光卤石热分解制备氯化钾技术研究

摘要

氯化钾是重要的钾盐资源，应用范围十分广泛，其产品主要分为农业用氯化钾和工业用氯化钾两大类。工业方面，氯化钾可以作为制造其它钾盐的原料，同时是制造焰火、火药等的重要原料，又是电解氯化镁制取金属时的电解液成分之一;农业方面，氯化钾用于配制复合肥料或者用作钾肥直接使用。在农业上用作钾肥，是速效性钾肥，是作物生长必需的营养物质，可以做基肥和追肥使用。纵观氯化钾市场，农用氯化钾需求潜力巨大，工业级氯化钾市场需求稳定，未来将呈现产需两旺的局面。
　　沿海地区生产氯化钾主要利用光卤石冷分解的方法。该工序是将光卤石加水分解、洗涤、经离心分离后得到氯化钾产品，其母液再经蒸发浓缩结晶等过程生产氯化镁产品。在生产过程中加水量的多少不仅影响着氯化钾的收率和纯度，同时也影响着氯化镁生产的能耗。本研究利用汉沽盐场提供的光卤石为原料，主要研究内容有以下方面:
　　通过与目前常用的冷分解生产氯化钾工艺过程进行了对比研究，分析探讨了光卤石加水分解制备氯化钾的工艺参数，得出光卤石较佳的加水分解条件为:反应温度为75℃，分解水量为1.1倍理论水量，此时氯化钾收率为69.97％，产品纯度高达97.57％。该条件与目前的冷分解法(25℃)相比，加水量可减少13.36％，液相中氯化镁含量可增加2.33％。
　　动力学研究可以为结晶器设计和结晶过程的优化提供重要依据，本课题采用间歇动态法研究了K+，Mg2+//Cl-—H2O体系中氯化钾的结晶动力学，运用粒度无关生长模型和矩量变换法处理实验数据，分别建立了高温下氯化钾的成核速率和生长速率方程，为氯化钾在高温下的结晶过程提供理论依据。
　　研究了高温下制备氯化钾过程中氯化钾产品粒度的影响因素，通过对加料速率、添加晶种、过饱和度、搅拌强度等各个因素进行研究，发现这些因素都对氯化钾晶体的生长有重要影响作用:降低加料速率、降低过饱和度、添加晶种、降低搅拌强度、升高结晶温度，均对晶体粒度尺寸增大有利。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 钾盐简介

1．2 氯化钾简介

1．2．1 氯化钾的性质

1．2．2 氯化钾的应用

1．3 氯化钾的主要生产工艺

1．3．1 由钾盐矿制备氯化钾工艺

1．3．2 卤水制钾工艺技术

1．3．3 海水提钾技术研究进展

1．4 本课题研究目的及主要研究内容

2 光卤石热分解实验研究

2．1 实验操作参数的确定

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂、仪器

2．2．2 实验方法和步骤

2．2．3 化学分析方法

2．3 实验结果与讨论

2．3．1 不同温度下光卤石完全分解所需时间的确定

2．3．2 不同温度下分解水量对光卤石分解过程的影响

2．3．3 分解温度对光卤石分解过程的影响

2．4 本章小结

3 氯化钾结晶动力学研究

3．1 结晶成核与生长

3．1．1 晶体成核

3．1．2 晶体生长

3．1．3 结晶动力学的研究方法

3．2 氯化钾结晶动力学实验

3．2．1 实验试剂、仪器

3．2．2 实验准备

3．2．3 实验步骤

3．3．3 取样与分析

3．4 结果与讨论

3．4．1 结晶产品成分分析

3．4．2 氯化钾结晶生长机理

3．4．3 结晶动力学模型建立

3．5 本章小结

4 氯化钾结晶粒度的实验研究

4．1 实验装置与实验试剂

4．2 加料速率对产品粒度影响实验研究

4．3 过饱和度对产品粒度影响实验研究

4．4 晶种对产品粒度影响实验研究

4．5 搅拌对产品粒度影响实验研究

4．5．1 搅拌强度对产品粒度的影响

4．5．2 搅拌桨材质对产品粒度的影响

4．6 结晶温度对产品粒度影响实验研究

4．7 本章小结

5 结论

6 展望

参考文献

8 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢

附录