硝酸鉀工藝及復分解法的問題對策

馬鑰德(青海鹽湖元通鉀肥有限公司,青海 格爾木 816000)

我國是一個傳統的農業生產大國，具有悠久的農耕歷史和文明。在漫長的歷史發展中，影響農業產能的因素很多，例如生產工具、優良育種、土壤肥化等。

肥料是促進農業生產的重要因素，根據不同作物的需要，肥料的種類也千差萬別，根據所含有的主要成分不同，包括：氮肥、磷肥、鉀肥以及復合肥等；我國傳統的農業生產中，肥料的來源一度依賴“農家肥”，屬于有機肥料的范疇，而化肥產品則是通過化學方法制造或者開采加工而成的，也被稱之為無機肥。對比而言，無機肥料中的成分單純，養分含量高，對農作物的作用更加直接，能夠較大幅度地提升農作物的產量，這也是化肥產品得到廣泛推廣的原因。

硝酸鉀是鉀肥的一種，也屬于無機肥料的范圍。根據農作物的肥性需求，鉀肥是僅次于氮肥的一種元素，在農作物生長過程中促進光合作用和產物的運輸，是很多農作物不可或缺的肥料成分。其最典型的作用是抗倒伏、促進糖類和淀粉類生成、促進微量元素吸收等；目前用硝酸銨和氯化鉀采用復分解循環法生產硝酸鉀工藝是目前我國生產硝酸鉀的主要方法。

從工藝流程來說，循環母液Ⅱ中加入水進行混合，通過升溫之后與氯化鉀進行溶解，隨即產生復分解化學作用，析出硝酸鉀晶體；獲取硝酸鉀的方式是，通過離心機分離作用，得到母液Ⅰ以及硝酸鉀成品，隨后進入下一步的干燥環節。

目前，我國形成了相對成熟的硝酸鉀生產工藝和規模，復分解法操作下工藝簡單，便于掌握，因此企業的產能很大。但通過這一方式生產硝酸鉀過程中，還存在很多普遍性的問題，亟待解決。

1 復分解法生產硝酸鉀存在的問題

1.1 硝酸鉀結晶率低

硝酸鉀結晶率的高低意味著最終的產品產量，理論上說，母液Ⅱ析出的硝酸鉀晶體中，鉀離子的含量越高，結晶率就越高。而結晶率的高低與原料的配方比例、母液濃度、溫度、壓力以及工藝技術等都有關系。目前國內最高的硝酸鉀結晶率可以實現60%的析出，而一般的企業中能夠實現40%左右，就屬于是高產；由此可見，復分解工藝還存在很大的生產上升空間。

硝酸鉀結晶率低，不僅是對產量的影響，同時對母液的循環控制也是很不利的。由于缺乏量化標準和精確統計，循環中需要添加的原料無法把握，造成原材料消耗較多、成本高的特點；例如，氯化銨中會保留大量的鉀元素，蒸發水量大等。

1.2 硝酸鉀回收率低

要獲得較高的產能，提高硝酸鉀結晶率只是一方面，另一方面也要關注對硝酸鉀產品的回收，否則不僅產能低，還是對原材料的巨大浪費。

回收硝酸鉀的工藝主要有三種，分別是自然冷卻結晶工藝、真空冷卻結晶工藝和夾套冷卻結晶工藝（包括蛇套）。相對而言，自然冷卻結晶的方式可以提高硝酸鉀結晶的質量，但是整個回收環節非常緩慢，同時需要很大的冷卻區域，勞動強度大，生產效率低，同時在回收的過程中造成巨大的浪費，對環境的影響也很不利。

而真空冷卻的工藝不僅冷卻速度快，同時實現了環境保護的功能，具有回收率高、干凈清潔的特點。但是相對應的，真空冷卻工藝需要大量的設備投入，企業的一次性投資額很大，目前還不普及。

采用夾套冷卻結晶的工藝方式，是目前我國硝酸鉀生產回收的主要方式，但同樣存在缺點，如冷卻容積小、容易產生結垢、傳熱能力低、冷熱不均勻等情況。

2 復分解法生產硝酸鉀的解決對策

通過以上兩方面的問題分析，不難看出，我國硝酸鉀肥料在采用復分解法生產的過程中，主要的問題是產品形成和產品回收兩個環節。

首先，針對產品生產而言，關鍵的問題是要提高硝酸鉀晶體的析出能力，但由于涉及的因素過多，不是一蹴而就即可完成的。針對這一問題的解決，作者認為可以通過構建合理的產能提升策略來完成。生產者可以根據企業的生產設備和生產工藝，以此兩方面作為基礎，通過不斷地微調母液中的成分含量、溫度、氣壓等指標，反復進行實驗，并將得到的數據進行分解、組合，從而尋求出最高的晶體析出率環境。

其次，針對產品的回收方面。硝酸鉀是一種化工產品，它的回收也應該符合化工產業的特點。通過引入電氣自動化技術，合理降低投入成本，實現現代化的回收作業；目前我國流行的三類回收方法中，夾套冷卻結晶工藝在投入和性能方面較為適中，以此為基礎展開研究，以復合型回收方式為方向，結合真空冷卻和自然冷卻的優點來實現。

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