卜俊芬　湛留意　卢志斌

(化工部长沙设计研究院)



可溶性钾资源生产氯化钾工艺浅析

卜俊芬湛留意卢志斌

(化工部长沙设计研究院)

概述了利用可溶性钾资源生产氯化钾的几种工艺及其特点，并对形成一定生产规模的氯化钾生产工艺做了简述，以期为钾资源的开发方案研究与实践提供借鉴。

可溶性钾资源氯化钾生产工艺

钾资源可以分为可溶性钾资源和不可溶性固体钾资源[1]。由于经济和技术等原因，不可溶性钾资源的开发目前还处在试验研究或者中试阶段。

当前，生产氯化钾的原料主要是可溶性钾资源，除了少量采用海水外，钾石盐矿、硫酸盐钾矿、光卤石矿和混合盐矿等可溶性地表地下固体钾矿和地下卤水是生产氯化钾的主要原料[1]。

目前，国内外从含钾的卤水中提取氯化钾，首先是获得光卤石，再加工获得氯化钾。常用方法有冷分解—热溶重结晶法，冷分解—浮选法，溶解重结晶法，反浮选—冷结晶法，冷结晶—正浮选法等。本文将浅析这几种工艺的特点和优缺点。

1　主要生产工艺分析

1.1冷分解—洗涤法

20世纪30年代，以色列开发了冷分解—洗涤工艺，从死海海水中提取了氯化钾。该法是从液体钾盐矿中提钾的较原始工艺。此工艺主要是利用日晒过程中海水的液相组成基本处于稳定状态，容易控制不同的析盐阶段所析出盐的种类和品位，抛弃在光卤石刚析出阶段析出的高钠光卤石，留下后一阶段析出的光卤石，从而获得低钠光卤石。冷分解—洗涤法的主要工艺流程是通过盐田摊晒海水后获得低钠光卤石，低钠光卤石通过加入淡水分解后再通过分离、洗涤、干燥等工序得到产品氯化钾。

1.2冷分解—正浮选工艺

以色列在20世纪50年代开发出冷分解—正浮选工艺。死海工程公司于1953年成立，并据此建成了20万t/a氯化钾加工厂。青海盐湖集团于20世纪60年代采用此工艺建成了氯化钾生产厂。

冷分解—浮选工艺利用氯化镁和氯化钠均溶于水，分解后的固相中主要是含氯化钾和氯化钠的混盐，然后通过浮选获得氯化钾品位在70%～80%的浮选精矿，再通过搅拌洗涤除去剩余的氯化钠和氯化镁，干燥后产品中氯化钾纯度可达95%以上。

以色列开发的冷分解—正浮选法生产氯化钾的工艺是以盐田摊晒海水获得的光卤石为原料，加入淡水使光卤石分解完成后，再加入捕收剂盐酸十八胺进行浮选，浮选精矿加水洗涤，洗涤料浆脱水干燥后得到氯化钾产品。

青海盐湖集团生产氯化钾的工艺流程见图1。

图1　青海盐湖的冷分解—正浮选原则工艺流程

1.3热熔结晶法[2-3]

热熔结晶法以光卤石经冷分解脱镁后得到的人造钾石盐为原料，用加热到90 ℃的循环母液进行溶浸，氯化钾全部溶解于溶液中，绝大部分以固相存在的氯化钠经离心分离去除；澄清后的氯化钾饱和液经真空冷却结晶得到纯度超过95%的成品氯化钾，去除的氯化钠中氯化钾含量小于2%。

死海工程公司1964年建立的氯化钾工厂，采用热熔结晶法。约旦阿拉伯钾碱公司也建立了年产120万t的热熔法工厂。该法氯化钾回收率高，粒度粗，产品质量不受光卤石品位影响，但能耗较高，设备腐蚀严重。由于该法所生产的产品质量好，在国际市场具有较强的竞争力。

1.4冷分解—结晶工艺

冷分解—结晶工艺主要通过改善光卤石分解、结晶过程中氯化钾的分解及结晶条件，使氯化钾晶体颗粒可在常温下长大。光卤石分解结晶脱镁后，加水洗涤直接得到结晶的氯化钾产品。该产品具有质量好、能耗及成本低等优点，是一种比较有前途的加工工艺。但光卤石的原矿品位对氯化钾的回收率和产品质量影响显著，低品位光卤石矿需经过富集处理才能采用冷结晶工艺加工。

1.5反浮选—冷结晶工艺

反浮选—冷结晶工艺[4-5]是死海工程公司1979年开发出的。该工艺中除了干燥工序，其他工序均可以在室温下进行，因此，生产能耗显著降低。青海盐湖百万吨项目采用了该工艺，以盐田摊晒卤水获得的光卤石矿为原料，再通过反浮选工艺去除其中粒度较细的NaCl ,得到的低钠光卤石NaCl含量小于6%。冷结晶在常温下控制低钠光卤石的分解速度，控制液相中KCl的浓度，降低KCl成核速率，延长晶体在结晶器中的停留时间，改善了KCl结晶条件，得到粒度较粗( ≥0.2 mm) 的KCl产品[6]。该工艺的主要特点是产品质量和回收率较高，且粒度粗，易干燥；缺点是操作控制条件比较严格，工艺流程也较复杂。反浮选—冷结晶原则工艺流程见图2。

图2　青海盐湖集团反浮选—冷结晶原则工艺流程

1.6冷结晶—正浮选工艺

由于冷结晶技术在冷结晶—正浮选联合流程中被采用，因而可得到粒度较粗的氯化钾产品，既有利于氯化钾的过滤和干燥，也有利于提高氯化钾的回收率和纯度。与单纯的冷结晶工艺对比，对光卤石原矿性质的要求有所降低。冷结晶—正浮选工艺综合了2种工艺的长处，弥补了互相的不足。虽然冷结晶—浮选联合流程比浮选法的投资有所增加，但是该工艺节省了分离、干燥的能耗，产品成本也较低。该工艺主要有冷分解结晶工序、细晶消除工序、粗钾浮选工序及精矿洗涤与干燥工序。

冷分解—浮选工艺中，原料光卤石溶解的同时也存在着氯化钾的结晶过程，在此过程中需要很好地控制氯化钾的晶核形成条件，尽可能得到粒度较粗的氯化钾晶粒，这就要求光卤石的溶解速度不要太快，否则会导致液相中氯化钾的过饱和，形成大量氯化钾细晶。氯化钾细晶从结晶器沉降区排出，经洗涤和溶解工序，细晶消除，母液返回至结晶器作为光卤石的分解液，粒度较粗部分即为粗钾。粗钾以长链脂肪胺为捕收剂，浮选得到粗钾产品，经过滤、洗涤、干燥等工序得到氯化钾成品[7]。

2　讨　论

(1)提钾原料性质不同，所采用的提钾工艺应有所差异；即便是相同的原料，提钾工艺不同，氯化钾产品的品位、回收率以及生产成本等自然也不同，同时，每种方法均有各自的优缺点。

(2)冷分解—浮选法得到的氯化钾产品粒度细，平均粒度为170目左右[8]，这使得离心脱水滤饼含湿量较高，增加后续干燥作业的能耗。

(3)反浮选—冷结晶工艺生产的氯化钾产品质量高，可以达到95%以上，结晶出的氯化钾粒度可达0.2 mm以上[9]，但该工艺较复杂，操作较困难，氯化钾结晶系统较难控制，并且对原矿的矿物特性要求较高，对原矿性质有较强的依赖性。

(4)冷结晶—正浮选工艺优于冷分解—正浮选工艺，克服了冷分解—正浮选工艺所得氯化钾产品粒度细的缺点，使氯化钾的质量和回收率都有所提高，但该工艺还不完善，例如结晶器的结构形式对产品的影响，较大颗粒氯化钾浮选较困难等。

(5)热溶结晶工艺得到的氯化钾颗粒纯度高，且粒度又粗又均匀，因而可获得纯度高达98%的氯化钾产品，并且钾的回收率较高。对处理含泥沙量高的钾石盐地下固体矿比较有效，同时设备投资少，但是单位产品能耗高，设备腐蚀较严重，工艺操作较复杂，在能源较低廉的地区可以选择性推广使用。

(6)冷分解洗涤法由于工艺简单，钾回收率低，导致资源的高度浪费。因此，该工艺目前已被淘汰。

3　结　论

虽然生产氯化钾的工艺多种多样，但每种方法各有千秋，在确定生产工艺时，要综合考虑资源情况，当地的能源、水资源情况等，以及氯化钾生产过程中的其他影响因素，选用氯化钾产品质量和回收率高、生产成本低的工艺，充分提高钾资源的利用率，减少钾资源浪费。

[1]郝丽芳,安莲英.我国钾资源的现状和前景[J].海湖盐与化工，2002(5)：1-3.

[2]王懿平.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[J].2000(2):23-25.

[3]张守斌.利用热熔结晶技术生产钾肥的新工艺[J].盐业与化工，2009(6):51-52.

[4]蔡生吉,马国华,屈亚林.用盐湖卤水生产氯化钾反浮选冷结晶工艺流程[J].无机盐化工，2005(5):10-11.

[5]方勒升,王庆生.反浮选—冷结晶生产氯化钾工艺过程的优化[J].无机盐化工，2001(5)：32-33.

[6]李江涛,王静康.卤水提钾技术研究进展[M].天津：中国化工学会，2006.

[7]钱晓杨.冷结晶—浮选法由光卤石中提氯化钾[J].海湖盐与化工，1995(3):17-18.

[8]苏静.钾肥生产工艺及其发展[J].化学工程与装备，2012(7):134-135.

[9]王冀锋,王红霞.盐湖钾资源开发工艺研究进展[J].广东化工，2013(13):98-99.

2016-06-26)

卜俊芬(1983—)，女，工程师，硕士，410116 湖南省长沙市雨花区洞井铺洞株路6#。