正浮选钾肥生产工艺是国内最早引进国外的传统工艺, 它为我国钾肥生产工厂化、规模化奠定了基础【1】。由于该工艺生产流程较短, 在生产过程中若有一个环节出现问题, 都将影响最终的产品产量、质量。本文在不考虑原矿杂质的前提下, 通过在Na+、K+、Mg2+//Cl-—H2O四元水盐体系相图中分析生产过程, 从而找出生产中影响氯化钾产量、质量的因素。
正浮选钾肥生产工艺可以分为以下六个阶段【2】:
(1) 原矿M (M0) 加水至完全分解。在干基图中, 先是固相点由R→Q, 液相点由F→E, 系统点在M不变;继而固相点由Q→H, 而液相点在E点不变, 系统点在M点不变;在水图中, 先是固相点由R’→Q’, 液相点由F’→E’, 系统点由M0→M1;继而固相点由Q’→H’, 液相点在E’不变, 系统点由M1→M2。
此过程原矿M (M0) 中的光卤石完全分解, 氯化镁完全转入液相中。
(2) 对钾石盐H (H’) 浮选分离。由H (H’) 在相图中位置可以得知对H (H’) 加水溶洗最终不能得到氯化钾固相, 因而必须对H (H’) 进行浮选, 可得到粗钾I (I’) 及尾盐J (J’) 。现在对粗钾泡沫K (K’) 及尾盐料浆L (L’) 进行分离, 由浮选机的特想和原理可知, 粗钾泡沫K (K’) 由粗钾I (I’) 和共饱液E (E’) 共同组成, 尾盐料浆L (L’) 由尾盐J (J’) 和共饱液E (E’) 共同组成。在干基图上, 可以根据粗钾泡沫中共饱液E的干盐量和粗钾I的干盐量确定粗钾泡沫点K, 连接K、M的延长线和EJ线的交点, 即为尾盐料浆L点, 其中M点为系统点。在水图中, 很容易找到粗钾泡沫K’, 连接K’、M2与E’J’线的交点, 即为尾盐料浆L’点, 其中M2为系统点。粗钾泡沫在浮选机中由刮板刮出, 尾盐料浆则随底流排出。
这里I点、J点可以根据浮选的分离效率在确定。
(3) 将粗钾泡沫K (K’) 中的粗钾I (I’) 与对应共饱液E (E’) 分离。由于过滤不可能实现100%的固液分离, 最终得到的是滤饼N (N0) , 而不是粗钾I (I’) 。N (N0) 可以根据滤饼的含湿率来确定。
(4) 对滤饼N (N0) 中的Na Cl进行加水再浆洗涤。滤饼N (N0) 由粗钾I (I’) 与对应母液E (E’) 组成。对其适量加水时, 固相点由I (I’) 运行至B (B’) , 液相点由E (E’) 运行至O (O’) , 在干基图上, 系统点在N点不变, 水图上则由N0→N1。
此过程中加水量恰好使得滤饼N (N0) 中的Na Cl洗尽, 得到洗涤料将N (N1) 。
(5) 对洗涤料浆N (N1) 中的固相KCl (B (B’) ) 及对应共饱液O (O’) 离心分离。由于离心机不可能实现100%的固液分离, 最后得到精钾P (P’) 及对应的共饱液O (O’) 。P (P’) 点可以根据精钾的含湿率来确定。
(6) 对精钾P (P’) 进行烘干, 得到成品KCl。
通过在相图分析生产过程, 可以直接读到以下信息:
(1) 分解过程中的理论加水量为M2-M0。
(2) 滤饼再浆洗涤过程中的理论加水量为N1-N0。
同时在分析过程中, 对比实际生产得到以下结论:
(1) 原矿M (M0) 分解过程, 若分解加水量偏小, 则原矿中会有部分氯化镁没有转入液相, 不能得到纯的钾石盐 (相图上, 固相点在Q到H之间) , 影响后续浮选的分离;若加水量偏大, 则分解过完全, 导致大量氯化钾溶于水中, 影响产品的产量 (在相图上, 固相点沿着H→A方向移动) 。
(2) I点和J点的位置确定, 即浮选分离效率。通过作图发现, I点越靠近B点, 则后续洗涤工序加水量越小;J点越靠近A点则损失的氯化钾越少。
(3) 再浆洗涤过程, 若洗涤加水量偏小, 则洗涤不完全, 产品中氯化钠含量较高, 影响产品的质量 (在相图上, 固相点位于I→B之间, 未到达B点) ;若洗涤加水量偏大, 则使部分氯化钾转入液相, 影响产品收率。
(4) 在相图中会发现P点离B点越近, 精钾P的品位越高, 因此在实际生产中要求在离心分离时物料的水分越低越好。
摘要：通过相图分析, 找出生产中影响产品质量、产量的因素。
关键词：正浮选,相图分析,影响因素
参考文献
[1] 朱红卫, 郭亮.察尔汗盐湖氯化钾生产工艺比较[J].海湖盐与化工, 2003, 32 (1) :1-3.
[2] 张英智等.盐化工工艺学[M].西宁:青海人民出版社, 2004.