硝酸钾工艺及复分解法的问题对策

马钥德(青海盐湖元通钾肥有限公司,青海 格尔木 816000)

我国是一个传统的农业生产大国，具有悠久的农耕历史和文明。在漫长的历史发展中，影响农业产能的因素很多，例如生产工具、优良育种、土壤肥化等。

肥料是促进农业生产的重要因素，根据不同作物的需要，肥料的种类也千差万别，根据所含有的主要成分不同，包括：氮肥、磷肥、钾肥以及复合肥等；我国传统的农业生产中，肥料的来源一度依赖“农家肥”，属于有机肥料的范畴，而化肥产品则是通过化学方法制造或者开采加工而成的，也被称之为无机肥。对比而言，无机肥料中的成分单纯，养分含量高，对农作物的作用更加直接，能够较大幅度地提升农作物的产量，这也是化肥产品得到广泛推广的原因。

硝酸钾是钾肥的一种，也属于无机肥料的范围。根据农作物的肥性需求，钾肥是仅次于氮肥的一种元素，在农作物生长过程中促进光合作用和产物的运输，是很多农作物不可或缺的肥料成分。其最典型的作用是抗倒伏、促进糖类和淀粉类生成、促进微量元素吸收等；目前用硝酸铵和氯化钾采用复分解循环法生产硝酸钾工艺是目前我国生产硝酸钾的主要方法。

从工艺流程来说，循环母液Ⅱ中加入水进行混合，通过升温之后与氯化钾进行溶解，随即产生复分解化学作用，析出硝酸钾晶体；获取硝酸钾的方式是，通过离心机分离作用，得到母液Ⅰ以及硝酸钾成品，随后进入下一步的干燥环节。

目前，我国形成了相对成熟的硝酸钾生产工艺和规模，复分解法操作下工艺简单，便于掌握，因此企业的产能很大。但通过这一方式生产硝酸钾过程中，还存在很多普遍性的问题，亟待解决。

1 复分解法生产硝酸钾存在的问题

1.1 硝酸钾结晶率低

硝酸钾结晶率的高低意味着最终的产品产量，理论上说，母液Ⅱ析出的硝酸钾晶体中，钾离子的含量越高，结晶率就越高。而结晶率的高低与原料的配方比例、母液浓度、温度、压力以及工艺技术等都有关系。目前国内最高的硝酸钾结晶率可以实现60%的析出，而一般的企业中能够实现40%左右，就属于是高产；由此可见，复分解工艺还存在很大的生产上升空间。

硝酸钾结晶率低，不仅是对产量的影响，同时对母液的循环控制也是很不利的。由于缺乏量化标准和精确统计，循环中需要添加的原料无法把握，造成原材料消耗较多、成本高的特点；例如，氯化铵中会保留大量的钾元素，蒸发水量大等。

1.2 硝酸钾回收率低

要获得较高的产能，提高硝酸钾结晶率只是一方面，另一方面也要关注对硝酸钾产品的回收，否则不仅产能低，还是对原材料的巨大浪费。

回收硝酸钾的工艺主要有三种，分别是自然冷却结晶工艺、真空冷却结晶工艺和夹套冷却结晶工艺（包括蛇套）。相对而言，自然冷却结晶的方式可以提高硝酸钾结晶的质量，但是整个回收环节非常缓慢，同时需要很大的冷却区域，劳动强度大，生产效率低，同时在回收的过程中造成巨大的浪费，对环境的影响也很不利。

而真空冷却的工艺不仅冷却速度快，同时实现了环境保护的功能，具有回收率高、干净清洁的特点。但是相对应的，真空冷却工艺需要大量的设备投入，企业的一次性投资额很大，目前还不普及。

采用夹套冷却结晶的工艺方式，是目前我国硝酸钾生产回收的主要方式，但同样存在缺点，如冷却容积小、容易产生结垢、传热能力低、冷热不均匀等情况。

2 复分解法生产硝酸钾的解决对策

通过以上两方面的问题分析，不难看出，我国硝酸钾肥料在采用复分解法生产的过程中，主要的问题是产品形成和产品回收两个环节。

首先，针对产品生产而言，关键的问题是要提高硝酸钾晶体的析出能力，但由于涉及的因素过多，不是一蹴而就即可完成的。针对这一问题的解决，作者认为可以通过构建合理的产能提升策略来完成。生产者可以根据企业的生产设备和生产工艺，以此两方面作为基础，通过不断地微调母液中的成分含量、温度、气压等指标，反复进行实验，并将得到的数据进行分解、组合，从而寻求出最高的晶体析出率环境。

其次，针对产品的回收方面。硝酸钾是一种化工产品，它的回收也应该符合化工产业的特点。通过引入电气自动化技术，合理降低投入成本，实现现代化的回收作业；目前我国流行的三类回收方法中，夹套冷却结晶工艺在投入和性能方面较为适中，以此为基础展开研究，以复合型回收方式为方向，结合真空冷却和自然冷却的优点来实现。

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