氯化钾结块的影响因素及应对措施

宋安新，石学勇

（中国-阿拉伯化肥有限公司，河北 秦皇岛 066003）

氯化钾主要用作化肥及化学工业中各种钾盐的原料，90%以上用作钾肥。作为生产复合肥的主要原料，氯化钾结块不仅影响其外观质量，同时给运输、销售和使用带来不便。因此，解决氯化钾的结块问题成为复合肥生产企业的当务之急。笔者从氯化钾结块的机制、影响因素进行分析，提出一系列的应对措施，旨在为有效解决氯化钾的结块问题提供借鉴。

1 氯化钾的结块机制

目前公认的无机盐结块理论主要有两个，即晶体桥连理论和毛细管吸附理论。

1.1 晶体桥连理论

晶体桥连理论认为，结块主要是由内在因素（无机盐晶体的性质、化学组成、粒度、粒度分布及几何形状等）和外界因素（温度、湿度、压力和杂质等）的变化引起的。氯化钾在干燥过程中游离水不断从内部向颗粒表面扩散，导致在颗粒表面形成饱和溶液，在温度变化时，形成过饱和溶液，析出晶体，颗粒之间的相互接触点上形成晶桥，随着时间的推移，晶粒黏结在一起，形成团块。

1.2 毛细管吸附理论

毛细管吸附理论认为，由于微细晶粒间毛细管吸附力的存在，使毛细管弯月面上的饱和蒸气压低于外部的饱和蒸气压，这就为水蒸气向晶粒间的扩散提供了条件，使晶体易于吸潮，按照吸潮→颗粒表面溶解→水分蒸发晶体再析出→颗粒间桥接的顺序进行循环，最后形成团块。

2 氯化钾结块的主要影响因素

2.1 产品的水含量

氯化钾的水含量在储运中对结块的影响最大，水含量越高，氯化钾中的液相量也越高，氯化钾间的溶解再结晶越易进行，结块越严重。罗马尼亚农用氯化钾标准规定w（H2O）最高为2%，其他国家农用氯化钾标准规定w（H2O）最高为1.0%。我国农用氯化钾标准：优等品w（H2O）≤2.0%，一等品w（H2O）≤4.0%，合格品w（H2O）≤6.0%。从中国-阿拉伯化肥有限公司采购的氯化钾原料分析看，国外进口的氯化钾不存在结块现象，而国产的氯化钾部分存在结块现象，因此，国产氯化钾水含量比较高是其结块的主要原因之一。

2.2 包装温度和大气湿度

若包装温度过高，就容易发生产品结块，这是因为肥料内部存在温度和水分梯度，在温度梯度的推动下，氯化钾在包装后仍有少量水分由内部向外部迁移，在密封的包装空间内，当环境温度下降时，这部分水汽就会凝结在氯化钾表面，造成接触点的部分溶解→结晶。对于散装氯化钾，在潮湿季节，当其临界吸湿点低于大气湿度时，容易引起物料吸湿而造成结块。

2.3 杂质的影响

GB/T 6549—2011将氯化钾产品分为两类：Ⅰ类为工业用氯化钾，Ⅱ类为农用氯化钾，除水分和氧化钾含量外，农用氯化钾对杂质钙、镁、钠等无限量规定。方小永［1］认为，青海盐湖工业股份有限公司的氯化钾为冷结晶产品，产品中含有氯化镁杂质（w（MgCl2）0.5%），氯化镁具有较高的吸湿性，易潮解，影响氯化钾的结块。梁富忠［2］认为六水氯化镁会加剧复合肥结块，无水氯化镁可改善结块。所以，杂质种类、含量、形态及结晶水的含量都会对氯化钾结块造成影响。

2.4 粒度的影响

物料颗粒的粒度越小，在储运过程中越容易在压力作用下粘结，从而结块。氯化钾粒度过小，不仅易结块，而且影响氯化钾生产装置的运行，导致氯化钾回收率低下［3］。尤金娜等［4］认为：胺在氯化钾结晶表面上分布时，胺薄膜的厚度随着晶粒的减小而变薄。这就是说，随着晶粒的减小，表面活性剂十八胺分子在结晶表面的附着量减少，从而导致结块性增加，易粘结成团块。

2.5 储运时的堆积压力

农用氯化钾产品外观呈粉状或流沙状，颗粒比表面积越大，颗粒间接触面越大，越容易结块；若在重压下储运，氯化钾颗粒产生塑性变形。尤其是储运时间比较长，结块更严重。

3 解决氯化钾结块的应对措施

为最大限度地减少氯化钾结块，向用户提供符合要求的流沙状产品，根据企业的实际情况，通常在生产、包装、储运过程中采取相应的措施。

3.1 降低产品的水含量

笔者统计了中国-阿拉伯化肥有限公司从1998年至今购进的粉状氯化钾产品，90%以上的批次氯化钾w（H2O）在1.0%以下，其余部分w（H2O）在1.0% ～2.0%，个别批次在4.0%左右，结块程度与水含量呈明显的正相关。随着水含量的增大，氯化钾产品结块倾向更加严重。因此，钾肥生产企业一般通过两级干燥来降低产品水含量（即两级转筒干燥或一级转筒和一级流化床串联［5］），使产品w（H2O）降至1.0%以下。

3.2 降低包装温度和空气除湿

方小永［1］介绍，青海盐湖钾肥股份有限公司的氯化钾产品经过干燥后，直接进行包装，袋内温度在56 ～58 ℃，一定量的潮气还未散尽，编织袋缝口后，物料堆放自然冷却，潮气降温冷凝，导致氯化钾晶体表面溶解、重结晶而结块。笔者认为可在干燥段后加一级冷却段，降低物料温度。有条件的企业也可以设置散装库，充分冷却后再包装或储运。这样，就防止了氯化钾因高温包装而形成结块。氯化钾在散装储存的过程中，最好向库房内鼓入干空气或对室内空气进行除湿，防止产品因吸湿而结块。

3.3 降低氯化镁杂质含量

氯化镁（MgCl2·6H2O），易潮解，置于干燥空气中会风化而失去结晶水。在氯化钾的生产过程中，干燥时氯化镁失去结晶水，在潮湿的环境中氯化镁吸潮形成结晶而结块。因此，降低氯化镁的含量能有效减少因氯化镁引起的结块现象发生。天津科技大学海洋科学与工程学院陈侠等［6］认为光卤石在较佳的分解条件下（反应温度75 ℃，分解水量为1.1 倍理论水量），可减少固相中氯化镁的含量。

3.4 增大结晶粒度

洪磊［3］认为解决氯化钾晶体细小问题，可用w（Mg2+）为4.5%～5.5%的不饱和母液替代工艺水进行分解，通过控制光卤石中氯化镁的溶解速度，来扼制氯化钾过饱和度，实现晶粒长大，大部分氯化钾粒径在0.15 ～0.20 mm，没有小于0.074 mm的粒级。

3.5 降低堆包高度和存储温度

袋装氯化钾堆包层数越多，压力越大，越容易导致结块，因此，堆包高度应尽可能控制在20层以下。在库房内储存时，要远离高温环境，有条件的企业可以进行强制通风，保证氯化钾在低温下储存。

3.6 包覆防结块剂

氯化钾包覆防结块剂的措施一般有3 种。一是添加惰性无机粉末（如滑石粉、高岭土等），无机粉末具有较大的比表面积，能够起到粒子间的隔离作用。该方法惰性粉末添加量通常在18% ～45%，添加量较大，若对氯化钾纯度要求较高时，该方法不适宜。二是在浮选工艺中添加16 ～18个碳的脂肪胺捕收剂，在氯化钾晶体表面形成分子吸附，起到防结块作用。三是添加表面活性剂类防结块剂，防止氯化钾结块。添加位置可以在干燥机进料端或出料端，也可以在传送带上。夏士明［7］使用含有尿素的脂肪胺水溶液作为氯化钾防结块添加剂，其最佳操作条件：溶液pH 4 ～6，操作温度50 ～55 ℃，m（胺）∶m（尿素）为1∶4，胺质量分数为2%，加入量为1 kg/t。赵彪等［8］用KF-862氯化钾防结块剂进行了试验，安玉生等［9］用燕山大学开发的防结块剂进行了试验，均取得了较好的防结块效果。

4 结束语

在实际生产中，影响氯化钾结块的因素很多，有原料因素、生产工艺技术因素、管理因素等。因此，解决结块问题应当从各种因素逐一入手，逐一排查，逐一解决。要将原料的选取、生产工艺的优化、设备的升级改造、防结块剂的选用与储存环境、储存条件的规范等措施相结合，改善氯化钾的外观质量和防结块性能，提升企业产品的市场竞争力。