第三代氯化鉀生產技術：支撐國家鉀資源重大戰略需求

□《中國農資》記者　徐 騫

第三代氯化鉀生產技術：支撐國家鉀資源重大戰略需求

□《中國農資》記者徐 騫

氯化鉀是農業生產和糧食安全的保障性物資，屬于國家7種大宗緊缺礦產之一。但我國可溶性鉀資源十分短缺，目前探明儲量不超過10億噸。通過近50年的發展，國內鹽湖工作者聯合攻關，破解了低品位難開采固體鉀鹽轉化、貧雜礦高效分離、尾鹽鉀資源回收等技術難題，形成了我國第三代氯化鉀工業生產技術，成為我國鉀鹽資源需求的重要支柱。

鉀鹽短缺刺激產業發展

鉀在自然界均以化合物的形式存在，鉀資源根據其在水中溶解度分為可溶性鉀資源和不溶性鉀資源兩大類。目前生產氯化鉀的主要原料仍然是可溶性鉀資源，但全球可溶性鉀資源分布非常不均，加拿大是世界上最大的鉀資源國家，占世界總儲量的53%，俄羅斯占世界總儲量22%

國內形成規模開采的鉀鹽礦床主要有青海的柴達木盆地鉀鹽礦床和新疆的羅布泊鉀鹽礦床，這兩個礦床儲量約占全國總儲量的96%。我國每年實際需求在900-1200萬噸，是全球最大的鉀肥消費市場之一。但中國鉀肥自給率僅50%左右，仍然需要大量進口鉀肥來滿足國內市場需求。鉀鹽的長期短缺點燃了國內科學家加速研發創新鉀鹽生產技術的熱情。

在近期召開的鉀鹽生產技術創新交流會上，國家鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心副主任、華東理工大學宋興福教授曾對國內氯化鉀生產技術發展歷史做出梳理。他介紹說：“國內鉀鹽生產主要采用鹵水通過自然蒸發分段結晶，生產出合格光鹵石礦，一般氯化鈉含量在15%-25%、光鹵石的含量為70%-84%。光鹵石礦進入工廠加工區進行脫鈉、脫鎂后得到產品氯化鉀。而根據光鹵石礦脫鈉脫鎂的方法和工藝組合不同，光鹵石礦生產氯化鉀的工藝可以分為鹽田重結晶工藝、冷分解-熱溶結晶工藝、冷分解-正浮選工藝、反浮選-冷結晶工藝等。”

一次革新從“正浮選”到“反浮選”

冷分解是指常溫下加水部分分解而言，其“冷”是相對于熱溶結晶過程而言。基本原理是利用光鹵石在常溫下加水部分分解，在分解過程中盡可能將光鹵石中氯化鎂全部轉移到液相，并盡可能少的溶解KCl，是光鹵石礦的脫鎂過程。

“冷分解-正浮選”工藝是國內氯化鉀的傳統生產工藝，裝置簡單可靠，應用最早也最為廣泛，但存在鉀回收率偏低，品位波動較大，產品粒度細等缺點。而“反浮選-冷結晶”工業裝置是氯化鉀先進工藝代表。由于鹽湖礦體成分復雜，分離困難，中國鉀肥工業經過幾十年的不斷探索，才于2004年建成100萬噸氯化鉀裝置，成為掌握反浮選-冷結晶大型裝置的國家，在國內外產生重要影響，使察爾汗成為我國鉀肥生產的戰略基地。

宋興福表示：“反浮選-冷結晶技術的流程主要是鹵水通過一級鈉鹽池蒸發，結晶分離出大部分氯化鈉；再進入二級鹽田蒸發，結晶出含有氯化鈉雜質的粗光鹵石礦；粗礦通過藥劑浮選，獲得精光鹵石礦，精礦進入冷結晶分解設備，獲得氯化鉀產品，其它成分包括氯化鎂進入液相，分離后排放或進入其他加工企業。我們發現，該裝置運行后明顯存在著氯化鉀收率低、淡水與天然氣消耗高等亟待解決的節能減排和可持續發展問題，多項技術指標與約旦、以色列相比，還存在一定差距。”

二次優化攻克瓶頸降耗節能增產

面對裝置表現出的種種缺點，國內科研團隊頑強地走上了二次研發的道路。宋興福表示：“在研發過程中，我們發現了影響產品粒度與收率的核心要素：精確調控技術。同時對光鹵石分解結晶氯化鉀機理進行研究，建立了光鹵石分解結晶相關數學模型，并近一步開展溶解動力學和強化溶解工程研究，對結晶器內部的構型優化和改進，使結晶操作工藝條件得到優化。”

事實證明，通過控制冷結晶器的氯化鎂濃度，強化細晶溶解和合理的攪拌型式，生產出的氯化鉀粒度得到大幅提高。而基于流體力學分析的結晶器幾何參數系統優化設計的大通量、低剪切螺旋推進式攪拌槳，成功應用于實踐。粗鉀粒度大于0.2 mm的顆粒一般在85%以上，最高可以達到90%。宋興福強調：“裝置優化后，每噸產品天然氣消耗量降低了33%，氯化鉀回收率提高5%，每噸產品節約淡水0.4噸，干燥節能33%。”

鹽湖氯化鉀生產經過50年的發展，圍繞鹽湖氯化鈉反浮選分離、光鹵石冷分解結晶、低品位氯化鉀資源開發等技術瓶頸，聯合攻關，在可持續發展的鹽湖鉀鎂資源高效利用核心技術、關鍵裝備與工程化方面取得重大突破，使我國鉀肥生產技術達到國際先進水平。日益成熟的我國第三代氯化鉀工業生產技術，解決了國家鉀資源重大戰略需求，支撐了國家鉀肥工業的可持續發展，實現了我國鹽湖鉀資源保護性合理開發。