國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司 （哈密 839000) 王俊杰

工業(yè)制取硫酸鉀成熟的工藝有許多，而在生產(chǎn)中，利用混合鹽制取硫酸鉀工藝的成本是最低的。利用混合鹽制取硫酸鉀，就是用氯化鉀與混合鹽通過兩段法制取硫酸鉀，第一段是氯化鉀與混合鹽中的硫酸鎂反應(yīng)生成軟鉀鎂釩，第二段是軟鉀鐵釩與氯化鉀生成硫酸鉀。

混合鹽中主要成份為硫酸鎂，其中還含有大量氯化鈉，它的存在對于混合鹽和氯化鉀二段反應(yīng)生成硫酸鉀的工藝有極害。（1）氯化鈉的存在引起諸多的相反應(yīng)，不同條件下，生成不同的復(fù)鹽，在一段反應(yīng)中極易使物料堵塞管道。（2）氯化鈉進(jìn)入二段反應(yīng)后，嚴(yán)重影響硫酸鉀的品質(zhì)和系統(tǒng)鉀收率，降質(zhì)降產(chǎn)。

在利用混合鹽與氯化鉀制取硫酸鉀的工藝中，配料是相當(dāng)重要的。

圖1 25℃下K+，Mg++,Na+SO4,Cl-H2O溶解度

圖1中虛線表示穩(wěn)定平衡相區(qū)圖，實(shí)線表示介穩(wěn)平衡相區(qū)圖。從圖中看出介穩(wěn)平衡的K2SO4·MgSO4·6H2O結(jié)晶區(qū)為平衡時的K2SO4·MgSO4·6H2O和K2SO4·MgSO4·4H2O結(jié)晶區(qū)之和的四倍，它橫跨了穩(wěn)定平衡的Na2SO4·3K2SO4結(jié)晶區(qū)（部分）、Na2SO4·MgSO4·4H2O結(jié)晶區(qū)（部分）、和K2SO4·MgSO4·6H2O結(jié)晶區(qū)和K2SO4·MgSO4·4H2O結(jié)晶區(qū)。當(dāng)混合鹽（m）與KCI（A）相混合配料于O1時，在反應(yīng)初期的介穩(wěn)狀態(tài)下O1處于K2SO4·MgSO4·6H2O結(jié)晶區(qū)，此時固相為K2SO4·MgSO4·6H2O（P），液相為Ll。但隨著反應(yīng)時間的延長（后期）、體系將由介穩(wěn)平衡向穩(wěn)定平衡轉(zhuǎn)化,從圖1看出O1將落入Na2SO4·3K2SO4結(jié)品區(qū)，而不是在 K2SO4·MgSO4·6H2O 結(jié)晶區(qū)，此時因相變?yōu)镹a2SO4·3K2SO4。如果配料時多加了混合鹽、配料點(diǎn)偏移到O1，在介穩(wěn)狀態(tài)下雖然仍O(shè)1仍處于K2SO4·MgSO4·6H2O結(jié)晶區(qū)，而到后期在穩(wěn)定平衡下則落入Na2SO4·MgSO4·4H2O 結(jié)晶區(qū)，則固相變?yōu)?Na2SO4·MgSO4·4H2O。由此分析，Na2SO4·3K2SO4（硫酸鉀石）和 Na2SO4·MgSO4·4H2O。（白鈉鎂礬）是混合鹽和氯化鉀復(fù)分解反應(yīng)由介穩(wěn)平衡向穩(wěn)定平衡轉(zhuǎn)化引起的必然產(chǎn)物，其結(jié)晶體結(jié)合緊密、堅硬如石，它是堵管的根源。

從圖1也可看出，當(dāng)混合鹽（m）與光鹵石英鐘(e）配料于O2時，介穩(wěn)狀態(tài)O2處于K2SO4·MgSO4·6H2O結(jié)品區(qū)，穩(wěn)定狀態(tài)時O2落入K2SO4·MgSO4·4H2O結(jié)晶區(qū)。但兩種狀態(tài)下固相點(diǎn)仍為P，液相點(diǎn)仍為Ll，說明不會由于復(fù)分解反應(yīng)由介穩(wěn)平衡向穩(wěn)定平衡轉(zhuǎn)化而引起產(chǎn)物的變化，預(yù)計用光鹵石代替氯化鉀結(jié)晶堵管現(xiàn)象要輕得多。

在利用混合鹽與氯化鉀制取硫酸鉀的工藝中，溫度的變化是相當(dāng)關(guān)鍵的。

圖2 —K+，Mg++,Na+//SO4--,Cl--H2O多溫圖

將25℃下介穩(wěn)狀態(tài) 的母液L1標(biāo)入圖2可以看出，當(dāng)升溫到50℃并到達(dá)穩(wěn)定平衡后，L1處于K2SO4·MgSO4(無水鉀鎂礬)和 NaSO4·MgSO4·25H2O(鈉鎂礬)結(jié)晶區(qū)，從水圖分析，L1未達(dá)到飽和不會析出結(jié)晶，說明25℃下介穩(wěn)狀態(tài)的母液L1升溫之后無結(jié)晶析出，不會引起堵管。

從圖2可以看出，當(dāng)降溫到0℃并達(dá)穩(wěn)定平衡后，L1處于 K1SO4·MgSO4·6H2O(軟鉀鎂礬)和 MgSO4·7HSO4·潔晶區(qū)，從水圖分析，L1已達(dá)飽和析出結(jié)晶，說明25℃下介穩(wěn)狀態(tài)的母液L1降溫之后析出結(jié)晶會引起堵管。

據(jù)上所述，混合鹽與氯化鉀制取硫酸鉀的成本低，但存在著缺點(diǎn)，因此應(yīng)注以下幾點(diǎn)：

1、嚴(yán)格控制反應(yīng)時間，保證在介穩(wěn)狀態(tài)下進(jìn)行浮選分離。反應(yīng)時間過長，會使介穩(wěn)平衡向穩(wěn)定平衡轉(zhuǎn)化而引起反應(yīng)產(chǎn)物的變化，加速結(jié)晶堵管；反應(yīng)時間過短，又會使復(fù)分解反應(yīng)不完全。

2、配料槽、反應(yīng)槽內(nèi)殘留料漿。反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)立即將配料槽，反應(yīng)槽的料漿轉(zhuǎn)到浮選機(jī)分離，槽內(nèi)不殘流料漿；為防止轉(zhuǎn)料液流料將排盡。也可往槽內(nèi)加入配料用礬洗液稀釋。

3、管道應(yīng)有較大破降。為防止管道內(nèi)機(jī)料，安轉(zhuǎn)破降應(yīng)大宜短宜直，少用彎管，宜用膠管當(dāng)活接頭，宜用溜槽不用封閉管，宜用旋塞閥。

4、連續(xù)作業(yè)，室內(nèi)保持常溫。因介穩(wěn)平衡向穩(wěn)定平衡轉(zhuǎn)化是較快的，故要求每次配料反應(yīng)到浮選分離必須連續(xù)作業(yè)，中間不能停頓；各類貯槽在北方不宜露天布置；室內(nèi)應(yīng)有采暖設(shè)施保持常溫。

5、用光鹵石代替氯化鉀。由于氯化鉀與混合鹽的反應(yīng)，在時25℃時只有介穩(wěn)平衡下才為軟鉀鎂釩，穩(wěn)定平衡后轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕浭?，由于兩種產(chǎn)物性質(zhì)不同，本來對軟鉀鎂礬適用的浮選劑，卻不一定也適用于硫酸鉀石，這樣既影響浮選收率，同時也引起結(jié)晶堵管。徹底解決辦法是用光鹵石代替氯化鉀與混合鹽反應(yīng)，這樣在25℃時介穩(wěn)平衡產(chǎn)物為軟鉀鎂礬，穩(wěn)定平衡后產(chǎn)物為鉀鎂礬，兩種產(chǎn)物性質(zhì)相近，浮選收率不受影響，可減輕物料結(jié)晶堵管。

[1]牛自得.程芳琴主編.水鹽體系相圖原理及應(yīng)用.天津大學(xué)出版社.2002.5

[2]張英智.陳建軍.李建國.編著.鹽化工工藝學(xué).青海人民出版社 2004.9