提高氯化鉀收率的新措施

王迪，陳世祥，張金娜

(天津長蘆海晶集團有限公司濱海新區(qū)第三分公司，天津300457)

近兩年來，天津長蘆海晶集團有限公司濱海新區(qū)第三分公司（以下簡稱第三分公司）針對氯化鉀產(chǎn)品生產(chǎn)過程中遇到的諸多問題，在原料、工藝、設(shè)備及管理制度等多方面進行了改進，從而一定程度上提高了氯化鉀產(chǎn)品的收率，本文主要介紹了在提高氯化鉀收率過程中所遇到的問題點及采取的措施。

1 限制氯化鉀收率的最主要原因分析

1.1 生產(chǎn)流程簡述

第三分公司氯化鉀的生產(chǎn)流程見圖1，采用兌鹵法生產(chǎn)氯化鉀，該工藝以鹽田苦鹵為原料，按一定比例摻兌生產(chǎn)過程中的提鉀母液(濃厚鹵),通過高溫濃縮及冷卻結(jié)晶, 得到中間產(chǎn)品光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)；再將光鹵石分解洗滌，制得產(chǎn)品氯化鉀。生產(chǎn)工藝流程分為兌鹵、蒸發(fā)、保溫沉降、冷卻結(jié)晶和分解洗滌等五個工序。通過用蒸汽加熱使鹵水蒸發(fā)濃縮，在蒸發(fā)出水份的同時，分離出氯化鈉、高溫鹽及光鹵石等固體，鹵水得到濃縮。氯化鈉以二效鹽形式出售，光鹵石生產(chǎn)氯化鉀，光鹵石母液（濃厚鹵）作為生產(chǎn)氯化鎂的原料生產(chǎn)六水氯化鎂。

圖1 氯化鉀生產(chǎn)工藝流程方框圖

1.2 影響收率主要原因分析

氯化鉀產(chǎn)品的收率受生產(chǎn)設(shè)備的運行效率、操作人員的能力水平、原料鹵水質(zhì)量及制度管控等多方面因素影響，本文針對第三分公司在氯化鉀生產(chǎn)過程中遇到的實際問題進行原因分析和討論。

1.2.1 原料鹵水質(zhì)量

氯化鉀生產(chǎn)的原料為苦鹵，主要含氯化鉀、氯化鎂、氯化鈉、硫酸鎂和硫酸鈣，其中氯化鉀和氯化鎂含量越高，對氯化鉀的生產(chǎn)越有利，由于第三分公司氯化鉀的生產(chǎn)采用兌鹵法，所以苦鹵中氯化鎂含量的高低對氯化鉀收率有著一定影響。第三分公司（原化工廠）2011 年苦鹵平均含氯化鉀30.65g/L，含氯化鎂164.65 g/L，2012 年苦鹵平均含氯化鉀30.28g/L，含氯化鎂161.28 g/L，2013 年苦鹵平均含氯化鉀30.49g/L，含氯化鎂162.38 g/L，根據(jù)復(fù)曬工區(qū)實際生產(chǎn)能力，鹵水質(zhì)量仍有進一步提升空間。

1.2.2 保溫沉降效果

保溫沉降器運行效果差，保溫沉降器沒有充分發(fā)揮對蒸發(fā)完成液的沉降分離作用，主要原因有兩點：一是沉降器的溢流圈水平度較差，澄清液在溢流時會偏向沉降器的一側(cè)，溢流面積不夠且偏流端的另一側(cè)積鹽嚴重。二是由于苦鹵質(zhì)量的提高，在蒸發(fā)工序操作不變的情況下，單位時間內(nèi)排出的蒸發(fā)完成液增多，進入到保溫沉降器的料液流速增大，現(xiàn)有的直徑15m 的保溫沉降器無法滿足正常的沉降過程。以上兩點導(dǎo)致溢流的清液中雜質(zhì)鹽含量大幅增加，降低光鹵石質(zhì)量，從而導(dǎo)致分解工序在光鹵石分解洗滌過程中要加入更多的水來溶解氯化鈉和一水硫酸鎂等雜質(zhì)鹽，分解洗滌加入的水越多，這一過程溶解損失的氯化鉀也就越多，從而降低了氯化鉀的收率。

1.2.3 高溫鹽中氯化鉀的回收

保溫沉降器在固液分離過程中，從沉降器錐底排出的高溫鹽中仍含有一定量的氯化鉀，該部分氯化鉀要通過過濾機進行過濾回收。高溫鹽中含鉀量過高或者過濾機收鹵效率低都會造成氯化鉀收率降低。由于過濾機濾餅吹松區(qū)由鼓風機產(chǎn)生的高壓吹風壓力不足，造成局部濾餅未完全脫落而形成往復(fù)吸濾，濾餅層結(jié)成較密集的濾層，不僅導(dǎo)致過濾機生產(chǎn)運行效率下降，同時也致使過濾阻力上升，吸濾效果下降，高溫鹽濾餅?zāi)敢汉浟繋Я吭龃?，影響了氯化鉀的總體收率。在濾餅吹松能力下降時，運行中需用白水或苦鹵來沖洗轉(zhuǎn)鼓表面，以達到降低過濾阻力的目的，導(dǎo)致回收液的濃度下降,增加了產(chǎn)品能耗。

1.2.4 副生鹵的回收

氯化鉀在生產(chǎn)過程中會通過重力沉降、離心脫鹵等多項工藝進行提純操作，產(chǎn)生的各種母液中還含有一定量的氯化鉀，需要對該部分母液進行回收，稱之為副生鹵。副生鹵的質(zhì)量、回收率以及回收效果在一定程度上也會影響氯化鉀的收率。第三分公司使用副生鹵沉降器對回收的副生鹵進行沉降分離，除去雜質(zhì)鹽，溢流的副生鹵清液在管道輸送過程中容易發(fā)生堵管現(xiàn)象，影響副生鹵的回收使用。

1.2.5 分解洗滌效率

光鹵石在冷卻結(jié)晶析出后，要在光鹵石沉降器中進行固液分離，沉降是否充分直接影響光鹵石的質(zhì)量以及分解洗滌的效率。由于蒸發(fā)工序蒸發(fā)完成液過料速度較快，造成光鹵石沉降時間較短，光鹵石沉降不充分，光鹵石離心機需連續(xù)運轉(zhuǎn)，但分離效率較低，產(chǎn)出的光鹵石質(zhì)量下降，分解洗滌過程中需要加較多的水來溶解雜質(zhì)氯化鈉和一水硫酸鎂，也會溶解掉一部分氯化鉀，造成氯化鉀收率下降，多加的水通過副生鹵回收的形式又重新回到蒸發(fā)工序兌鹵，增加了蒸發(fā)工序能耗。

2 提高氯化鉀收率的措施

2.1 提高進罐鹵水質(zhì)量

第三分公司復(fù)曬工區(qū)通過合理分配復(fù)曬鹵池，優(yōu)化鹵水調(diào)配，不斷提升鹵水質(zhì)，2013 年～2017 年，鹵水質(zhì)量穩(wěn)步提升，達到一個較高水平，具體含量見表1，氯化鉀、氯化鎂含量上升，氯化鈉含量降低，蒸發(fā)效率提高，氯化鉀收率得到提高。

表1 氯化鉀生產(chǎn)原料鹵水質(zhì)量

2.2 提高保溫沉降器運行效率

2.2.1 加強保溫沉降器溢流圈的清理

第三分公司保溫沉降器原溢流圈共有12 個人工清理孔，相鄰清理孔直徑間距較長，在正常生產(chǎn)過程中容易積鹽且不易清理，在苦鹵質(zhì)量提高，15m 保溫沉降器運行負荷不夠的情況下，積鹽的產(chǎn)生對氯化鉀收率的提高產(chǎn)生了不利影響。為解決此問題，采取的措施是將人工清理孔開孔數(shù)量加倍，減少積鹽清理死角。

2.2.2 保溫沉降器溢流圈找水平

找水平時，先通過在保溫沉降器內(nèi)灌滿水來模擬實際生產(chǎn)時物料對保溫沉降器承重鋼板的變形影響，減少出現(xiàn)空載找水平后，實際生產(chǎn)時溢流圈又偏流嚴重的情況。通過更加精準的溢流圈找水平，基本解決了保溫沉降器溢流圈的嚴重偏流問題，使得保溫沉降器能夠完全發(fā)揮沉降作用，減少了澄清液中雜質(zhì)鹽的含量，提高光鹵石質(zhì)量，提高了氯化鉀收率。

2.2.3 降低保溫沉降器的運行負荷

在苦鹵質(zhì)量提高的前提下，如果其他工藝條件不變，則第三分公司現(xiàn)有的保溫沉降器處于超負荷運行，蒸發(fā)完成液的流量和流速增大，料液在保溫沉降器內(nèi)停留時間過短，沉降不完全，雜質(zhì)鹽氯化鈉和一水硫酸鎂沒有充分析出。在無法增加保溫沉降器負荷能力的前提下，通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)工序排料量與沉降器的負荷能力相適應(yīng)的方法來解決這一問題。在保證料液循環(huán)量的情況下，主要采取的措施是降低蒸發(fā)工序用汽壓力，降低蒸發(fā)罐的蒸發(fā)強度，減少蒸發(fā)完成液數(shù)量，從而使得蒸發(fā)完成液能在保溫沉降器中充分沉降。在操作規(guī)程允許的前提下，根據(jù)當前苦鹵質(zhì)量的檢測報告，調(diào)整蒸汽壓力至0.50～0.55MPa，具體數(shù)值根據(jù)實際生產(chǎn)情況確定。

2.3 加強高溫鹽中氯化鉀的回收

解決過濾機吹松氣壓力不足的主要措施是將過濾機吹松氣由目前鼓風機提供改進為利用真空泵的一部分排空氣來提供，目前，SK-30A 水環(huán)式真空泵排氣量為27m3/min，完全能夠滿足過濾機的濾餅吹松要求，改造前氯化鉀高溫鹽含鉀量3%左右，提高濾餅吸濾效果后，含鉀量降低0.5%左右，從而提高了氯化鉀收率。

2.4 加強副生鹵中氯化鉀的回收

為徹底解決副生鹵在輸送中出現(xiàn)的堵管現(xiàn)象，提高副生鹵沉降器的運行效率，將原有副生鹵沉降器溢流圈排料管道改造為溢流槽，根據(jù)溢流液的流速及流量，合理規(guī)劃溢流槽下降角度和槽體大小，在解決了管道堵塞問題的前提下，方便了積鹽清理，保證了副生鹵的充分使用，從而提高了氯化鉀收率。

2.5 提高分解洗滌效率

提高光鹵石分解和粗鉀洗滌效率的主要措施是，在蒸發(fā)工序降負荷的前提下，充分保證光鹵石在光鹵石沉降器中的沉降時間，嚴格控制光鹵石離心機的開停車時間，避免光鹵石離心機連續(xù)運行處理光鹵石含量較低的稀料。同時嚴格控制控速結(jié)晶器的轉(zhuǎn)料時間，保證控速結(jié)晶內(nèi)的粗鉀結(jié)晶效果，提高了控速結(jié)晶器的運行效率，光鹵石分解及氯化鉀析出結(jié)晶的效果更好，雜質(zhì)鹽含量下降，粗鉀洗滌加水量減少，氯化鉀收率得到提高。

3 采取相關(guān)措施后的生產(chǎn)運行效果

采取了上述五個方面的相關(guān)措施后，通過實際生產(chǎn)運行情況的檢驗，第三分公司氯化鉀產(chǎn)品在產(chǎn)品單耗方面有所下降，日產(chǎn)量上有所提高，特別是在收率方面，第三分公司2015 年的氯化鉀收率為53.35%，在采取上述提高氯化鉀收率的措施后，2017 年氯化鉀收率提高至58.30%。