鉀鹽生產(chǎn)工藝中結晶器母液波美度的測量

丁曉姜吳亞洲

1 中化地質礦山總局地質研究院，北京 100101

2 青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000

氯化鉀既是一種重要的鉀肥，又是重要的化工原料。世界上用于生產(chǎn)氯化鉀的原料絕大多數(shù)是水溶性的鉀鹽礦[1]，國內鉀鹽資源主要分布在我國青海、西藏、新疆、云南等十多個省區(qū)，以鹽湖型鹵水鉀鹽礦為主[2]，主要賦存在青海柴達木盆地、新疆羅布泊、西藏等鹽湖鹵水中[3-5]。

目前氯化鉀生產(chǎn)有多種工藝，青海鹽湖采用的反浮選-冷結晶工藝生產(chǎn)氯化鉀產(chǎn)品是較為先進的生產(chǎn)工藝，已成功應用于100 萬t 生產(chǎn)線[6]，其中光鹵石的分解結晶是生產(chǎn)技術的關鍵[7]。結晶器分解液氯化鎂的含量是控制光鹵石分解結晶速度的關鍵因素，而分解液濃度、鹽度隨時間變化規(guī)律與氯化鎂含量隨時間變化規(guī)律基本一致[8]。分解液濃度過低，分解速度過快，氯化鉀很快達到過飽和度，產(chǎn)生大量細晶，晶核來不及長大，影響了產(chǎn)品的粒度；相反分解液濃度過大，分解速度太慢，結晶速度也慢，影響了最終產(chǎn)率。實際生產(chǎn)中常檢測分解液濃度或鹽度來反映溶液中鎂離子的含量[8]。

波美度是表示溶液濃度的一種方法，是結晶器控制過程中的重要指標[9]，生產(chǎn)中常使用波美度計測量溶液波美度，來獲得結晶器分解液濃度指標。因此準確測量結晶器母液的波美度，對優(yōu)化結晶器的控制過程、獲得良好生產(chǎn)技術經(jīng)濟指標具有重要意義。

1 試驗過程

試驗器材：波美度計兩支，取樣桶兩個，秒表一塊。

試驗步驟：

①兩個取樣桶同時在結晶器中取樣，將A、B兩支波美度計同時分別放入兩個取樣桶，并開始計時，每3min 讀取示數(shù)，記錄十組數(shù)據(jù)。

②1h 后兩個取樣桶在同一結晶器中再次取樣，將A、B 兩支波美度計同時分別放入兩個取樣桶，并開始計時，每3min 讀取示數(shù)，記錄十組數(shù)據(jù)。

試驗數(shù)據(jù)：兩次試驗數(shù)據(jù)分別見表1。

表1 波美度隨時間變化試驗結果 Table 1Baume test results change over time

續(xù)表1

2 試驗分析

根據(jù)表1 試驗數(shù)據(jù)，可以分別作出兩組試驗波美度計A 和波美度計B 的測量趨勢圖，如圖1所示。

圖1試驗波美度計A 和B 的測量趨勢圖 Fig.1Test trend charts of baumeter A and B

圖1 結果說明兩支波美度計測量值存在系統(tǒng)誤差，且在剛開始測量的一段時間內波美度變化較快，6min 之后趨于穩(wěn)定，此時可讀取波美度數(shù)值，且時間越長誤差越小。

根據(jù)兩組試驗里同一波美度計的測量數(shù)據(jù)，可以分別作出波美度計A 和波美度計B 的測量趨勢圖，如圖2 所示。

圖2波美度計A、B 在兩組試驗的測量趨勢 Fig.2Measurement trend of baumeter A and B in two groups of tests

由圖2 的曲線可以看出，兩支波美度計分別在第一組和第二組試驗中所測得的波美度變化趨勢是一致的。對同一結晶器的母液，同一支波美度計可以較準確的反映其波美度。

根據(jù)波美度計A 第一組試驗測得數(shù)據(jù)與波美度計B 第二組試驗測得數(shù)據(jù)作對比，如圖3 所示。波美度計A 第二組試驗測得數(shù)據(jù)與波美度計B 第一組試驗測得數(shù)據(jù)做對比圖，如圖4 所示。

圖3 波美度計A（第一組）和波美度計B（第二組）的測量對比圖 Fig.3 Comparison of measurements of baumeter A (Group I) and B (Group II)

圖4 波美度計A（第二組）和波美度計B（第一組）的測量對比圖 Fig.4 Comparison of measurements of baumeter A (Group II) and B (Group I)

從圖3、圖4 可以看出，兩個圖中的兩條曲線均沒有確切的比例關系，但它們的整體走勢是一致的。

3 討論

（1）結晶器母液中含有大量懸浮的微小固體顆粒，對測定母液波美度會產(chǎn)生較大的干擾，剛開始所測波美度數(shù)值較大，隨著固體顆粒的逐步沉淀，干擾逐步降低，所測波美度數(shù)值也逐步降低并趨于平穩(wěn)，此時所測數(shù)值可作為母液波美度的近似值。

（2）不同波美度計測量同一母液時有一定的系統(tǒng)誤差，采用同一波美度計測量同一結晶器母液的波美度時可以降低系統(tǒng)誤差的影響，因此實際生產(chǎn)中最好固定使用一支波美度計對一個結晶器母液進行測量。

4 結論

（1）分解結晶是光鹵石反浮選-冷結晶生產(chǎn)工藝的重要工序，結晶器中分解液的濃度是影響分解結晶速度的關鍵因素。波美度是表示溶液濃度的一種方法，準確測量結晶器母液的波美度，對優(yōu)化結晶器的控制過程、獲得良好生產(chǎn)技術經(jīng)濟指標具有重要意義。

（2）在結晶器母液的波美度測量中，不能立即讀數(shù)，測量時間越長讀數(shù)越接近實際值，且在6min后變化變緩，可以將其讀數(shù)作為實際波美度的近似值，因此生產(chǎn)中，應在6min 之后讀取波美度數(shù)值。

（3）同一支波美度計在不同的時間測同一個結晶器可以反映出此結晶器中波美度的變化，但兩個結晶器波美度的測量中波美度計不能混用，如果混用，會使測量結果沒有可比性。

（4）建議在波美度的測量中只使用一支波美度計，或每個結晶器各固定使用一支波美度計，以正確反映波美度的變化。