单位产量氯化钾所需物料分析计算

于雪峰，马 珍,屈小荣

(青海盐湖工业股份有限公司,国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心,青海省盐湖资源综合利用重点实验室,青海 格尔木 816000)

盐湖按卤水分类主要有三种，其中水化学成分分类是中国在盐湖分类上应用较广。盐湖按化学成分可分为碳酸盐类型、硫酸盐类型(包括硫酸钠亚型和硫酸镁亚型)和氯化物类型，察尔汗盐湖属于氯化物盐湖。卤水化学成分分类指明了湖水物理化学作用的特点和水盐平衡体系。如果按盐湖卤水赋存状态，盐湖可分为卤水湖、干盐湖和沙下湖，察尔汗盐湖就属于沙下湖。

生产氯化钾所需的含钠光卤石，是用察尔汗盐湖晶间卤水经过分段晒制后产生的，为了确保氯化钾的生产，盐湖晶间卤水经过分段晒制后，先后析出氯化钠、含钠光卤石，最后形成老卤。文章主要对生产单位氯化钾量时，所需的原卤量、产生的光卤石量、形成的老卤量及盐田面积进行了分析计算。

1 计算依据

(1)计算用Na+、K+、Mg2+∥Cl-—H2O四元水盐体系15 ℃相平衡数据为盐田物料平衡计算依据。

(2)淡水蒸发量以3 264 mm/a、降水量以18.77 mm/a(数据源自《察尔汗盐湖气象数据分析研究报告》)、盐田渗漏量以0.3 mm/d计算。

(3)根据淡水蒸发量折算：原卤蒸发量按1 004 mm/a(原卤到成矿卤水平均蒸发量为915 mm/a)，成矿卤水蒸发量825 mm/a(成矿卤水到老卤平均蒸发量为705 mm/a)，老卤蒸发量585 mm/a。

(4)需采卤量以100万t/a氯化钾，产品质量KCl≥96%(含水量0.8%)，氯化钾折百为96万t/a。加工厂选矿回收率63%计算，盐田光卤石需提供氯化钾151万t/a。

(5)计算公式：

卤水比蒸发系数=(3 403.567-2 410.88×卤水密度)/1 000；

卤水蒸发量=淡水蒸发量×0.76×卤水比蒸发系数-降雨量；

0.76为大面积盐田系数。

计算过程是按各单元进出物料平衡进行计算。

(6)原卤组分见表1，原卤系统点组成见图1。

表1 原卤组成Tab.1 Components of raw brine

图1 相图中原卤、成矿卤水、母液系统点位Fig.1 Point positions of brine, ore-forming brine and mother liquor system in phase diagram

(7)拟定成矿卤水、光卤石、老卤组分见表2。

表2 拟定成矿卤水、光卤石、老卤组分Tab.2 Components of ore-forming brine, carnallite and old brine

2 盐田计算

加工厂选矿回收率按63%计算，盐田共需提供151万t KCl,设定光卤石中氯化钾平均含量为18.22%，母液夹带量按20%计，需要湿基光卤石829万t。计算时，以产品为基准，采用倒推计算。

(1)成矿卤水晒制光卤石盐田面积计算见图2、表3。

图2 光卤石盐田物料流程示意图Fig.2 Material flow diagram of carnallite salt field

表3 光卤石盐田物料及盐田面积计算表Tab.3 Calculation table of carnallite salt field materials and area

(2)钠盐池晒制成矿卤水盐田面积计算见图3、表4。

图3 钠盐田物料流程示意图Fig.3 Material flow diagram of sodium salt field

表4 钠盐田物料及盐田面积计算表Tab.4 Calculation table of materials and area of sodium salt field

综上，生产100万t/a氯化钾产品，需要原卤8 844.34万t；需要成矿卤水6 367.3万t；需要光卤石829.64万t(湿基)(663.72万t(干基))；形成老卤4 484.8万t；需要钠盐田面积共需18.46 km2；光卤石盐田面积17.29 km2。

在实际生产中，为提高物料的回收利率用，加工车间的母液会返回盐田继续晒制光卤石。

3 结果与讨论

1)根据计算公式可以看出，影响盐田生产效率的主要因素有：蒸发量、降水量、盐田渗漏系统、及大面积系数的取值。所以，在实际生产中，为了准确测算盐田光卤石矿产量，对于蒸发量、降水量要做好日常监测，并做好数据收集和总结。对于盐田渗漏情况，在盐田建设时，一定要按规范对盐田池底、堤坝进行平整、碾压，必要时要铺设土工布或防渗膜，确保不会出现大的渗漏，大面积系数地方不同数值不同。在盐田开放式晒矿过程中，影响计算准确性的因素较多，所以平时数据的监测、收集和积累非常重要，大数据对取值的准确性起到修正作用。

2)根据计算，年产100万t氯化钾，共需要光卤石盐田面积在17 km2左右，钠盐田面积18 km2左右。因为生产中对成矿卤水和老卤的组分、比重有固定要求，在相同的气相条件、渗漏等客观条件下，固定的氯化钾生产量所需要的光卤石盐田面积不会有太大波动。

3)结合实际生产可以发现，钠盐田面积大小会随着原卤组分变化和成矿卤水需求量不同而有较大变化，当原卤浓度较低时，需要蒸发的水量较大，所需的盐田面积也会增大。