單位產(chǎn)量氯化鉀所需物料分析計算

于雪峰，馬 珍,屈小榮

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司,國家鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)研究中心,青海省鹽湖資源綜合利用重點實驗室,青海 格爾木 816000)

鹽湖按鹵水分類主要有三種，其中水化學(xué)成分分類是中國在鹽湖分類上應(yīng)用較廣。鹽湖按化學(xué)成分可分為碳酸鹽類型、硫酸鹽類型(包括硫酸鈉亞型和硫酸鎂亞型)和氯化物類型，察爾汗鹽湖屬于氯化物鹽湖。鹵水化學(xué)成分分類指明了湖水物理化學(xué)作用的特點和水鹽平衡體系。如果按鹽湖鹵水賦存狀態(tài)，鹽湖可分為鹵水湖、干鹽湖和沙下湖，察爾汗鹽湖就屬于沙下湖。

生產(chǎn)氯化鉀所需的含鈉光鹵石，是用察爾汗鹽湖晶間鹵水經(jīng)過分段曬制后產(chǎn)生的，為了確保氯化鉀的生產(chǎn)，鹽湖晶間鹵水經(jīng)過分段曬制后，先后析出氯化鈉、含鈉光鹵石，最后形成老鹵。文章主要對生產(chǎn)單位氯化鉀量時，所需的原鹵量、產(chǎn)生的光鹵石量、形成的老鹵量及鹽田面積進行了分析計算。

1 計算依據(jù)

(1)計算用Na+、K+、Mg2+∥Cl-—H2O四元水鹽體系15 ℃相平衡數(shù)據(jù)為鹽田物料平衡計算依據(jù)。

(2)淡水蒸發(fā)量以3 264 mm/a、降水量以18.77 mm/a(數(shù)據(jù)源自《察爾汗鹽湖氣象數(shù)據(jù)分析研究報告》)、鹽田滲漏量以0.3 mm/d計算。

(3)根據(jù)淡水蒸發(fā)量折算：原鹵蒸發(fā)量按1 004 mm/a(原鹵到成礦鹵水平均蒸發(fā)量為915 mm/a)，成礦鹵水蒸發(fā)量825 mm/a(成礦鹵水到老鹵平均蒸發(fā)量為705 mm/a)，老鹵蒸發(fā)量585 mm/a。

(4)需采鹵量以100萬t/a氯化鉀，產(chǎn)品質(zhì)量KCl≥96%(含水量0.8%)，氯化鉀折百為96萬t/a。加工廠選礦回收率63%計算，鹽田光鹵石需提供氯化鉀151萬t/a。

(5)計算公式：

鹵水比蒸發(fā)系數(shù)=(3 403.567-2 410.88×鹵水密度)/1 000；

鹵水蒸發(fā)量=淡水蒸發(fā)量×0.76×鹵水比蒸發(fā)系數(shù)-降雨量；

0.76為大面積鹽田系數(shù)。

計算過程是按各單元進出物料平衡進行計算。

(6)原鹵組分見表1，原鹵系統(tǒng)點組成見圖1。

表1 原鹵組成Tab.1 Components of raw brine

圖1 相圖中原鹵、成礦鹵水、母液系統(tǒng)點位Fig.1 Point positions of brine, ore-forming brine and mother liquor system in phase diagram

(7)擬定成礦鹵水、光鹵石、老鹵組分見表2。

表2 擬定成礦鹵水、光鹵石、老鹵組分Tab.2 Components of ore-forming brine, carnallite and old brine

2 鹽田計算

加工廠選礦回收率按63%計算，鹽田共需提供151萬t KCl,設(shè)定光鹵石中氯化鉀平均含量為18.22%，母液夾帶量按20%計，需要濕基光鹵石829萬t。計算時，以產(chǎn)品為基準，采用倒推計算。

(1)成礦鹵水曬制光鹵石鹽田面積計算見圖2、表3。

圖2 光鹵石鹽田物料流程示意圖Fig.2 Material flow diagram of carnallite salt field

表3 光鹵石鹽田物料及鹽田面積計算表Tab.3 Calculation table of carnallite salt field materials and area

(2)鈉鹽池曬制成礦鹵水鹽田面積計算見圖3、表4。

圖3 鈉鹽田物料流程示意圖Fig.3 Material flow diagram of sodium salt field

表4 鈉鹽田物料及鹽田面積計算表Tab.4 Calculation table of materials and area of sodium salt field

綜上，生產(chǎn)100萬t/a氯化鉀產(chǎn)品，需要原鹵8 844.34萬t；需要成礦鹵水6 367.3萬t；需要光鹵石829.64萬t(濕基)(663.72萬t(干基))；形成老鹵4 484.8萬t；需要鈉鹽田面積共需18.46 km2；光鹵石鹽田面積17.29 km2。

在實際生產(chǎn)中，為提高物料的回收利率用，加工車間的母液會返回鹽田繼續(xù)曬制光鹵石。

3 結(jié)果與討論

1)根據(jù)計算公式可以看出，影響鹽田生產(chǎn)效率的主要因素有：蒸發(fā)量、降水量、鹽田滲漏系統(tǒng)、及大面積系數(shù)的取值。所以，在實際生產(chǎn)中，為了準確測算鹽田光鹵石礦產(chǎn)量，對于蒸發(fā)量、降水量要做好日常監(jiān)測，并做好數(shù)據(jù)收集和總結(jié)。對于鹽田滲漏情況，在鹽田建設(shè)時，一定要按規(guī)范對鹽田池底、堤壩進行平整、碾壓，必要時要鋪設(shè)土工布或防滲膜，確保不會出現(xiàn)大的滲漏，大面積系數(shù)地方不同數(shù)值不同。在鹽田開放式曬礦過程中，影響計算準確性的因素較多，所以平時數(shù)據(jù)的監(jiān)測、收集和積累非常重要，大數(shù)據(jù)對取值的準確性起到修正作用。

2)根據(jù)計算，年產(chǎn)100萬t氯化鉀，共需要光鹵石鹽田面積在17 km2左右，鈉鹽田面積18 km2左右。因為生產(chǎn)中對成礦鹵水和老鹵的組分、比重有固定要求，在相同的氣相條件、滲漏等客觀條件下，固定的氯化鉀生產(chǎn)量所需要的光鹵石鹽田面積不會有太大波動。

3)結(jié)合實際生產(chǎn)可以發(fā)現(xiàn)，鈉鹽田面積大小會隨著原鹵組分變化和成礦鹵水需求量不同而有較大變化，當原鹵濃度較低時，需要蒸發(fā)的水量較大，所需的鹽田面積也會增大。