硫酸鉀鎂肥生產(chǎn)工藝探究

任延鵬

摘要：首先，闡述硫酸鉀鎂肥對(duì)作物的意義，即既可補(bǔ)充硫、鎂兩種中量營(yíng)養(yǎng)元素，又能促進(jìn)植物體內(nèi)的酶促反應(yīng)。其次，提出由于單系統(tǒng)問(wèn)題，硫酸鉀鎂肥的規(guī)模化生產(chǎn)中的工藝控制存在一定困難。最后，針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中母液循環(huán)、關(guān)鍵工序點(diǎn)指標(biāo)控制等問(wèn)題，提出解決方案及控制措施。

關(guān)鍵詞：母液循環(huán);氯離子控制;溫度

發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必須以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)為導(dǎo)向，因此，人們對(duì)各種特效肥料的需求進(jìn)一步增大。我國(guó)肥料產(chǎn)能不平衡，部分仍需進(jìn)口，雖然近年來(lái)的產(chǎn)能有了一定的提升，但是肥料問(wèn)題仍是影響我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大問(wèn)題[1]。我國(guó)又是一個(gè)水資源相對(duì)緊缺的國(guó)家，高效肥料技術(shù)的發(fā)展相對(duì)緩慢。高效、精準(zhǔn)、低消耗施肥，把準(zhǔn)作物的脈搏，少肥高效、水肥一體化是農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在這種大趨勢(shì)下，不能只補(bǔ)氮、磷、鉀，要根據(jù)作物的需要進(jìn)行靶向施肥、定量施肥[2]。肥料包括氮、磷、鉀等大量元素肥料，中量元素肥料，生物肥料，有機(jī)肥料等。在這些肥料中，硫酸鉀鎂肥作為一種優(yōu)質(zhì)天然的礦質(zhì)肥料，在補(bǔ)充農(nóng)作物所需鉀元素的同時(shí)，帶入硫、鎂兩種中量營(yíng)養(yǎng)元素，而植物體中一系列的酶促反應(yīng)都需要鎂或依賴鎂的調(diào)節(jié)，因此，鎂肥對(duì)綠葉植作物的生長(zhǎng)起到重要作用。

目前，硫酸鉀鎂肥的生產(chǎn)工藝主要有兩種，一種是鹽湖鹵水曬礦后進(jìn)一步提純加工，另一種是利用氯化鉀直接與瀉利鹽反應(yīng)制取，但由于這兩種工藝都是單系統(tǒng)生產(chǎn)，規(guī)模化產(chǎn)能存在一定的困難，例如在生產(chǎn)過(guò)程中母液的循環(huán)、關(guān)鍵工序點(diǎn)指標(biāo)的控制等，都需要進(jìn)一步的摸索。本研究總結(jié)提煉實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鹽湖提鹵后硫酸鉀鎂肥的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出一些建議[3]。

1 原料選取

生產(chǎn)硫酸鉀鎂肥需要的原料由含硫酸鹽型鉀混鹽礦及少量其他配礦原料組成，經(jīng)過(guò)鹽田鹵水?dāng)倳窈蟮拟浕禧}礦以水采或旱采的形式輸送至加工部分，進(jìn)行進(jìn)一步的提純加工[4]。在實(shí)際生產(chǎn)中，原礦中Na+和鉀鹽鎂釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)影響轉(zhuǎn)化、浮選質(zhì)量，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，當(dāng)原礦中的氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)30.00%時(shí)，浮選產(chǎn)率下降約3.00%，同時(shí)會(huì)影響收率及母液循環(huán)。針對(duì)原礦這一變化，可通過(guò)調(diào)整供礦量及反應(yīng)母液點(diǎn)，使鉀鹽鎂釩轉(zhuǎn)化完全，同時(shí)溶解過(guò)量氯化鈉，生產(chǎn)中的母液點(diǎn)降低8.00%左右可大大緩解氯化鈉對(duì)中間過(guò)程工藝控制造成的影響。

2 選礦部分

選礦是根據(jù)礦石中不同礦物的物理、化學(xué)性質(zhì)，將礦石破碎磨細(xì)以后，采用重選法、浮選法、磁選法、電選法等方法，將有用礦物與脈石礦物分開(kāi)。鉀混鹽由于質(zhì)地較硬，也需要在選礦前進(jìn)行磨礦處理，常規(guī)的磨礦分為開(kāi)路和閉路兩種形式。但在鹽湖化工選礦中，由于結(jié)鹽問(wèn)題一直無(wú)法得到有效解決，選擇開(kāi)路磨礦工藝較多。國(guó)內(nèi)有選礦科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)在做高分子防結(jié)鹽材料的研究，這對(duì)今后鹽湖選礦設(shè)備的運(yùn)行有積極意義。在硫酸鉀鎂肥的生產(chǎn)中，鉀混鹽常規(guī)選礦磨礦粒度選擇一般以﹣100目作為臨界分界點(diǎn)，當(dāng)﹣100目占比為55.00%～70.00%時(shí)，選別指標(biāo)可控。磨礦粒度檢測(cè)目前靠人力手工完成，對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義有一定的缺陷，在線粒度檢測(cè)分析是今后的主流方向。在可溶性鉀鹽正浮選的工藝中，浮選藥劑是必不可少的一個(gè)工藝控制點(diǎn)，在硫酸鉀鎂肥生產(chǎn)中一般采用硫酸鹽類捕收劑和起泡劑。在藥劑對(duì)有用礦物的選別過(guò)程中，藥劑濃度是重要的工藝控制點(diǎn)之一。可溶性鹽的浮選只有在捕收劑沉淀大量出現(xiàn)時(shí)才能完成。對(duì)生產(chǎn)操作而言，在浮選時(shí)間不變的情況下，低濃度配藥使捕收劑沉淀的有效時(shí)間延長(zhǎng)，有利于浮選。藥劑濃度的選擇主要是因?yàn)椴妒談┡R界膠束濃度對(duì)浮選的影響。

3 洗滌工序工藝控制

洗滌工序用于系統(tǒng)降鈉及前端未轉(zhuǎn)化完全的鉀鹽鎂釩再轉(zhuǎn)化，洗滌加水量和洗滌母液的加入量直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)率、收率。洗滌母液點(diǎn)的調(diào)整對(duì)系統(tǒng)良性循環(huán)起到至關(guān)重要的作用。洗滌溫度的控制直接影響前端轉(zhuǎn)化溫度的控制。

3.1 洗滌加水量和洗滌母液加入量

洗滌加水量主要依據(jù)硫酸鉀鎂肥半成品中的氯化鈉、鉀鹽鎂礬質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及洗滌完成液中氯離子的占比調(diào)整加入比例，其中，洗滌加水的作用分為3種。（1）降低硫酸鉀鎂肥半成品中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將多余的雜質(zhì)氯化鈉溶于液相。（2）將硫酸鉀鎂肥半成品中未完全轉(zhuǎn)化的鉀鹽鎂礬轉(zhuǎn)化成軟鉀鎂礬，降低鉀鎂肥濕料中的氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（3）降低洗滌完成液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，避免鉀鎂肥濕料因夾帶母液中的氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)高而影響成品質(zhì)量。

在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)硫酸鉀鎂肥半成品中的Mg2+質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于6.00%、Cl-的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5.00%時(shí)，洗滌工序紊亂，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證。因此，在洗滌時(shí)，通過(guò)加水或者調(diào)整母液量控制產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，為了確保產(chǎn)品收率，洗滌液固比控制在1.3∶1.0～1.0∶1.0較為合適。

3.2 洗滌溫度控制

在鉀肥生產(chǎn)中，產(chǎn)率、收率一直是重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，富余的母液會(huì)通過(guò)工藝流程進(jìn)行循環(huán)利用。在硫酸鉀鎂肥的生產(chǎn)中，洗滌工序富余的母液會(huì)返回鉀混鹽轉(zhuǎn)化使用，但是由于生產(chǎn)的季節(jié)性差異以及晝夜溫差的變化，溫度控制尤為重要。在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽和洗滌冷、熱水加入量將反應(yīng)溫度控制在合理區(qū)間內(nèi)。根據(jù)水鹽體系Na+、K+、 Mg2+//Cl-、SO42-—H2O相圖（見(jiàn)圖1）分析生產(chǎn)硫酸鉀鎂肥及實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，溫度控制在25～28℃較為合理，既能調(diào)整工藝波動(dòng)的緩沖時(shí)間，又能使產(chǎn)率、收率達(dá)到最優(yōu)[5]。

以產(chǎn)率為例，取不同溫度下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可得到溫度-產(chǎn)率曲線（見(jiàn)圖2）。由圖2可知，在洗滌溫度持續(xù)升高的過(guò)程中，產(chǎn)率先升高后降低，拐點(diǎn)前后產(chǎn)率變化幅度為12.83%。因此，合理的溫度取值區(qū)間有益于生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行以及產(chǎn)能效益的提升。

3.3 產(chǎn)品存放

硫酸鉀鎂肥的分子式為K2SO4·MgSO4·6H2O，純物質(zhì)的氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23.39%，達(dá)不到目前市場(chǎng)主流的硫酸鉀鎂肥氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)24.00%～25.00%或略高。因此，成品需要干燥除去部分結(jié)晶水以提高產(chǎn)品中的氧化鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)。直接生產(chǎn)出來(lái)的硫酸鉀鎂肥外觀潮濕，經(jīng)離心或過(guò)濾后夾帶的母液仍有15.00%～20.00%，若直接進(jìn)行干燥工藝，能耗較高。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，先將濕料硫酸鉀鎂肥堆放處理，堆放高度不宜大于5 m，防止底層結(jié)塊及排水困難，料堆四周做環(huán)形降水溝處理，母液滲出后及時(shí)用泵抽走。在包裝成品時(shí)，分層取料，再干燥成品，通過(guò)預(yù)破及篩分處理防止辦結(jié)塊料。

4 結(jié)語(yǔ)

被稱為農(nóng)作物“黃金搭檔”的硫酸鉀鎂肥在國(guó)外已有70多年的應(yīng)用歷史，當(dāng)前我國(guó)硫酸鉀鎂肥市場(chǎng)快速發(fā)展，生產(chǎn)廠家主要有青海冷湖、馬海礦區(qū)、格爾木鹽湖礦區(qū)、羅布泊鹽湖礦區(qū)等，累計(jì)年生產(chǎn)能力已達(dá)125萬(wàn)～135萬(wàn)t。各個(gè)鉀肥生產(chǎn)公司在生產(chǎn)中都會(huì)遇到溫度、濃度、母液點(diǎn)控制等問(wèn)題。近幾年，受市場(chǎng)行情影響，硫酸鉀鎂肥價(jià)格略有波動(dòng)，因此，各個(gè)廠家的產(chǎn)能釋放都有局部調(diào)整，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，肥料市場(chǎng)必有硫酸鉀鎂肥一席之地，特別是南方水果施肥的應(yīng)用，對(duì)供給作物Mg2+、提高光合作用效率有顯著的作用。

隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，高效肥料將進(jìn)一步增加市場(chǎng)份額，例如水溶性肥料、顆粒型緩釋肥、包衣緩釋肥等，都是在最大限度地挖掘肥料效力。在硫酸鉀鎂肥造粒中，目前較為成熟的工藝為成品擠壓造粒。在進(jìn)行半成品濕料造粒時(shí)，一次成型率低、一次顆粒強(qiáng)度低，轉(zhuǎn)運(yùn)或者干燥都存在一定的局限性，選擇轉(zhuǎn)筒或者圓盤造粒，在不外加添加劑的生產(chǎn)條件下，都存在一些問(wèn)題，制約了規(guī)模化放大生產(chǎn)。這些問(wèn)題也是今后突破的一個(gè)重點(diǎn)方向，為BB肥的生產(chǎn)提供一定的原料選擇性。

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Study on production technology of potassium magnesium sulfate fertilizer

Ren Yanpeng

（SDIC Xinjiang Luobupo Potash Co. Ltd.， Hami 839000， China）

Abstract： Firstly， the significance of potassium magnesium sulfate fertilizer to crops is expounded， that is， it can not only supplement sulfur

and magnesium， but also promote the enzymatic reaction in plants. Secondly， it is proposed that due to the single system problem， there are some

difficulties in the technology control in large-scale production of potassium magnesium sulfate fertilizer. Finally， solutions and control measures

are put forward for the problems of mother liquor circulation and key process point index control in actual production. Key words： mother liquor circulation; chloride ion control; temperature