不纯净钾盐镁矾转化粒度研究

马松亮，董广峰，胡莉

（国投新疆罗布泊钾盐有限公司，新疆哈密839000）



不纯净钾盐镁矾转化粒度研究

马松亮，董广峰，胡莉

（国投新疆罗布泊钾盐有限公司，新疆哈密839000）

本研究结合了K+，Mg2+∥SO42-，Cl-—H2O四元体系相图，通过实验研究发现在55℃条件下钾盐镁矾转化所得钾镁肥产品的粒度有明显提高，并研究了晶种加入量及晶种粒度对转化粒度的影响。成功解决了粉料钾镁肥粒度过细问题，一定程度上解决了生产过程中的粉尘问题，保护环境的同时提高了资源利用率，减少了资源浪费。该研究为钾镁肥生产工艺改进提供了实验基础。

钾镁肥；相图；晶种；粒度；粉尘

硫酸钾镁肥作为一种常见的钾肥，可直接作为无氯钾镁混合肥施于农作物，能为作物生长提供较匀衡、长期稳定的养分，提高作物的产量和抗旱、抗寒、抗虫等能力［1］。罗布泊盐湖是典型的硫酸镁亚型卤水，经盐田晒矿所得的钾混盐矿是生产硫酸钾镁肥的理想原料［2］。采用浮选-转化工艺生产钾镁肥，因产品粒度较细，导致离心脱水环节穿滤严重，所得滤液夹带过多细晶，返回结晶器后影响结晶效果；另一方面在干燥过程中会产生大量粉尘，增加了除尘工作压力，致使干燥工序产品损失严重，造成环境污染，资源浪费，生产出的钾镁肥很难达到一等品要求。为解决上述问题，笔者针对提高钾镁肥的粒度做了研究。

1　实验内容

1.1原料与仪器

原料：盐田日晒得到的钾混盐，再经浮选后所得的钾盐镁矾。

仪器：电动搅拌器﹑水浴锅﹑抽滤瓶及布氏漏斗、真空泵、套筛、HYL-1076型粒度分析仪、XP-330D型偏光显微镜等。

1.2实验步骤

1）将原料与淡水按质量比4∶3混合，放置在不同温度水浴锅中搅拌转化，60 min后进行固液分离，分析固相粒度组成。2）将原料与淡水按质量比4∶3混合，在55℃下搅拌10 min后加入不同比例的1#晶种（转化所得高温母液冷却结晶固相）进行转化，对所得固相做粒度分析，考察此晶种加入量对转化固相粒度的影响。3）将不同粒度晶体作为2#晶种，按照质量比1∶20加入原料中进行转化实验，考察此晶种粒度对钾盐镁矾转化粒度的影响。

2　结果与讨论

2.1温度对转化粒度的影响

在温度分别为25、35、45、55、65℃的条件下，转化60 min后固液分离，对固相进行筛分实验。结果见表1、图1～2。

表1　不同温度对转化粒度的影响

图1　温度对产品粒度分布的影响

图2　温度对平均粒度的影响

由表1、图1～2可见，在25～45℃时，粒度分布曲线随着温度的升高不断右移，之后粒度分布曲线开始趋向稳定不变。图3为K+，Mg2+∥SO42-，Cl-—H2O四元体系多温相图。由图3可知，随着温度的升高，钾镁矾相区不断扩大，软钾相区逐步缩小，直至55℃时全部消失。分析认为，当温度升至一定程度后，生成的物质主要以钾镁矾为主。通过偏光显微镜可观察，钾盐镁矾的颗粒粒度比软钾镁矾的大。因此，出现了以上实验结果。

图3　K+，Mg2+∥SO42-，Cl-—H2O四元体系多温相图［3-6］

2.2晶种加入量对转化粒度的影响

将上述高温母液冷却后的晶体作为1#晶种加入到钾盐镁矾转化实验中，考察了加入量对产品粒度的影响，结果见表2、图4～5。

表2　晶种加入量对转化粒度的影响

图4　晶种加入量对产品粒度分布的影响

图5　晶种加入量对平均粒度的影响

由图5可见，随着晶种量的增加，产品平均粒度先增后减，在晶种加入量（质量分数）为5%～8%时达到最大。对应图4，这一阶段相应粒度分布曲线的波峰也较高。加入晶种后转化粒度增大的主要原因：1）晶种的生长会消耗体系中的过饱和度，避免爆发成核，使得结晶过程更易控制；2）晶种二次成核取代初级成核，可使产品粒度明显增加。但当晶种加入过多时，会使得冲击碰撞频率增加，不利于细晶在其表面吸附成长，导致产品粒度下降。

2.3晶种粒度对转化粒度的影响

在相同条件下，分别取晶种粒度为150～178、178～250、250～420、420～840、≥840 μm进行转化实验，结果见表4、图6～7。

表4　晶种粒度对转化粒度的影响

图6　晶种粒度对产品粒度分布的影响

图7　晶种粒度对产品平均粒度的影响

由图6～7可见，随着晶种粒度的增大，产品粒度分布曲线向右移动，平均粒度逐渐增大，小于75μm的极细颗粒含量也随之减少。原因可能是所加晶种粒度过细，引入过量晶核，不利于产品颗粒的增大。实验确定晶种最佳粒度范围为≥420 μm。

3　结论

1）在本实验温度条件下，得到的钾盐镁矾转化产品均符合GB/T 20937—2007《硫酸钾镁肥》［7］标准要求。55℃条件下，钾盐镁矾转化成钾镁矾，所得产品粒度比常温转化时大，更易脱水干燥，可有效解决粉料钾镁肥生产过程中的过滤、干燥、粉尘问题。2）相同转化条件下，转化过程中引入晶种可一定程度提高产品粒度；在实验范围内，最适晶种加入量（质量分数）为5%～8%。3）相同转化条件下，转化产品平均粒度随着晶种粒度的增大而升高；晶种过细时不利于晶体长大，因此，结晶器运行时要尽量避免大量细晶返回系统。

［1］郭如新.硫酸钾镁肥研发现状与发展前景［J］.硫磷设计与粉料工程，2009（5）：15-21.

［2］谈霞，杨蓉飞.硫酸镁亚型盐湖钾肥生产中尾矿回收钾镁肥的研究［J］.无机盐工业，2014，46（10）：50-52.

［3］陈静，曾德文，李东东，等.KNO3-Ca（NO3）2二元体系相图及热稳定性研究［J］.无机盐工业，2014，47（11）：38-41.

［4］王永，李春丽，刘亮梅.察尔汗盐湖盐田工艺相图分析及计算［J］.无机盐工业，2014，48（2）：26-29.

［5］李昱昀，高洁.制取硫酸钾镁肥的相图分析及计算［J］.海湖盐与化工，2006，35（3）：19-21.

［6］李选友，许力剑，李胜，等.温度对含结晶水无机盐流态化干燥

的影响［J］.无机盐工业，1999，31（3）：39-41.

［7］GB/T 20937—2007硫酸钾镁肥［S］.

联系方式：13677591743@163com

Research on impure kainite transformation particle size

Ma Songliang，Dong Guangfeng，Hu Li
（SDIC Xinjiang Luobupo Hoevellite Co.，Ltd，Hami 839000，China）

K+，Mg2+∥SO42-，Cl-—H2O quaternary system phase diagram analysis was used in this study.The experiments showed that particle size of potassium magnesium fertilizer product transformed from kainite was improved obviously at 55℃.The influences of the amount and particle size of crystal seed on transformation particle size were studied.The problem of too fine of potassium magnesium fertilizer powder was solved and dust pollution in the production process was reduced to a certain extent because of it.Environmental protection and better resource utilization rate were achieved at same time，reducing the waste of resources and providing experimental basis for potassium magnesium fertilizer production process improvement.

potassium magnesium fertilizer；phase diagram；crystal seed；particle size；dust

TQ131.13

A

1006-4990（2016）08-0057-03

2016-02-27

马松亮（1988—），男，助理工程师，主要从事矿物加工工程方面的研究。