硝酸鉀工藝及復分解法的問題對策

馬鑰德(青海鹽湖元通鉀肥有限公司,青海 格爾木 816000)

我國是一個傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，具有悠久的農(nóng)耕歷史和文明。在漫長的歷史發(fā)展中，影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)能的因素很多，例如生產(chǎn)工具、優(yōu)良育種、土壤肥化等。

肥料是促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素，根據(jù)不同作物的需要，肥料的種類也千差萬別，根據(jù)所含有的主要成分不同，包括：氮肥、磷肥、鉀肥以及復合肥等；我國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，肥料的來源一度依賴“農(nóng)家肥”，屬于有機肥料的范疇，而化肥產(chǎn)品則是通過化學方法制造或者開采加工而成的，也被稱之為無機肥。對比而言，無機肥料中的成分單純，養(yǎng)分含量高，對農(nóng)作物的作用更加直接，能夠較大幅度地提升農(nóng)作物的產(chǎn)量，這也是化肥產(chǎn)品得到廣泛推廣的原因。

硝酸鉀是鉀肥的一種，也屬于無機肥料的范圍。根據(jù)農(nóng)作物的肥性需求，鉀肥是僅次于氮肥的一種元素，在農(nóng)作物生長過程中促進光合作用和產(chǎn)物的運輸，是很多農(nóng)作物不可或缺的肥料成分。其最典型的作用是抗倒伏、促進糖類和淀粉類生成、促進微量元素吸收等；目前用硝酸銨和氯化鉀采用復分解循環(huán)法生產(chǎn)硝酸鉀工藝是目前我國生產(chǎn)硝酸鉀的主要方法。

從工藝流程來說，循環(huán)母液Ⅱ中加入水進行混合，通過升溫之后與氯化鉀進行溶解，隨即產(chǎn)生復分解化學作用，析出硝酸鉀晶體；獲取硝酸鉀的方式是，通過離心機分離作用，得到母液Ⅰ以及硝酸鉀成品，隨后進入下一步的干燥環(huán)節(jié)。

目前，我國形成了相對成熟的硝酸鉀生產(chǎn)工藝和規(guī)模，復分解法操作下工藝簡單，便于掌握，因此企業(yè)的產(chǎn)能很大。但通過這一方式生產(chǎn)硝酸鉀過程中，還存在很多普遍性的問題，亟待解決。

1 復分解法生產(chǎn)硝酸鉀存在的問題

1.1 硝酸鉀結(jié)晶率低

硝酸鉀結(jié)晶率的高低意味著最終的產(chǎn)品產(chǎn)量，理論上說，母液Ⅱ析出的硝酸鉀晶體中，鉀離子的含量越高，結(jié)晶率就越高。而結(jié)晶率的高低與原料的配方比例、母液濃度、溫度、壓力以及工藝技術等都有關系。目前國內(nèi)最高的硝酸鉀結(jié)晶率可以實現(xiàn)60%的析出，而一般的企業(yè)中能夠?qū)崿F(xiàn)40%左右，就屬于是高產(chǎn)；由此可見，復分解工藝還存在很大的生產(chǎn)上升空間。

硝酸鉀結(jié)晶率低，不僅是對產(chǎn)量的影響，同時對母液的循環(huán)控制也是很不利的。由于缺乏量化標準和精確統(tǒng)計，循環(huán)中需要添加的原料無法把握，造成原材料消耗較多、成本高的特點；例如，氯化銨中會保留大量的鉀元素，蒸發(fā)水量大等。

1.2 硝酸鉀回收率低

要獲得較高的產(chǎn)能，提高硝酸鉀結(jié)晶率只是一方面，另一方面也要關注對硝酸鉀產(chǎn)品的回收，否則不僅產(chǎn)能低，還是對原材料的巨大浪費。

回收硝酸鉀的工藝主要有三種，分別是自然冷卻結(jié)晶工藝、真空冷卻結(jié)晶工藝和夾套冷卻結(jié)晶工藝（包括蛇套）。相對而言，自然冷卻結(jié)晶的方式可以提高硝酸鉀結(jié)晶的質(zhì)量，但是整個回收環(huán)節(jié)非常緩慢，同時需要很大的冷卻區(qū)域，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，同時在回收的過程中造成巨大的浪費，對環(huán)境的影響也很不利。

而真空冷卻的工藝不僅冷卻速度快，同時實現(xiàn)了環(huán)境保護的功能，具有回收率高、干凈清潔的特點。但是相對應的，真空冷卻工藝需要大量的設備投入，企業(yè)的一次性投資額很大，目前還不普及。

采用夾套冷卻結(jié)晶的工藝方式，是目前我國硝酸鉀生產(chǎn)回收的主要方式，但同樣存在缺點，如冷卻容積小、容易產(chǎn)生結(jié)垢、傳熱能力低、冷熱不均勻等情況。

2 復分解法生產(chǎn)硝酸鉀的解決對策

通過以上兩方面的問題分析，不難看出，我國硝酸鉀肥料在采用復分解法生產(chǎn)的過程中，主要的問題是產(chǎn)品形成和產(chǎn)品回收兩個環(huán)節(jié)。

首先，針對產(chǎn)品生產(chǎn)而言，關鍵的問題是要提高硝酸鉀晶體的析出能力，但由于涉及的因素過多，不是一蹴而就即可完成的。針對這一問題的解決，作者認為可以通過構(gòu)建合理的產(chǎn)能提升策略來完成。生產(chǎn)者可以根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝，以此兩方面作為基礎，通過不斷地微調(diào)母液中的成分含量、溫度、氣壓等指標，反復進行實驗，并將得到的數(shù)據(jù)進行分解、組合，從而尋求出最高的晶體析出率環(huán)境。

其次，針對產(chǎn)品的回收方面。硝酸鉀是一種化工產(chǎn)品，它的回收也應該符合化工產(chǎn)業(yè)的特點。通過引入電氣自動化技術，合理降低投入成本，實現(xiàn)現(xiàn)代化的回收作業(yè)；目前我國流行的三類回收方法中，夾套冷卻結(jié)晶工藝在投入和性能方面較為適中，以此為基礎展開研究，以復合型回收方式為方向，結(jié)合真空冷卻和自然冷卻的優(yōu)點來實現(xiàn)。

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