氯化鉀結塊的影響因素及應對措施

宋安新，石學勇

（中國-阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇島 066003）

氯化鉀主要用作化肥及化學工業中各種鉀鹽的原料，90%以上用作鉀肥。作為生產復合肥的主要原料，氯化鉀結塊不僅影響其外觀質量，同時給運輸、銷售和使用帶來不便。因此，解決氯化鉀的結塊問題成為復合肥生產企業的當務之急。筆者從氯化鉀結塊的機制、影響因素進行分析，提出一系列的應對措施，旨在為有效解決氯化鉀的結塊問題提供借鑒。

1 氯化鉀的結塊機制

目前公認的無機鹽結塊理論主要有兩個，即晶體橋連理論和毛細管吸附理論。

1.1 晶體橋連理論

晶體橋連理論認為，結塊主要是由內在因素（無機鹽晶體的性質、化學組成、粒度、粒度分布及幾何形狀等）和外界因素（溫度、濕度、壓力和雜質等）的變化引起的。氯化鉀在干燥過程中游離水不斷從內部向顆粒表面擴散，導致在顆粒表面形成飽和溶液，在溫度變化時，形成過飽和溶液，析出晶體，顆粒之間的相互接觸點上形成晶橋，隨著時間的推移，晶粒黏結在一起，形成團塊。

1.2 毛細管吸附理論

毛細管吸附理論認為，由于微細晶粒間毛細管吸附力的存在，使毛細管彎月面上的飽和蒸氣壓低于外部的飽和蒸氣壓，這就為水蒸氣向晶粒間的擴散提供了條件，使晶體易于吸潮，按照吸潮→顆粒表面溶解→水分蒸發晶體再析出→顆粒間橋接的順序進行循環，最后形成團塊。

2 氯化鉀結塊的主要影響因素

2.1 產品的水含量

氯化鉀的水含量在儲運中對結塊的影響最大，水含量越高，氯化鉀中的液相量也越高，氯化鉀間的溶解再結晶越易進行，結塊越嚴重。羅馬尼亞農用氯化鉀標準規定w（H2O）最高為2%，其他國家農用氯化鉀標準規定w（H2O）最高為1.0%。我國農用氯化鉀標準：優等品w（H2O）≤2.0%，一等品w（H2O）≤4.0%，合格品w（H2O）≤6.0%。從中國-阿拉伯化肥有限公司采購的氯化鉀原料分析看，國外進口的氯化鉀不存在結塊現象，而國產的氯化鉀部分存在結塊現象，因此，國產氯化鉀水含量比較高是其結塊的主要原因之一。

2.2 包裝溫度和大氣濕度

若包裝溫度過高，就容易發生產品結塊，這是因為肥料內部存在溫度和水分梯度，在溫度梯度的推動下，氯化鉀在包裝后仍有少量水分由內部向外部遷移，在密封的包裝空間內，當環境溫度下降時，這部分水汽就會凝結在氯化鉀表面，造成接觸點的部分溶解→結晶。對于散裝氯化鉀，在潮濕季節，當其臨界吸濕點低于大氣濕度時，容易引起物料吸濕而造成結塊。

2.3 雜質的影響

GB/T 6549—2011將氯化鉀產品分為兩類：Ⅰ類為工業用氯化鉀，Ⅱ類為農用氯化鉀，除水分和氧化鉀含量外，農用氯化鉀對雜質鈣、鎂、鈉等無限量規定。方小永［1］認為，青海鹽湖工業股份有限公司的氯化鉀為冷結晶產品，產品中含有氯化鎂雜質（w（MgCl2）0.5%），氯化鎂具有較高的吸濕性，易潮解，影響氯化鉀的結塊。梁富忠［2］認為六水氯化鎂會加劇復合肥結塊，無水氯化鎂可改善結塊。所以，雜質種類、含量、形態及結晶水的含量都會對氯化鉀結塊造成影響。

2.4 粒度的影響

物料顆粒的粒度越小，在儲運過程中越容易在壓力作用下粘結，從而結塊。氯化鉀粒度過小，不僅易結塊，而且影響氯化鉀生產裝置的運行，導致氯化鉀回收率低下［3］。尤金娜等［4］認為：胺在氯化鉀結晶表面上分布時，胺薄膜的厚度隨著晶粒的減小而變薄。這就是說，隨著晶粒的減小，表面活性劑十八胺分子在結晶表面的附著量減少，從而導致結塊性增加，易粘結成團塊。

2.5 儲運時的堆積壓力

農用氯化鉀產品外觀呈粉狀或流沙狀，顆粒比表面積越大，顆粒間接觸面越大，越容易結塊；若在重壓下儲運，氯化鉀顆粒產生塑性變形。尤其是儲運時間比較長，結塊更嚴重。

3 解決氯化鉀結塊的應對措施

為最大限度地減少氯化鉀結塊，向用戶提供符合要求的流沙狀產品，根據企業的實際情況，通常在生產、包裝、儲運過程中采取相應的措施。

3.1 降低產品的水含量

筆者統計了中國-阿拉伯化肥有限公司從1998年至今購進的粉狀氯化鉀產品，90%以上的批次氯化鉀w（H2O）在1.0%以下，其余部分w（H2O）在1.0% ～2.0%，個別批次在4.0%左右，結塊程度與水含量呈明顯的正相關。隨著水含量的增大，氯化鉀產品結塊傾向更加嚴重。因此，鉀肥生產企業一般通過兩級干燥來降低產品水含量（即兩級轉筒干燥或一級轉筒和一級流化床串聯［5］），使產品w（H2O）降至1.0%以下。

3.2 降低包裝溫度和空氣除濕

方小永［1］介紹，青海鹽湖鉀肥股份有限公司的氯化鉀產品經過干燥后，直接進行包裝，袋內溫度在56 ～58 ℃，一定量的潮氣還未散盡，編織袋縫口后，物料堆放自然冷卻，潮氣降溫冷凝，導致氯化鉀晶體表面溶解、重結晶而結塊。筆者認為可在干燥段后加一級冷卻段，降低物料溫度。有條件的企業也可以設置散裝庫，充分冷卻后再包裝或儲運。這樣，就防止了氯化鉀因高溫包裝而形成結塊。氯化鉀在散裝儲存的過程中，最好向庫房內鼓入干空氣或對室內空氣進行除濕，防止產品因吸濕而結塊。

3.3 降低氯化鎂雜質含量

氯化鎂（MgCl2·6H2O），易潮解，置于干燥空氣中會風化而失去結晶水。在氯化鉀的生產過程中，干燥時氯化鎂失去結晶水，在潮濕的環境中氯化鎂吸潮形成結晶而結塊。因此，降低氯化鎂的含量能有效減少因氯化鎂引起的結塊現象發生。天津科技大學海洋科學與工程學院陳俠等［6］認為光鹵石在較佳的分解條件下（反應溫度75 ℃，分解水量為1.1 倍理論水量），可減少固相中氯化鎂的含量。

3.4 增大結晶粒度

洪磊［3］認為解決氯化鉀晶體細小問題，可用w（Mg2+）為4.5%～5.5%的不飽和母液替代工藝水進行分解，通過控制光鹵石中氯化鎂的溶解速度，來扼制氯化鉀過飽和度，實現晶粒長大，大部分氯化鉀粒徑在0.15 ～0.20 mm，沒有小于0.074 mm的粒級。

3.5 降低堆包高度和存儲溫度

袋裝氯化鉀堆包層數越多，壓力越大，越容易導致結塊，因此，堆包高度應盡可能控制在20層以下。在庫房內儲存時，要遠離高溫環境，有條件的企業可以進行強制通風，保證氯化鉀在低溫下儲存。

3.6 包覆防結塊劑

氯化鉀包覆防結塊劑的措施一般有3 種。一是添加惰性無機粉末（如滑石粉、高嶺土等），無機粉末具有較大的比表面積，能夠起到粒子間的隔離作用。該方法惰性粉末添加量通常在18% ～45%，添加量較大，若對氯化鉀純度要求較高時，該方法不適宜。二是在浮選工藝中添加16 ～18個碳的脂肪胺捕收劑，在氯化鉀晶體表面形成分子吸附，起到防結塊作用。三是添加表面活性劑類防結塊劑，防止氯化鉀結塊。添加位置可以在干燥機進料端或出料端，也可以在傳送帶上。夏士明［7］使用含有尿素的脂肪胺水溶液作為氯化鉀防結塊添加劑，其最佳操作條件：溶液pH 4 ～6，操作溫度50 ～55 ℃，m（胺）∶m（尿素）為1∶4，胺質量分數為2%，加入量為1 kg/t。趙彪等［8］用KF-862氯化鉀防結塊劑進行了試驗，安玉生等［9］用燕山大學開發的防結塊劑進行了試驗，均取得了較好的防結塊效果。

4 結束語

在實際生產中，影響氯化鉀結塊的因素很多，有原料因素、生產工藝技術因素、管理因素等。因此，解決結塊問題應當從各種因素逐一入手，逐一排查，逐一解決。要將原料的選取、生產工藝的優化、設備的升級改造、防結塊劑的選用與儲存環境、儲存條件的規范等措施相結合，改善氯化鉀的外觀質量和防結塊性能，提升企業產品的市場競爭力。