李小飛，孟 浩，李生斌

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000)

1 前言

察爾汗鹽湖是我國最大的氯化鉀生產(chǎn)基地，在該地區(qū)是依靠從鹽田得到的含鈉光鹵石制取氯化鉀?！胺锤∵x—冷結(jié)晶法”制取氯化鉀是世界上較為先進(jìn)的一種新工藝。該法是利用光鹵石和氯化鈉的晶體表面具有不同程度被水潤濕的能力，在高鎂母液中用鈉浮選捕收劑，增加氯化鈉礦物表面疏水性進(jìn)行浮選作業(yè)，除去精礦氯化鈉，尾礦脫水后得到低鈉光鹵石，用冷結(jié)晶技術(shù)加以處理，并加水洗去少量固體氯化鈉，粗鉀料漿脫除母液后，為進(jìn)一步提高品位，必須加水溶解除去少量固體氯化鈉，并稀釋氯化鎂，根據(jù)氯化鉀、氯化鈉在不同濃度的氯化鎂溶液中的溶解度，基于洗滌后的氯化鈉和氯化鎂全部轉(zhuǎn)移到液相，洗滌液中WNaCl/WMgCl2的比值等于粗鉀脫鹵后濕濾餅中的WNaCl/WMgCl2的比值。當(dāng)加入適量水后，所得到的KCl-NaCl共飽液中兩鹽分含量比值維持在WNaCl/WMgCl2=1.7～1.9之間，洗滌后絕大部分氯化鉀以固相形式存在于料漿中，極少量的硫酸鈣與不溶物亦以固相形式存在，分離干燥后得到產(chǎn)品氯化鉀。通過洗滌試驗(yàn)分析，得到最佳的礦水比，從而減少氯化鈉含量對(duì)氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量的影響，進(jìn)而節(jié)約能源，降低成本，減少資源的浪費(fèi)， 進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和收率，提高精細(xì)化生產(chǎn)水平。

2 實(shí)驗(yàn)材料及原理

2.1 儀器、試劑與原料

儀器。攪拌器、電子天平、實(shí)驗(yàn)離心機(jī)、滴定分析裝置。

試劑。氫氧化鈉溶液、乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)溶液、四苯硼鈉溶液、酚酞指示液、四苯硼鈉洗滌液，均為分析純。

原料。實(shí)驗(yàn)用粗鉀、調(diào)漿母液均來自鉀肥分公司反浮選—冷結(jié)晶工藝生產(chǎn)車間，組成見表1。

表1 原料組成

2.2 實(shí)驗(yàn)原理

2.2.1 相圖分析

“反浮選—冷結(jié)晶”工藝生產(chǎn)氯化鉀，由含鈉光鹵石組成可知，其屬于Na+、K+、Mg2+//Cl-——H2O四元水鹽體系相圖，整個(gè)相圖分析過程分為兩個(gè)方面：(1)用反浮選的方法由含鈉光鹵石制取低鈉光鹵石相圖分析；(2)用冷結(jié)晶法由低鈉光鹵石制取氯化鉀的相圖分析。對(duì)固相物(KCl+NaCl)加水(恰好使固相物當(dāng)中的NaCl溶盡)進(jìn)行洗滌得到KCl。圖1為Na+、K+、Mg2+//Cl-——H2O四元水鹽體系相圖中粗鉀溶解過程分析圖，原料粗鉀組成點(diǎn)標(biāo)繪在圖1的P點(diǎn)，從圖1可以知道，粗鉀在洗滌槽中進(jìn)行洗滌。當(dāng)對(duì)其加水時(shí)，在干基圖中，系統(tǒng)點(diǎn)為P點(diǎn)不變，固相點(diǎn)由O移至B點(diǎn)，液相由E點(diǎn)移至S點(diǎn)；在水圖中，系統(tǒng)點(diǎn)有P0點(diǎn)移至P1點(diǎn)，固相點(diǎn)由O′點(diǎn)移至B′點(diǎn)，液相點(diǎn)由E′點(diǎn)移至S′點(diǎn)。此階段終了時(shí)，液相為洗滌母液S(S′)，固相為氯化鉀B(B′)。對(duì)終了時(shí)的產(chǎn)物洗滌料漿P(P′)進(jìn)行固液分離。對(duì)洗滌料漿進(jìn)行固液分離所用的設(shè)備為離心機(jī)，但離心機(jī)的分離效率往往不能達(dá)到百分之百，即離心機(jī)分離后固相氯化鉀B(B′)當(dāng)中含有一定的洗滌母液S(S′)。因此，根據(jù)離心機(jī)的濾餅組成，在相圖中可以標(biāo)繪出精鉀T(T0)及精鉀母液S(S′)，系統(tǒng)點(diǎn)為P(P1)。顯而易見，在相圖當(dāng)中精鉀T(T0)是由大量B(B′)和少量S(S′)所組成。

從相圖分析可以知道 , 溶洗濾餅P(P′) 當(dāng)中的NaCl , 若水加得量少 , 則將影響產(chǎn)品KCl的質(zhì)量 , 即產(chǎn)品KCl中NaCl含量較高;但若加水量過多,則將使 KCl的收率有所降低。正確的加水量應(yīng)使濾餅當(dāng)中的NaCl恰好溶洗完,其加水量為 :

(P1點(diǎn)水量值-P0點(diǎn)水量值)/100×濾餅的干鹽量

2.2.2 理論計(jì)算

“反浮選—冷結(jié)晶”工藝再漿洗滌中工作原理理論上是根據(jù)粗鉀中的NaCl和MgCl2的溶解度進(jìn)行計(jì)算，即首先根據(jù)給礦量的濃度、流量計(jì)算出帶機(jī)每小時(shí)的過礦量Q，用化驗(yàn)分析粗鉀中NaCl和MgCl2百分含量，根據(jù)化驗(yàn)數(shù)據(jù)及粗鉀量確定洗滌水量(t/h)，理論粗鉀洗滌水加入量的換算關(guān)系式：

式中：Wc——洗滌水量，t/h；Qc——濕濾餅量流率，t/h；MNaCl——濕濾餅含NaCl率,%；MMgCl2——濕濾餅含MgCl2率,%；Tc——洗滌水量溫度,℃；0.296——溶解度系數(shù)；0.000 6——溫度系數(shù)1/℃。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

稱取等量粗鉀樣各取1 000 g，分別做四組平行洗滌實(shí)驗(yàn)。分別加入洗滌水量為粗鉀礦量0.15倍、0.2倍、0.25倍、0.3倍，再分別加入適量的調(diào)漿母液，將調(diào)漿濃度分別配制到60%、62%、65%、67%、70%，洗滌時(shí)間均為10 min。考察相近組成粗鉀在相同洗滌時(shí)間下，不同洗滌水量及不同的調(diào)漿濃度對(duì)洗滌效果的影響。

3.1 洗滌水量對(duì)洗滌效果的影響

洗滌淡水的作用是稀釋和溶解夾帶在粗鉀濾餅層中的NaCl、MgCl2雜質(zhì)，洗滌水量的大小直接影響到成品氯化鉀收率的高低，水量過小使洗滌不充分，造成品位降低；洗滌水量過大容易將大顆粒粗鉀溶解成小顆粒粗鉀，小顆粒粗鉀在離心機(jī)脫鹵工序極易穿濾，造成部分成品KCl的浪費(fèi)和設(shè)備的生產(chǎn)效率降低。圖2和圖3分別為不同洗滌水量對(duì)成品氯化鉀質(zhì)量和收率的影響。

由圖2、圖3分析可以看出：

(1)調(diào)漿濃度60%、62%、65%時(shí)，隨著礦水比的增加，KCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢。

(2)調(diào)漿濃度67%、70%時(shí)，礦水比0.15～0.25時(shí)，KCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢，礦水比0.25～0.30時(shí)，KCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢。

(3)礦水比0.15～0.2時(shí)，KCl氯化鉀產(chǎn)品品位均小于95%，不符合生產(chǎn)要求；礦水比0.2～0.30時(shí)，調(diào)漿濃度65%、67%、70%，KCl氯化鉀產(chǎn)品品位均<95%，不符合生產(chǎn)要求。

(4)調(diào)漿濃度60%、62%時(shí)，隨著礦水比增加，氯化鉀回收率降低，且調(diào)漿濃度62%回收率大于60%回收率。

3.2 洗滌濃度對(duì)洗滌效果的影響

調(diào)漿洗滌罐礦漿由粗鉀水平帶機(jī)脫鹵后的粗鉀、洗滌淡水和精鉀濃密機(jī)溢流母液調(diào)漿而成，其濃度的高低直接受工藝淡水的注水量和精鉀濃密機(jī)溢流母液來控制，而且調(diào)漿濃度的高低直接影響了后續(xù)精鉀脫鹵工序工藝指標(biāo)。因此再漿洗滌工序調(diào)漿濃度的高低或者合理的區(qū)間范圍對(duì)調(diào)漿漿洗滌工序至關(guān)重要。圖4和圖5分別為洗滌濃度對(duì)成品氯化鉀質(zhì)量和收率的影響。

由圖4、圖5分析可以看出：

(1)礦水比0.15時(shí)，氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量小于95%，不符合生產(chǎn)要求。

(2)礦水比0.25時(shí)，調(diào)漿濃度小于62%，氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢，調(diào)漿濃度大于62%，氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢。

(3)礦水比0.2、0.3時(shí)，隨著調(diào)漿濃度增加，氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈下降趨勢；且調(diào)漿濃度小于66%時(shí)，礦水比0.3時(shí)的氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于礦水比0.2時(shí)的氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(4)當(dāng)調(diào)漿濃度大于65%時(shí)，氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量小于95%，不符合生產(chǎn)要求。

(5)隨著調(diào)漿濃度的增加，氯化鉀產(chǎn)品回收率呈上升趨勢。調(diào)漿濃度小于67%時(shí)，礦水比0.15的氯化鉀產(chǎn)品回收率最高；調(diào)漿濃度大于67%時(shí)，礦水比為0.25的氯化鉀產(chǎn)品回收率最高，但其氯化鉀產(chǎn)品質(zhì)量小于95%，不符合生產(chǎn)要求。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

調(diào)漿洗滌工序工藝參數(shù)的控制對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的回收率和產(chǎn)品品位及天然氣的能耗有著重大的影響。因此，為了進(jìn)一步提高精細(xì)化生產(chǎn)水平，降低成本，節(jié)約能源，對(duì)針對(duì)調(diào)漿罐中調(diào)漿濃度和工藝淡水的控制和來完成洗滌工序的優(yōu)化，通過以上洗滌實(shí)驗(yàn)，保證成品質(zhì)量和成品氯化鉀收率，調(diào)漿濃度控制在62%，礦水比控制在0.25調(diào)漿工序氯化鉀產(chǎn)品的回收率最高，可以達(dá)到提高生產(chǎn)控制能力、產(chǎn)量和節(jié)約資源的目的。