鉀肥生產(chǎn)過程中氯化鉀收率的影響因素和提升要點(diǎn)

梁玉平

(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工程技術(shù)研究中心，青海 格爾木 816000)

反浮選—冷結(jié)晶生產(chǎn)氯化鉀的工藝過程主要包括浮選、結(jié)晶、再漿洗滌三個(gè)操作單元，三個(gè)操作單元都會(huì)造成不同程度的氯化鉀損失。其中，結(jié)晶過程的氯化鉀收率相對(duì)較低。

1 浮選單元氯化鉀損失分析

浮選單元將采礦系統(tǒng)輸送的原礦穩(wěn)流后加入浮選藥劑除去絕大部分雜質(zhì)NaCl并將低鈉光鹵石輸送至結(jié)晶單元。該單元作業(yè)過程中KCl損失點(diǎn)主要有3個(gè)，一是原礦振動(dòng)篩篩上物挾帶，原礦振動(dòng)篩的主要作用是過濾除去原礦中部分顆粒較大的NaCl及其它顆粒較大的固體雜質(zhì)，篩分過程中顆粒較大的光鹵石會(huì)隨篩上物被篩除，造成氯化鉀損失；二是濃密機(jī)(包括原礦濃密機(jī)和低鈉濃密機(jī))溢流浮選尾鹽挾帶，濃密機(jī)溢流中主要含有飽和鹵水和少量固相，液相及固相中挾帶部分氯化鉀，造成氯化鉀損失；三是尾鹽中絕大多數(shù)是浮選出來的氯化鈉顆粒，但也會(huì)不可避免地夾帶少量光鹵石。

1.1 原礦質(zhì)量影響

氯化鈉含量的影響。鈉浮選藥劑有一定的浮選能力且只能浮選一定粒徑范圍的NaCl顆粒。原礦中氯化鈉的含量控制不當(dāng)會(huì)造成浮選負(fù)荷增大(圖1、圖2)，有研究證明鈉浮選藥劑對(duì)粒度在0.2 mm～0.4 mm之間的光鹵石礦吸附效果最佳[2]。原礦中氯化鈉大量帶入造成浮選系統(tǒng)壓力增大，甚至對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成較大影響，圖1為挑取的部分時(shí)段，部分采區(qū)原礦中NaCl含量數(shù)據(jù)圖，在此時(shí)段中浮選收率明顯下降。

圖1 部分時(shí)段不同鹽田采出原礦中氯化鈉含量Fig.1 Content of NaCl in raw ore from different salt fields in some periods

圖2 部分時(shí)段浮選工段作業(yè)回收率Fig.2 Recovery rate of flotation section in partial period

大顆粒光鹵石占比影響。當(dāng)光鹵石礦粒度在0.8 mm以上的占比過大時(shí)，會(huì)增大原礦振動(dòng)篩的負(fù)荷同時(shí)造成篩上物中帶走大量的氯化鉀[2]。

1.2 浮選藥劑影響及浮選泡沫質(zhì)量影響

藥劑濃度影響。浮選藥劑的濃度在90%，礦漿濃度在35%時(shí)，氯化鈉捕收效果最好[3]。

浮選泡沫質(zhì)量影響。浮選泡沫中氯化鉀含量是控制氯化鉀損失率的要點(diǎn)之一。年生產(chǎn)能力為100萬t氯化鉀的裝置在生產(chǎn)過程中，浮選尾鹽瞬時(shí)流量可達(dá)到5 700 t/h，浮選尾鹽中氯化鉀含量每上升1%會(huì)造成氯化鉀損失量達(dá)57 t/h。

2 結(jié)晶單元氯化鉀損失分析

原礦經(jīng)浮選除去大部分NaCl后得到低鈉光鹵石，進(jìn)入結(jié)晶器對(duì)低鈉光鹵石再進(jìn)行分解結(jié)晶，除去氯化鎂后得到粗鉀產(chǎn)品。

影響結(jié)晶單元氯化鉀收率的主要因素有以下幾個(gè)方面。

2.1 低鈉光鹵石中氯化鈉殘留量影響

浮選后低鈉光鹵石中的氯化鈉很難再在后系統(tǒng)中除去，只有通過用淡水溶解的方法降低氯化鈉含量，但淡水的加入會(huì)造成大量氯化鉀固體被溶解至液相，造成氯化鉀損耗增大，氯化鉀收率大幅度下降。圖3為部分時(shí)段低鈉光鹵石中氯化鈉含量及加工系統(tǒng)氯化鉀收率對(duì)比圖。

圖3 低鈉光鹵石中氯化鈉含量及氯化鉀收率對(duì)比圖Fig.3 Comparison of sodium chloride content and potassium chloride yield in low sodium carnallite

2.2 分解結(jié)晶過程影響

分解結(jié)晶過程是氯化鉀加工最關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，是對(duì)氯化鉀收率影響最大的加工環(huán)節(jié)，然而多年來, 生產(chǎn)中主要是以得到產(chǎn)品為目的, 而對(duì)結(jié)晶過程考慮不多,因此，生產(chǎn)過程存在著回收率低, 產(chǎn)品質(zhì)量不高, 能耗高等問題。

對(duì)分解結(jié)晶過程影響主要因素有過飽和度、分解速率、成核速率等，可以通過增大進(jìn)料流量、調(diào)節(jié)分解液(MgCl2溶液)濃度等方式提高分解結(jié)晶作業(yè)過程收率。

實(shí)際生產(chǎn)過程主要控制指標(biāo)為分解液濃度(29.8 °Be′～31.5 °Be′)[5]。生產(chǎn)中要盡可能保證分解液濃度，過低會(huì)造成光鹵石分解不徹底，過高會(huì)易發(fā)生爆發(fā)成核現(xiàn)象，形成細(xì)小的氯化鉀顆粒，在洗滌過程中溶解到液相中，造成氯化鉀損失(圖4)。

圖4 部分時(shí)段分解結(jié)晶單元氯化鉀收率Fig.4 Potassium chloride yield of partial time decomposition crystallization unit

生產(chǎn)過程中，主要通過監(jiān)測進(jìn)礦量和漿料波美度來控制礦水比和出料流量來控制分解結(jié)晶效率。

3 再漿洗滌單元

再漿洗滌單元是將分解結(jié)晶后的漿料經(jīng)洗滌、離心分離后將得到的精鉀輸送至干燥包裝單元(干包車間)。再漿洗滌的主要作用是分解結(jié)晶未能在結(jié)晶罐中分解完全的部分光鹵石和用淡水溶解除去部分氯化鈉，提高精鉀產(chǎn)品質(zhì)量。

影響再漿洗滌作業(yè)收率的因素主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 再漿洗滌罐攪拌能力

通過再漿洗滌除去氯化鈉的過程中，要想除鈉效果更好且KCl損失降到最低，需要補(bǔ)充的非飽和溶液和漿料在更短時(shí)間內(nèi)充分接觸，所以必須保證再漿洗滌攪拌充分。

3.2 加水量對(duì)再漿洗滌的影響

已總結(jié)出洗滌加水量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，可以在粗鉀中NaCl、MgCl2含量變化時(shí)，可以在一定程度上及時(shí)、有效的調(diào)整洗水量，在保證鉀損失最少的情況下，實(shí)現(xiàn)氯化鉀的高產(chǎn)量和高質(zhì)量[6]。經(jīng)驗(yàn)公式為：洗水量%=3.15WNaCl%+1.8WMgCl2%再漿洗滌過程所加水為淡水，淡水在溶解NaCl、MgCl2的同時(shí)必然會(huì)溶解部分KCl，必須嚴(yán)格控制再漿洗滌過程中的加水量，否則會(huì)造成大量的KCl隨液相排出，造成KCl過量損失。

4 提升加工過程收率的要點(diǎn)

綜上所述，反浮選—冷結(jié)晶法生產(chǎn)氯化鉀加工過程中提升氯化鉀回收率的要點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

(1)原礦的質(zhì)量和流量穩(wěn)定。要盡可能保證從鹽田采出的礦的流量、質(zhì)量穩(wěn)定。穩(wěn)定的流量和質(zhì)量可以使得加工過程各個(gè)環(huán)節(jié)穩(wěn)定運(yùn)行，避免因浮選藥劑用量、加水量調(diào)整不及時(shí)造成的氯化鉀損失。

(2)浮選藥劑濃度、用量控制。必須嚴(yán)格控制浮選藥劑的用量和濃度，確保浮選作業(yè)最大限度地除去NaCl，減小后系統(tǒng)處理壓力。

(3)分解結(jié)晶過程分解液流量及濃度控制。分解結(jié)晶過程中必須將分解液的濃度控制在最佳范圍之內(nèi)，避免因光鹵石分解不徹底或形成過多氯化鉀細(xì)晶而造成氯化鉀收率降低。

(4)再漿洗滌過程淡水量控制。要嚴(yán)格控制淡水加入量，實(shí)時(shí)監(jiān)控粗鉀組分，及時(shí)調(diào)整淡水加入量。

5 結(jié)語

總之，必須要嚴(yán)格把控各個(gè)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，從技術(shù)上、管理上做到精細(xì)化生產(chǎn)管理，做到精益求精，才能將生產(chǎn)過程損耗降到最低，最大限度地提升氯化鉀收率，降低生產(chǎn)成本。