5.7.1 转筒干燥器概述................................................................................................................................................. 48 5.7.2 转筒的直径D .................................................................................................................................................... 49 5.7.3 容积传热系数?a............................................................................................................................................... 49 5.7.4 转筒长度Z .......................................................................................................................................................... 49 5.7.5 转筒的转速n和斜率S的选择...................................................................................................................... 51 5.7.6 停留时间?.......................................................................................................................................................... 52 5.7.7 填充率检验.......................................................................................................................................................... 52 5.8 旋风除尘器 .................................................................................................................................................................. 52 设计总结................................................................................................................................................................................... 55 参考文献................................................................................................................................................................................... 57 致 谢 ....................................................................................................................................................................................... 59 附 录 ....................................................................................................................................................................................... 61 附 图 ....................................................................................................................................................................................... 63
II 化工学院盐湖系
1.总论 1总 论
1.1 概述
目前，世界钾盐年产量在3.0×10t以上，其中95% 以上用作肥料，其次用于制取各种化工产品及中间产品。
钾盐的利用和生产已有较长的历史。人们很早就利用草木灰肥田。1861年，在德国的施塔斯福特建立了世界上第一座钾肥厂，20世纪初世界各地相继发现钾矿并开始大规模生产钾盐。我国在20世纪30年代未开始从海盐苦卤中提取氯化钾，后又以盐湖卤水矿生产氯化钾。其工艺有兑卤法，正浮选法及反浮选法等。
我国是一个拥有13亿人口的农业大国，钾肥是农业三大肥料之一，对绝大多数作物都有明显的增产效果。随着中国农业的快速发展，对钾肥的需求量不断增加。我国已成为世界第二大钾肥消费国和进口国，巨大的供给缺口预示着中国需要大力发展钾肥行业。
据统计表明，2008年中国氯化钾进口价格上涨400美元(吨价)，达到565美元。加拿大钾肥公司2008年向中国供应的钾肥每吨提高400美元。而美盛公司对中国的钾肥价格则达到了576美元。国产钾肥满足率仅占15%左右，每年进口钾肥(折K2O)400万吨以上，钾肥供给不足与耕地普遍缺钾之间的矛盾十分突出。2008年由于国际氯化钾价格的上扬导致国内钾肥市场价格一路走高，这无疑降低了我国农作物产量和品质，对我国农业和国民经济的高效发展产生了很大影响。
在发现罗布泊钾盐矿床以前，我国钾资源保有储量4.57亿吨，仅占世界储量的2.6%。全国共有可经济利用的矿床13个，保有储量仅1.64亿吨(KCl)。钾资源主要分布在青海省察尔汗盐湖，其储量约占全国的97%，其表面储量约1.45亿吨，工业储量达0.97亿吨，大规模的开发该盐湖生产氯化钾，不但可以缓解国内钾肥市场的供需矛盾，同时可以节省大量外汇。
钾肥主要指氯化钾和硫酸钾，属酸型肥料。从全国使用钾肥的现状可知氯化钾用量最大，钾肥的生产工艺有多种，如溶解结晶法、浮选法、重力选法及静电分选法。目前国内盐田生产氯化钾的主要方法有正浮选法、反浮选法及兑卤法。而“冷分解—正浮选—洗涤法”是其中的一种传统工艺。该法生产氯化钾的历史从上世纪三十年代开始，因其工艺过程自始至终在常温下进行，工艺条件温和，所以几十年来得到了长足的发展。该法生产的钾肥产量约占全球产量的55%，我国前几年氯化钾产量的绝大部分源于该法生产。
受资源条件的限制，我国上规模的氯化钾肥料生产厂主要集中在青海察尔汗地区，发展较为缓慢。目前尚处在起步阶段，其需求量与我国现代农业的需求量相差很远，供求矛盾十分突出。因此，立足本国的钾盐资源，因地制宜，寻求好的氯化钾生产方法是很有意义的
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1.1.1 氯化钾的物理化学性质
氯化钾是一种白色或暗白色的立方形结晶，类似于食盐，味极咸，无臭无毒。 氯化钾化学分子式是KCl，分子量为74.55g/mol； 密度：1987kg/m (25℃)； 熔点：776 ℃； 热容：50877kJ?kmol?1?13?K；
硬度：2.0(矿物)；
溶解热(吸热)：247.337kJ/kg(溶解于无限多kg水中)；
化工学院盐湖系
1
青海大学本科毕业设计:“冷分解—正浮选—洗涤法”年产五万吨氯化钾的工艺初步设计（察尔汗地区，15℃） 晶系：属立方晶系，轴角?????，轴长X?Y?Z； 纯度：纯品氯化钾中氧化钾含量为63.09%； 溶解度：在水中溶解度随温度的升高而迅速增加。 氯化钾在水中的溶解度见下表1—1。
表1－1
温度／℃
溶解度／(克／100克水)
0 27.6
10 31.0
20 34.0
30 37.0
40 40.0
60 45.5
80 51.1
100 56.7
0℃时每100克水中能溶解27.6克氯化钾，100℃时为56.7克。通常可利用溶解度随温度变化的特性，把氯化钾和其他盐类分开，制得高品位的氯化钾。
在大多数国家，用作肥料的氯化钾，其中氧化钾的含量一般是(58～60)%。由溶解结晶法和浮选法制得的氯化钾产品一般成晶粒状，粒子的直径分别小于(0.75～0.15)毫米。由浮选法制得的氯化钾呈粉红色到红色，而溶解结晶法制得的产品为白色。为了降低氯化钾的结块性，有时在成品中加入少量的脂肪胺。除了细结晶的产品外，还有大结晶(0.42～1.6)毫米和颗粒状(0.17～0.3)毫米的产品。氯化钾易溶于水，微溶于乙醇和甘油，不溶于浓盐酸、乙醚和丙酮。有吸湿性、易结块。
1.1.2 氯化钾的用途及钾肥的市场需求
氯化钾的用途是相当广泛的， 氯化钾主要是用作肥料，其次氯化钾可作为制造各种钾盐的化工原料，如氢氧化钾、氯化钾、高锰酸钾、碳酸钾、重铬酸钾、硫酸钾及硝酸钾等。氯化钾是电解氯化镁制取金属镁时的助溶剂。在军事上，氯化钾可做消焰剂；在医药上用作利尿剂，并可代替氯化钠作低钠盐，能其降低血压的作用；在冶金工业上，还可用于金属的淬火；在油田上可用作固井剂。此外，在电镀及照相等领域，均需氯化钾。
全球钾盐产品的95%应用于农肥。结合土壤、气候条件和作物种类，按比例施用氮磷钾肥，对提高农作物单位面积的产量是非常重要的。通常按N:P2O5:K2O来计算化肥中的有效成分含量，目前我国的施肥比例大约是1：0.28：0.1，而同期世界比例是1：0.47：0.4，可见我国的钾肥施用比例明显偏低，这充分说明了我国对钾肥的需求量还很大。
我国是一个农业大国，每年所需的钾肥数量很大，但是，我国钾肥储量资源较为贫乏，除我国每年生产的钾肥外，还需要进口大量的氯化钾。因此，立足本国钾盐资源，因地制宜，寻求好的氯化钾生产方法是很有意义的。我国钾矿以卤水钾矿为主，固体钾盐少，与世界钾盐相反，我国卤水钾矿占总量的98%以上，固体钾盐仅占2%左右。我国钾资源的开发利用对象主要为卤水钾资源，其绝大部分集中分布在青海省柴达木盆地。
在农业上，钾元素是植物生长过程中所必须的三大元素之一，钾元素对调节植物体内的生命过程具有很大的作用，它有利于改善植物体内水分的吸收状况，糖类的合成和转移，特别有利于淀粉的积累。使用钾肥能够有效提高农作物的产量和品质。如能促使水稻的谷粒饱满，马铃薯、甘薯的薯块增大，麻的纤维拉力增强。茶叶、烟草的品质提高，甘蔗、菠萝以及柑类果树的味道鲜甜等。为此，要对这类作物施用更多的钾肥。钾还可以促进农作物茎根健壮，不易倒伏，增强作物的抗旱、抗寒、抗病能力。与磷相比，土壤中含钾量比较丰富，但其中能被植物所吸收的钾较少。作物中的钾能够促使所吸收的氮很好地转化为蛋白质。因此，随着氮肥、磷肥施用量的增加，钾肥的施用量也需相应地增加。
随着现代工农业科学技术的迅速发展，大力生产氯化钾，具有非常重要的意义。
1.1.3 氯化钾的工业质量标准
现在氯化钾的质量标准执行GB6549－1996，其技术要求为：
2 化工学院盐湖系
1.总论 感官指标为：白色或暗白色的细小结晶。 化学指标见表1－2。
表1－2 氯化钾质量标准(GB6549?1996)
指 标
项目
Ⅰ类 62.0 2.0
)<
Ⅱ类
优等品 60.0 2.0 0.4 — — 2.0 0.3
一等品 59.0 2.0 — 0.5 0.4 — —
合格品 57.0 2.0 — 0.8 0.6 — —
优等品 60.0 2.0 — — — — —
Ⅲ类 一等品 57.0 2.0 — — — — —
合格品 54.0 2.0 — — — — —
氧化钾(K2O)> 水分(H2O)< 钙镁(Ca钙(Ca镁(Mg2??Mg)2?0.2 — — 1.2 0.1
2?含量<
2?)含量<
氯化钠(NaCl)含量< 水不溶物含量<
注：除水分外，各组份含量均以干基计算。
1.1.4 产品方案
本设计只考虑生产单一氯化钾产品，按照设计确定的生产工艺，年产五万吨氯化钾，生产出的成品氯化钾质量百分含量大于93%。
1.1.5 生产氯化钾的原料概述
钾石盐与光卤石是制造钾肥的主要原料，从世界范围看，钾肥资源主要集中在前苏联和加拿大，约占世界钾肥资源的80%，其次为德国，估计贮量为1.9×1010t K2O。
我国已经发现贮量较大的钾肥资源有青海察尔汗盐湖及新疆的罗布泊盐湖。察尔汗盐湖位于柴达木盆地的中南部，它是世界上最大的干盐湖，也是我国首屈一指的现代钾、镁、盐矿床，察尔汗盐湖的面积约为5 856km2，相当于西尔斯盐湖的50多倍，比杭州西湖大130余倍。湖内汇集了数百亿吨以氯化物为主的盐类，其中钾盐数量约为3.9×108t。石盐沉积的累计厚度一般在30m左右，最厚的有60m有余。晶间卤水含有大量的石盐、钾盐、镁盐和其他盐类。我国新疆罗布泊地区钾资源贮量有2.5×108t，潜层卤水氧化钾含量就有1.38×108t～1.73×108t。其中罗布泊北部凹地（简称罗北凹地）卤水含量的质量分数平均为：KCl 1.55%、NaCl 16.44%、MgCl2 6.11%、MgSO4 4.96%。
海洋是资源的宝库，海水中钾的含量是十分丰富的，它仅次于Cl、Na、Mg、S、Ca而排在第六位，其含量为330g/m3，含钾总量为6.0×104t，可谓取之不尽。
再有，在我国云南思茅也已经发现钾石盐矿。较优的钾石盐矿含KCl、NaCl的质量分数约为25%、71%，其余为少量的CaSO4、MgCl2和不溶性黏土。我国思茅钾石盐矿品位低，含K2O的质量分数平均为6%。
1.2 文献综述
氯化钾是钾肥的最主要品种，占钾肥用量的90%～94%。虽然近年来其它钾肥品种，如硫酸钾、硝酸钾等产量有所增长，但氯化钾用量也在不断的上升。其主要原因是：①钾盐资源的来源广泛，
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青海大学本科毕业设计:“冷分解—正浮选—洗涤法”年产五万吨氯化钾的工艺初步设计（察尔汗地区，15℃） 水溶性钾盐矿有钾石盐、光卤石、盐湖卤水及制盐后的苦卤等；②加工过程简单，需要辅助原料较少，成本低；③能显著提高大多数作物的产量；④是加工其它品种钾肥，如硫酸钾、硝酸钾及偏磷酸钾等的主要原料。
我国已探明的钾盐储量少，可供开发的钾盐基地更少，在探明有一定规模且具有潜在开采价值的钾盐矿床中，察尔汗盐湖液体钾盐矿床达到了国际中大型钾盐矿床的规模，在已探明的几个现代盐湖矿床中，察尔汗盐湖是我国目前储量最大的钾盐湖(探明KCl储量达数亿吨)，占全国已探明储量的97%，为我国近期钾肥工业提供了可靠的资源保证。青海盐湖工业集团有将近40年的生产历史，基础设施较完善，钾盐生产技术和开采工艺较成熟。柴达木盆地拥有40多种矿产资源，是一个以钾为主，伴生镁、锂、硼、溴等组分的综合性矿床。目前主要是利用卤水钾矿，但采矿回收率仅为65%，所以综合考虑西部地区自然生态条件的脆弱性，对于盐湖资源的开发，在发展盐湖钾肥工业的同时，要合理利用资源，高度重视和解决共生资源的综合利用。并且要解决盐湖提钾后老卤对环境的污染，逐步做到盐湖资源的物尽其用和资源环境的良性开发。实现资源效益，经济效益和环境效益的统一，继续加速研究开发新技术，加强研究实验条件与实际生产条件相结合、提钾生产工艺与综合利用相结合，以充分发挥盐湖卤水钾矿资源的优势，使柴达木盆地丰富的盐湖资源得到合理充分的利用，来缓解我国钾肥供需矛盾。
1.3 主要原材料的规格
本设计中主要的原材料为察尔汗盐湖盐田滩晒含制得的含钠光卤石，其组成表1－4：
表1－4 原料含钠光卤石的组成
组成 湿基(wt，％) 干基(g/100g干盐)
KCl MgCl2 NaCl H20 14.82
21.07 23.32 33.15 32.21 45.78 29.65 42.15
1.4 察尔汗盐湖湖区的自然条件
号称“世界屋脊”的青藏高原位于亚洲东部，其绝大部分在我国境内，约占我国领土的1/4，它是我国盐湖最密集的地区，也是世界上盐湖最多的高原。
青海省盐湖资源主要集中在有“聚宝盆”美称的柴达木盆地。察尔汗盐湖位于柴达木盆地中南部。海拔2670米，南距格尔木约60公里，北距大柴旦110多公里。南北宽40多公里，东西长140多公里，总面积约为5856平方公里。它是柴达木四大盐湖中面积最大、储量最丰富的一个，也是我国最大的天然盐湖，在世界排名第二。
察尔汗盐湖属于典型的大陆性干旱气候，具有年降水量稀少、蒸发量大、日照时间长、辐射力强、昼夜温差大、多风的特点。由于长期的风吹日晒，加之降水量大大低于蒸发量，湖内高浓度的卤水逐渐被结晶成盐粒，尤其是盐湖面被结成(1～2)米、乃至(3～4)米厚的盐盖，而且异常坚硬。这些构成了地区自然条件恶劣，生态环境脆弱的特征。
其主要气象指标如下：
年平均气温：5.1℃ 年平均地面温度：9.2℃ 年平均蒸发量：3518.5mm 年平均降水量：23.4mm 年平均相对湿度：30% 年平均风速：4.4m/s 年平均日照时数：3274h 年主导风向：西风
年平均大气压：73.326kpa 年平均大气含氧量：14.56%
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