1.总论 1.5 青海省盐湖资源情况
青海省的盐湖资源主要集中在柴达木盆地，盆地面积12万Km2。其中，氯化钾，镁盐，氯化锂及钠盐的储量居全国第一。主要大型的钾盐矿床有：察尔汗、昆特依、和马海四处，探明储量依次为1.54亿吨、1.21亿吨和0.64亿吨。中型矿5处，小型矿13处。这些矿区中以察尔汗盐湖3个矿区最大，勘探程度最高。累计氯化钾储量有1.5亿吨，除少量固体石盐钾矿外，95%的储量为第四晶间或孔隙卤水钾盐矿。除钾盐外，柴达木盆地的其它无机盐储量也特别大，其中石盐3262亿吨，石膏470亿吨，芒硝64亿吨，氯化镁31.5亿吨，硼矿1175万吨，天青石1681万吨，天然碱47.5万吨，溴19万吨，碘0.8万吨。尽快开发这些资源已成为西部大开发的主要任务，这也是缓解我国钾肥市场紧张的必由之路。
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2.生产工艺流程确定 2生产工艺流程确定
2.1 概述
钾肥品种比较单一，世界上绝大部分钾肥是以氯化钾为原料，约占钾肥总量的90%～94%，其次是硫酸钾，约占5%～8%。再就是钾氮肥、钾镁磷钾肥、窑灰钾肥和磷酸二氢钾等。自然界含钾矿物资源约100多种。目前能用作提取钾盐的主要是钾的氯化物和硫酸盐等，按其存在形态区分：有固态钾盐和液态钾盐，固态钾盐又根据是否可溶分为：可溶性钾盐矿和不溶性钾盐矿。液态钾盐主要有：海水、钾盐盐湖卤水和井盐苦卤等液体含钾资源。在本设计中利用具有可溶性钾盐矿：含钠光卤石为原料来制取氯化钾。
目前，世界上生产氯化钾的原料主要是盐湖晶间卤水，其次是钾石盐矿。钾石盐矿加工氯化钾工艺简单，一般是利用“热溶—结晶法”和“浮选法”来制取。就可以利用的晶间卤水的类型而言，大致可分为两类：一类是氯化物类型，属K?、Na?、Mg2?硫酸盐类型，即典型的K?、Na?、Mg2?另一类则属于//Cl?H2O四元水盐体系；?//Cl、SO4?2??H2O五元水盐体系。两类型的卤水都有光卤
石相区存在，都可以通过一系列蒸发水分的过程来得到中间产品含钠光卤石，进而加工成氯化钾。在两类型卤水的蒸发过程中，氯化钠始终和其它固体共同析出的，得到的中间产物光卤石实际上就是纯光卤石和氯化钠的混合物。
光卤石矿制取氯化钾的生产方法可以概述为脱镁和脱钠两个步骤。脱镁就是将含钠光卤石用淡水或具有一定组成的循环母进行冷分解结晶，使矿石中的氯化镁进入溶液。脱盐就是将光卤石矿中的氯化钠分解除去。
光卤石制取氯化钾的各种生产方法中脱镁步骤基本上相同，都是在较低温度下进行，而分离除去氯化钠的方法有所不同，各有其特点。
2.2 由光卤石制取氯化钾的主要方法
光卤石(KCl?MgCl2?6H2O)是一种能稳定存在于很大温度范围内[从(－21～167.65)℃]的
复盐，其溶于水时的反应主要为：
KCl?MgCl2?6H2O?nH2O?KCl?MgC2l?(6?n)H2O????
表2－1 不同温度下KCl、NaCl与MgCl2的溶解度
(100克水中所溶解的该无水物质的克数)
温 度(?C)
NaCl
0 35.60 28.20
10 35.70 31.30 53.50
20 35.80 34.40 54.30
30 36.10 37.30 55.30
40 36.30 40.30 57.50
60 37.10 45.60 60.70
80 38.10 51.00 65.87
100 39.20 56.20
72.70
溶解度
KCl
MgCl252.80
从表中可知，氯化镁在10?C低温下的溶解度为53.50%，在100?C的热水中为72.70%，而氯化钠在同温冷水中为35.70%，在同温热水中为39.20%；氯化钾在同温冷水中为31.30%，在同温热水中为56.20%。可见，在常温下，光卤石中氯化镁的溶解度随着温度升高而增大，且比氯化钠、氯化钾在同温度下的溶解度都大得多，氯化钠和氯化钾在冷水中的溶解度相近，在温度升高时氯化钾的溶解度急剧增加，氯化钠的溶解度则增加甚微，工业上便据此而分离之。
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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℃） 因此，加工光卤石的原理基于以下两点： (1) KCl比MgCl的溶解度小得多；
2(2) 饱和着光卤石的溶液中MgCl2/KCl(摩尔比)值远大于1。
2.2.1 冷分解—热溶结晶法
该技术属于十九世纪六十年代前期用于工业化生产，其原理是根据KCl、NaCl在水中的溶解度随温度变化规律不同而将两者分开的。其过程是：将光卤石冷分解脱镁后得到的人造钾石盐用循环母液加热到90?C以上进行热浸，氯化钾全部溶于溶液中，绝大部分氯化钠以固相形式析出，经分离后除去。澄清的氯化钾饱和液经真空冷却至30?C析出氯化钾成品。
该法的优点是可直接得到纯度在95%以上的氯化钾产品，直接排出氯化钾残余量小于2%的氯化钠盐渣。该工艺氯化钾收率较高、粒度较粗、产品质量不受光卤石矿品位的影响，缺点是能耗较大，热溶部分设备腐蚀较严重。
目前该法生产的氯化钾产量占全球产量的0～50%，主要生产厂家以约丹阿拉伯钾碱公司为代表，年生产能力120万吨。察尔汗地区曾经有一个年生产能力2万吨的冷分解热溶车间，生产数年后因成本过高而停产。
2.2.2 冷分解—筛分—洗涤法
该法利用光卤石脱镁后得到的人造钾石盐中的氯化钠粒度远小于氯化钾粒度的特点，进行筛分出去大部分的氯化钠，再加部分淡水洗去较细粒度的氯化钠，得到产品氯化钾纯度大于90%，此法成本低，但收率比其它工艺均偏低。
2.2.3 盐田重结晶法
该工艺直接利用盐田生产氯化钾，不再另建加工厂房。可分为两个阶段： (1) 制取较为纯净的光卤石，类似于兑卤；
(2) 分解光卤石，结晶氯化钾，类似于热溶结晶，改为冷溶。
此工艺的关键是要求光卤石较纯，即低钠，无钠最好。全溶后滩晒结晶要求低温，即利于冬季进行，因为温度越低，氯化钾的溶解度越低。实际操作中，尤其是在盐田中，很不容易做到实际生产中产品质量百分数达不到70%，虽然成本很低，但工业应用意义不大。
2.2.4 冷结晶—正浮选—洗涤法
“冷结晶—正浮选—洗涤法”生产氯化钾，是上海化工研究院针对察尔汗盐湖资源的实际情况提出的加工方法。(1988～1989)年，年产两万吨的工业实验中试验装置成功地进行试生产，达到了设计要求。
该工艺路线系具有一定组成的循环母液在敞口DTB结晶器中进行分解结晶，使氯化镁先进入母液，同时在常温下使氯化钾晶体颗粒长大，分解结晶料浆进行浮选，浮选精矿过滤后，用少量淡水洗涤，得到产品氯化钾。由于过程采用了冷结晶技术，能得到颗粒较大的产品，改善了颗粒的物理性能，克服了“冷分解—正浮选”工艺加工过程中在过滤和干燥中存在的困难，且采用了浮选技术，提高了系统的收率。具有能耗低、粒大质好、成本低、市场竞争力强等一系列优点。
2.2.5 反浮选—冷结晶法
“反浮选法”生产氯化钾的整个工艺流程为“反浮选—冷结晶”工艺。该工艺是目前国内外较为先进的氯化钾生产工艺，“反浮选—冷结晶”工艺主要分为：①反浮选除去光卤石中的部分氯化钠，得到低钠光卤石；②低钠光卤石再经冷分解结晶得到粗钾，粗钾经洗涤得到氯化钾成品。
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1.总论 “反浮选—冷结晶法”工艺的优缺点：
提高了氯化钾质量，由于该工艺先浮选出光卤石中的细粒级氯化钠，生产出低钠光卤石。同时，在浮选过程中也能选出部分水不溶物，这就克服了“冷分解—正浮选”工艺中存在的细粒级氯化钠和水不溶物对氯化钾质量产生影响这一缺陷，经结晶器分解结晶后，借助筛分手段筛出浮选过程中不能浮游的大颗粒氯化钠，再经洗涤作业就完全保证氯化钾的质量。氯化钾可稳定控制在KCl >90%，最高可达到KCl > 95%。在整个生产系统中，控制好浮选作业中的扫选液面及结晶器的加水量，减少跑冒滴漏，即可取得满意的收率指标。
采用“反浮选—冷结晶”工艺较“冷分解—正浮选法”指标优越，最明显的是质量和收率指标的提高。氯化钾粒度增大，易于干燥，由于低钠光卤石采用控速分解方式，使氯化钾晶体长大，平均粒径为0.2mm。干燥水分可控制在(4～6)%。
“反浮选—冷结晶”工艺的缺点：
(1)工艺流程较为复杂。较“冷分解—浮选法”工艺，系统中增加了较多的浓缩设备、筛分设备，物料输送设备等。
(2)对捕收剂性能要求较高。由于此工艺需要浮选出低钠光卤石的氯化钠含量小于6%，对于捕收剂性能的要求高。捕收剂不仅要对氯化钠具有良好的捕收性能，而且还能捕收水不溶物，这就需要不断研制新型的捕收剂。
2.2.6 兑卤结晶法
该法主要基于对资源的综合利用及填补国内高品位氯化钾的空白，它的存在只能依附在大型浮选厂，主要方法是将浮选厂分解液在盐田进行调整后与排放的老卤在结晶器中混合结晶出含氯化钠较低的光卤石(低钠光卤石)，光卤石经过分离母液后进入结晶器中加入一定组成的循环母液进行分解，得到的粗钾经洗涤干燥得到精钾。
兑卤法工艺因没有盐田晒矿环节，直接使用经盐田调整后的浮选厂分解液与排放的老卤混合，所以与其它生产工艺相比，其工艺成本低，生产出的产品质量高、杂质少、颗粒大，而且可调节产品的品位，以适应市场的需求。但是，由于该工艺要以浮选厂分解液为初始原料，生产规模不能随意扩大，限制了工艺的独立性。
2.2.7 冷分解—正浮选—洗涤法
浮选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较低温度下进行，工艺条件温和，所以几十年来得到了长足的发展。
该工艺路线的过程是：用淡水将光卤石矿冷分解，使氯化镁进入溶液，然后在高镁母液的介质中，以盐酸十八胺做捕收剂，二号油做起泡剂，对分解料浆进行浮选，得到的精矿过滤后，用少量淡水洗去氯化钠，所得产品纯度可达90%以上，尾盐中的氯化钾含量小于3%。
用“冷分解—正浮选—洗涤法”生产氯化钾是一种传统工艺。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用该法生产。因此，用该法生产氯化钾，具有重要的现实意义。
正浮选法生产氯化钾的主要优点：
(1) 工艺可靠。由于该工艺的开发与研究较早，经过多年来的不断完善，工艺流程已趋于成熟。在察尔汗盐湖已有多家加工厂采用此工艺进行氯化钾的生产。就浮选本身而言，作为氯化钾的捕收剂—胺类捕收剂的性能良好，选矿效果明显。下表为某厂生产指标统计情况。
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