氯化鉀結(jié)塊的影響因素及應(yīng)對措施

宋安新，石學(xué)勇

（中國-阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇島 066003）

氯化鉀主要用作化肥及化學(xué)工業(yè)中各種鉀鹽的原料，90%以上用作鉀肥。作為生產(chǎn)復(fù)合肥的主要原料，氯化鉀結(jié)塊不僅影響其外觀質(zhì)量，同時(shí)給運(yùn)輸、銷售和使用帶來不便。因此，解決氯化鉀的結(jié)塊問題成為復(fù)合肥生產(chǎn)企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。筆者從氯化鉀結(jié)塊的機(jī)制、影響因素進(jìn)行分析，提出一系列的應(yīng)對措施，旨在為有效解決氯化鉀的結(jié)塊問題提供借鑒。

1 氯化鉀的結(jié)塊機(jī)制

目前公認(rèn)的無機(jī)鹽結(jié)塊理論主要有兩個(gè)，即晶體橋連理論和毛細(xì)管吸附理論。

1.1 晶體橋連理論

晶體橋連理論認(rèn)為，結(jié)塊主要是由內(nèi)在因素（無機(jī)鹽晶體的性質(zhì)、化學(xué)組成、粒度、粒度分布及幾何形狀等）和外界因素（溫度、濕度、壓力和雜質(zhì)等）的變化引起的。氯化鉀在干燥過程中游離水不斷從內(nèi)部向顆粒表面擴(kuò)散，導(dǎo)致在顆粒表面形成飽和溶液，在溫度變化時(shí)，形成過飽和溶液，析出晶體，顆粒之間的相互接觸點(diǎn)上形成晶橋，隨著時(shí)間的推移，晶粒黏結(jié)在一起，形成團(tuán)塊。

1.2 毛細(xì)管吸附理論

毛細(xì)管吸附理論認(rèn)為，由于微細(xì)晶粒間毛細(xì)管吸附力的存在，使毛細(xì)管彎月面上的飽和蒸氣壓低于外部的飽和蒸氣壓，這就為水蒸氣向晶粒間的擴(kuò)散提供了條件，使晶體易于吸潮，按照吸潮→顆粒表面溶解→水分蒸發(fā)晶體再析出→顆粒間橋接的順序進(jìn)行循環(huán)，最后形成團(tuán)塊。

2 氯化鉀結(jié)塊的主要影響因素

2.1 產(chǎn)品的水含量

氯化鉀的水含量在儲運(yùn)中對結(jié)塊的影響最大，水含量越高，氯化鉀中的液相量也越高，氯化鉀間的溶解再結(jié)晶越易進(jìn)行，結(jié)塊越嚴(yán)重。羅馬尼亞農(nóng)用氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定w（H2O）最高為2%，其他國家農(nóng)用氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定w（H2O）最高為1.0%。我國農(nóng)用氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)：優(yōu)等品w（H2O）≤2.0%，一等品w（H2O）≤4.0%，合格品w（H2O）≤6.0%。從中國-阿拉伯化肥有限公司采購的氯化鉀原料分析看，國外進(jìn)口的氯化鉀不存在結(jié)塊現(xiàn)象，而國產(chǎn)的氯化鉀部分存在結(jié)塊現(xiàn)象，因此，國產(chǎn)氯化鉀水含量比較高是其結(jié)塊的主要原因之一。

2.2 包裝溫度和大氣濕度

若包裝溫度過高，就容易發(fā)生產(chǎn)品結(jié)塊，這是因?yàn)榉柿蟽?nèi)部存在溫度和水分梯度，在溫度梯度的推動(dòng)下，氯化鉀在包裝后仍有少量水分由內(nèi)部向外部遷移，在密封的包裝空間內(nèi)，當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，這部分水汽就會凝結(jié)在氯化鉀表面，造成接觸點(diǎn)的部分溶解→結(jié)晶。對于散裝氯化鉀，在潮濕季節(jié)，當(dāng)其臨界吸濕點(diǎn)低于大氣濕度時(shí)，容易引起物料吸濕而造成結(jié)塊。

2.3 雜質(zhì)的影響

GB/T 6549—2011將氯化鉀產(chǎn)品分為兩類：Ⅰ類為工業(yè)用氯化鉀，Ⅱ類為農(nóng)用氯化鉀，除水分和氧化鉀含量外，農(nóng)用氯化鉀對雜質(zhì)鈣、鎂、鈉等無限量規(guī)定。方小永［1］認(rèn)為，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司的氯化鉀為冷結(jié)晶產(chǎn)品，產(chǎn)品中含有氯化鎂雜質(zhì)（w（MgCl2）0.5%），氯化鎂具有較高的吸濕性，易潮解，影響氯化鉀的結(jié)塊。梁富忠［2］認(rèn)為六水氯化鎂會加劇復(fù)合肥結(jié)塊，無水氯化鎂可改善結(jié)塊。所以，雜質(zhì)種類、含量、形態(tài)及結(jié)晶水的含量都會對氯化鉀結(jié)塊造成影響。

2.4 粒度的影響

物料顆粒的粒度越小，在儲運(yùn)過程中越容易在壓力作用下粘結(jié)，從而結(jié)塊。氯化鉀粒度過小，不僅易結(jié)塊，而且影響氯化鉀生產(chǎn)裝置的運(yùn)行，導(dǎo)致氯化鉀回收率低下［3］。尤金娜等［4］認(rèn)為：胺在氯化鉀結(jié)晶表面上分布時(shí)，胺薄膜的厚度隨著晶粒的減小而變薄。這就是說，隨著晶粒的減小，表面活性劑十八胺分子在結(jié)晶表面的附著量減少，從而導(dǎo)致結(jié)塊性增加，易粘結(jié)成團(tuán)塊。

2.5 儲運(yùn)時(shí)的堆積壓力

農(nóng)用氯化鉀產(chǎn)品外觀呈粉狀或流沙狀，顆粒比表面積越大，顆粒間接觸面越大，越容易結(jié)塊；若在重壓下儲運(yùn)，氯化鉀顆粒產(chǎn)生塑性變形。尤其是儲運(yùn)時(shí)間比較長，結(jié)塊更嚴(yán)重。

3 解決氯化鉀結(jié)塊的應(yīng)對措施

為最大限度地減少氯化鉀結(jié)塊，向用戶提供符合要求的流沙狀產(chǎn)品，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，通常在生產(chǎn)、包裝、儲運(yùn)過程中采取相應(yīng)的措施。

3.1 降低產(chǎn)品的水含量

筆者統(tǒng)計(jì)了中國-阿拉伯化肥有限公司從1998年至今購進(jìn)的粉狀氯化鉀產(chǎn)品，90%以上的批次氯化鉀w（H2O）在1.0%以下，其余部分w（H2O）在1.0% ～2.0%，個(gè)別批次在4.0%左右，結(jié)塊程度與水含量呈明顯的正相關(guān)。隨著水含量的增大，氯化鉀產(chǎn)品結(jié)塊傾向更加嚴(yán)重。因此，鉀肥生產(chǎn)企業(yè)一般通過兩級干燥來降低產(chǎn)品水含量（即兩級轉(zhuǎn)筒干燥或一級轉(zhuǎn)筒和一級流化床串聯(lián)［5］），使產(chǎn)品w（H2O）降至1.0%以下。

3.2 降低包裝溫度和空氣除濕

方小永［1］介紹，青海鹽湖鉀肥股份有限公司的氯化鉀產(chǎn)品經(jīng)過干燥后，直接進(jìn)行包裝，袋內(nèi)溫度在56 ～58 ℃，一定量的潮氣還未散盡，編織袋縫口后，物料堆放自然冷卻，潮氣降溫冷凝，導(dǎo)致氯化鉀晶體表面溶解、重結(jié)晶而結(jié)塊。筆者認(rèn)為可在干燥段后加一級冷卻段，降低物料溫度。有條件的企業(yè)也可以設(shè)置散裝庫，充分冷卻后再包裝或儲運(yùn)。這樣，就防止了氯化鉀因高溫包裝而形成結(jié)塊。氯化鉀在散裝儲存的過程中，最好向庫房內(nèi)鼓入干空氣或?qū)κ覂?nèi)空氣進(jìn)行除濕，防止產(chǎn)品因吸濕而結(jié)塊。

3.3 降低氯化鎂雜質(zhì)含量

氯化鎂（MgCl2·6H2O），易潮解，置于干燥空氣中會風(fēng)化而失去結(jié)晶水。在氯化鉀的生產(chǎn)過程中，干燥時(shí)氯化鎂失去結(jié)晶水，在潮濕的環(huán)境中氯化鎂吸潮形成結(jié)晶而結(jié)塊。因此，降低氯化鎂的含量能有效減少因氯化鎂引起的結(jié)塊現(xiàn)象發(fā)生。天津科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院陳俠等［6］認(rèn)為光鹵石在較佳的分解條件下（反應(yīng)溫度75 ℃，分解水量為1.1 倍理論水量），可減少固相中氯化鎂的含量。

3.4 增大結(jié)晶粒度

洪磊［3］認(rèn)為解決氯化鉀晶體細(xì)小問題，可用w（Mg2+）為4.5%～5.5%的不飽和母液替代工藝水進(jìn)行分解，通過控制光鹵石中氯化鎂的溶解速度，來扼制氯化鉀過飽和度，實(shí)現(xiàn)晶粒長大，大部分氯化鉀粒徑在0.15 ～0.20 mm，沒有小于0.074 mm的粒級。

3.5 降低堆包高度和存儲溫度

袋裝氯化鉀堆包層數(shù)越多，壓力越大，越容易導(dǎo)致結(jié)塊，因此，堆包高度應(yīng)盡可能控制在20層以下。在庫房內(nèi)儲存時(shí)，要遠(yuǎn)離高溫環(huán)境，有條件的企業(yè)可以進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，保證氯化鉀在低溫下儲存。

3.6 包覆防結(jié)塊劑

氯化鉀包覆防結(jié)塊劑的措施一般有3 種。一是添加惰性無機(jī)粉末（如滑石粉、高嶺土等），無機(jī)粉末具有較大的比表面積，能夠起到粒子間的隔離作用。該方法惰性粉末添加量通常在18% ～45%，添加量較大，若對氯化鉀純度要求較高時(shí)，該方法不適宜。二是在浮選工藝中添加16 ～18個(gè)碳的脂肪胺捕收劑，在氯化鉀晶體表面形成分子吸附，起到防結(jié)塊作用。三是添加表面活性劑類防結(jié)塊劑，防止氯化鉀結(jié)塊。添加位置可以在干燥機(jī)進(jìn)料端或出料端，也可以在傳送帶上。夏士明［7］使用含有尿素的脂肪胺水溶液作為氯化鉀防結(jié)塊添加劑，其最佳操作條件：溶液pH 4 ～6，操作溫度50 ～55 ℃，m（胺）∶m（尿素）為1∶4，胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，加入量為1 kg/t。趙彪等［8］用KF-862氯化鉀防結(jié)塊劑進(jìn)行了試驗(yàn)，安玉生等［9］用燕山大學(xué)開發(fā)的防結(jié)塊劑進(jìn)行了試驗(yàn)，均取得了較好的防結(jié)塊效果。

4 結(jié)束語

在實(shí)際生產(chǎn)中，影響氯化鉀結(jié)塊的因素很多，有原料因素、生產(chǎn)工藝技術(shù)因素、管理因素等。因此，解決結(jié)塊問題應(yīng)當(dāng)從各種因素逐一入手，逐一排查，逐一解決。要將原料的選取、生產(chǎn)工藝的優(yōu)化、設(shè)備的升級改造、防結(jié)塊劑的選用與儲存環(huán)境、儲存條件的規(guī)范等措施相結(jié)合，改善氯化鉀的外觀質(zhì)量和防結(jié)塊性能，提升企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力。