雷炳莲，陈美岭

(青海盐湖工业股份有限公司，国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心，青海省盐湖资源综合利用重点实验室，青海 格尔木 816099)

1 前言

青海盐湖工业股份有限公司(以下简称“公司”)是我国最大的钾肥生产基地，现有500万t/a钾肥生产能力，拥有多套氯化钾生产线。氯化钾生产工艺不同，其能源消耗情况也不尽相同。随着国内市场对于氯化钾产品需求的增长，氯化钾产能和产量迅速增加。氯化钾生产技术装备水平和能源利用效率参差不齐，节能形式严峻，因此，如何提升能源使用率，并提高公司能源使用管理水平，促进公司绿色低碳健康发展势在必行。

2 氯化钾生产工艺技术概述

公司以卤水为原料生产氯化钾的方法主要有四种：一是以旱采盐湖光卤石为原料的冷结晶正浮选法；二是以深水盐田光卤石为原料的反浮选冷结晶法,三是以分解液为原料的兑卤冷结晶法；四是将钾石盐矿用循环母液加热到90 ℃以上进行溶浸，氯化钾全部溶解于溶液中，绝大部分的氯化钠仍以固体存在，经离心分离后除去；澄清的氯化钾饱和液经真空冷却结晶出氯化钾产品的氯化钾热溶结晶法。

2.1 冷结晶—正浮选工艺

冷结晶—正浮选工艺是在冷分解—正浮选工艺的基础上发展而来的，该工艺的主要适用对象是旱采光卤石原矿。其基本流程如下：原矿经加矿装置通过皮带进入破碎机，将其中大块原矿破碎，使整体粒度处于2 cm以下；然后通过皮带进入结晶器，在结晶器中与淡水、精钾母液、尾盐水在搅拌的作用下混合、分解、结晶，得到的固相为人造钾石盐的料浆；料浆通过渣浆泵送至调和槽，在调和槽与盐酸十八胺2#油等药剂混合均匀后进入浮选装置，通过浮选装置将人造钾石盐中的氯化钾与氯化钠初步分离，氯化钾(夹带部分氯化钠)以泡沫形式处于浮选机表层被刮出，氯化钠(包含部分未被浮选起的氯化钾)则随着浮选机底流排出系统；泡沫形式的氯化钾经带机脱去夹带母液，即为粗钾滤饼；粗钾滤饼进入再浆洗涤槽与淡水在搅拌的作用下成为料浆，在该过程中粗钾滤饼夹带的大部分固相氯化钠转入液相，被称为再浆洗涤；再浆洗涤料浆经离心机脱去液相，即可得到离心成品；离心成品再经干燥、包装得到最终产品。

2.2 反浮选—冷结晶工艺

反浮选—冷结晶生产工艺原卤通过输卤泵站将卤水引入钠盐池，使其蒸发至接近光卤石饱和点，导入调节池；继续摊晒达到光卤石饱和点后，导入光卤石池析出光卤石矿，用水采船将光卤石池中的光卤石矿采集输送至原矿振动筛，经筛选后的光卤石矿送入原矿浓密机，经浓缩后输送到浮选生产工序进行除钠，浮选后的低钠光卤石矿浆经浓缩后进行固液分离，把固相低钠光卤石送至冷结晶工序，将低钠光卤石进行分解、结晶，得到品位较高的粗钾，粗钾经调浆洗涤工序精制后，得到高品位氯化钾，最后到烘干系统、包装。

2.3 热溶—结晶法工艺

盐田光卤石矿经由机械采收和汽车运输到加工厂原矿堆场堆放，光卤石矿再经运输车运至原矿给料仓，螺旋给料机给料，由皮带运输机运至立轴锥式破碎机进行破碎，破碎后的光卤石矿由皮带运输机送至分解槽在常温下溶解，经水平带式过滤机固液分离后，液相通过输卤渠送至盐田，固相人造钾石盐由皮带运输机经计量后输送至一级热溶槽中，按比例加入混合母液进行溶解。从热溶槽溢流出来的料浆流入浓密机中沉降增稠，浓密机中物料温度保持在93 ℃±2 ℃，溢流流入精钾液槽，用离心泵定量地输送至结晶器真空冷却结晶。浓密机底流料浆经渣浆泵输送至旋流分离器进行固液分离，含固态氯化钠渣浆流入盐渣高位槽，再自流入离心机进行分离，盐渣经洗涤后由皮带输送机输出装车、外运堆放。旋流分离器清液、洗涤母液、离心母液与换热后的精钾母液和水并入离心母液中间槽形成混合母液，经换热器升温至98 ℃后送至一级热溶槽中热溶。结晶器采用三台串联，来自精钾液槽的氯化钾饱和母液加至一级结晶器，每级结晶都出料、料浆从底部排出，和清液一起进入二级结晶器，经过再次降温后，进入三级结晶器，三级结晶器的上部溢流进入低温循环母液槽。晶浆输送至旋流分离器中，经浓缩增稠后，旋流分离器的轻相和离心机液相一起进入低温循环母液槽，用离心泵输送至二级结晶器顶部进行逆流冷却，回收余热后进入二级热井，再用热井泵输送至一级结晶器顶部进行逆流冷却，回收余热后进入一级热井，用一级热井泵输送至母液加热器升温后进入热溶槽溶解钾石盐矿。旋流分离器重相进去成品中间槽，自流至成品离心机，经固液分离后，湿氯化钾产品由皮带输送机输送至干燥包装。

2.4 兑卤—冷结晶工艺

使钾肥生产流程本身产生的分解液和尾盐水用泵打入E点(氯化钾、氯化钠和光卤石共饱)池，摊晒至氯化钠、氯化钾、光卤石共饱，同时将老卤引入老卤池摊晒至接近饱和且氯化钠与光卤石共饱和(F点母液池)。

将E、F卤水用泵按比例泵入卤水反应器中开始兑卤，析出光卤石和少量的氯化钠，经溢流增浓并排出部分细晶氯化钠后，底流泵入浓密机进行浓密，溢流和兑卤器的溢流泵入盐田摊晒二段光卤石，底流泵入半成品高位槽，其浓度为40%～50%，由半成品高位槽给半成品离心机供料进行脱水不，母液返回浓密机，回收穿滤部分的光卤石，脱水后得到中间产品低钠光卤石。用低钠光卤石和M12母液(高镁母液)按比例调浆，调桨后泵入结晶器进行冷分解结晶，溢流分解液排入E点母液池循环使用，底流泵入浓密机浓缩，浓密机溢流液导入E点母液池摊晒循环使用，底流固液比达到25%左右时通过高位槽进入产品离心机，脱水后得到湿氯化钾，干燥包装得到成品氯化钾。

3 现有能耗计算方法

3.1 氯化钾综合能耗计算

氯化钾综合能耗就是企业在报告期内生产氯化钾产品的生产活动总用能量。包括生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的各种能源消耗量，不包括与生产无关的用于生活目的的能源、基建用能、外销能源和回收自用的能源。

氯化钾产品的综合能耗按公式(1)计算：

E=Ezi+Eji

(1)

式中：E——氯化钾产品的综合能耗，吨标准煤；Ezi——氯化钾产品的直接综合能耗，吨标准煤；Eji——氯化钾产品的间接综合能耗，吨标准煤。

3.2 氯化钾单位产量综合能耗

氯化钾单位产量综合能耗按(2)式计算：

(2)

式中：Ee——氯化钾单位产量综合能耗，千克标准煤/t；M——氯化钾产品产量，t。

4 氯化钾产品单位产量综合能耗数据分析

4.1 氯化钾产品单位产量综合能耗现状

随着盐湖资源开采量的规模化和集约化，察尔汗盐湖钾矿资源中的晶间卤水逐年下降和减少，公司为了合理开采钾资源，提高资源利用率，采用了“固液转化、驱动开采、循环利用”的固液转化专有技术，并通过挖潜扩能，进一步提高了生产产能。

随着公司氯化钾产量的不断提高，氯化钾生产能源消费也逐年提高。表1和表2分别反映了公司四种工艺氯化钾单位产品综合能耗和各类能源使用在综合能耗中的占比变化。由表1可以看出2017年～2020年公司氯化钾产品单位产品综合能耗除兑卤工艺外大致逐年上升。从表2可以看出天然气、煤、蒸汽的用量逐年上升，其中煤和蒸汽的消耗量上升幅度更大。

表1 2017年～2020年四种工艺单位产品综合能耗Tab.1 Comprehensive energy consumption per unit product of four processes in 2017～2020

表2 2017年～2020年四种工艺能源消费占比Tab.2 Proportion of energy consumption of four processes in 2017～2020 %

4.2 氯化钾产品单位产量综合能耗分析

(1)由于近年来察尔汗矿区开采的卤水主要以低品位固体钾矿固液转化的卤水为主，卤水卤质较晶间卤水卤质发生了较大的变化：一是卤水中的氯化钾含量由最初2.8%以上到固液转化后卤水中氯化钾含量1.6%出现逐年下降趋势；二是卤水中的氯化钠含量由最初4%以下上升到固液转化后氯化钠含量8%左右；由于卤水中氯化钾含量的下降和氯化钠含量的上升导致企业生产难度进一步加大，最终使得氯化钾产品单位产品综合能耗上升。

(2)氯化钾生产装置涉及多台套机电设备，导致电能消耗量过高。随着资源含量的变化，机电类设备的运转也随之加大了运转率，电能消耗也成上升趋势。

(3)为进一步提升产品品质，公司在氯化钾产品出厂水分上加大研究力度，将水分含量由原来小于2%降至小于0.5%，期间，产品干燥系统天然气、煤、蒸汽使用量上升，进一步加大了能耗。

(4)相比较而言，兑卤工艺能耗有所下降，主要原因在于氯化钾产品主含量(K2O)由60%提升至62%，天然气用量减少。但该工艺产能低，非公司主要生产工艺技术。

5 对策措施及建议

1)加强矿区卤水资源动态监测，通过资源高效利用及绿色溶矿技术等开采技术的研究，构建智慧盐湖体系，结合资源可持续利用发展规划，以打造世界级盐湖产业基地为依托，进一步落实资源开采和利用效率，科学合理地控制能源消费，实现节能降耗管理目标。

2)加快先进工业节能技术的应用，建立节能技术产业示范线。学习借鉴国内外节能减排先进技术、经验和思路，加强节能共性技术问题研究和先进节能技术研究应用，采用高新节能技术改造传统高耗能产业工艺设备。

3)加大科技创新力度，加大节能技术研发和应用推广资金投入，逐步增加节能技术研发资金投入比重。采取“以奖代补”、“以奖促补”方式，抓好技改项目的实施，加快对落后技术设备的技术改造，逐步淘汰高耗能落后机电设备，提升机电设备运行效率，降低电能消耗。

4)进一步落实能源管理体系ISO 50001要求，创新管制机制，提升公司全员节能意识，形成全员节能降耗的良好范围，加快节能减排技术服务体系建设，对企业应用大、节能潜力大、需求带动效应明显的，加快其相关技术的研发和应用及推广，打造公司节能降耗新的制高点。

5)积极探索节能降耗新途径，建立节能技术产业化示范线。如通过加大公司电力系统的优化升级，减少电力系统线损等，从各能源消耗点着手，优化升级现有管理措施。

6)依托区域内新能源、新材料发展规划，推动光电、风电、清洁能源等新能源就地消耗和产能转化，降低能源消耗，推动绿色制造。