目前世界上发展前景很好的一种工艺，在常温下，生产出粒径大、含量高、水份低产品。同时，是在常温下生产，生产能耗低，对选矿设备腐蚀较小。但其生产工艺复杂，影响因素多，在生产过程中需要控制操作条件。因此“反浮选--冷结晶法”需提高自动化控制水平和操作工人素质。

参考文献：

[1]邹光明.青海察尔汗湖盐田光卤石冷分解热溶结晶法制取氯化钾扩大试验总结[J].化肥工业，1983（04）：9-18+80.

[2]刘文彪，王国栋，郭会仙.老挝钾盐矿柱式反浮选制取氯化钾的试验研究[J].云南化工，2013，40（06）：59-61.

[3]汪貴元.反浮选——冷结晶生产氯化钾工艺控制的探讨[J].海湖盐与化工，2002（03）：27-29.