一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法
阅读说明：本技术 一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法 (Method for preparing large-particle potassium chloride by continuous crystallization of low-sodium carnallite ) 是由 王刚 董伟兵 马生奎 切知加 李辉林 杨小波 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法,包括以下步骤：将低钠光卤石破碎后加入溶解装置中,然后加入超纯水,再加热使低钠光卤石完全溶解,得光卤石过饱和液；预先在结晶器加入循环母液,然后在第一级结晶器中加入光卤石过饱和液进行结晶,得第一级晶浆；将第一级晶浆加入第二级结晶器中,再加入光卤石过饱和液进行结晶,得第二级晶浆；将第二级晶浆加入第三级结晶器中,再加入光卤石过饱和液进行结晶,得第三级晶浆；将第三级晶浆固液分离,所得母液循环使用,将所得晶体依次经过洗涤和真空干燥,得大颗粒氯化钾。本发明能够得到大粒径氯化钾,有效解决了现有制备方法中氯化钾晶体细小、含湿量高和易板结等问题。(The invention discloses a method for preparing large-particle potassium chloride by continuous crystallization of low-sodium carnallite, which comprises the following steps: crushing the low-sodium carnallite, adding the crushed low-sodium carnallite into a dissolving device, adding ultrapure water, and heating to completely dissolve the low-sodium carnallite to obtain a carnallite supersaturated solution; adding a circulating mother solution into a crystallizer in advance, and then adding a carnallite supersaturated solution into a first-stage crystallizer for crystallization to obtain first-stage crystal slurry; adding the first-stage crystal slurry into a second-stage crystallizer, and then adding a carnallite supersaturated solution for crystallization to obtain second-stage crystal slurry; adding the second-stage crystal mush into a third-stage crystallizer, and then adding a carnallite supersaturated solution for crystallization to obtain third-stage crystal mush; and (4) carrying out solid-liquid separation on the third-stage crystal mush, recycling the obtained mother liquor, and washing and vacuum-drying the obtained crystals in sequence to obtain large-particle potassium chloride. The invention can obtain the potassium chloride with large particle size, and effectively solves the problems of fine potassium chloride crystal, high moisture content, easy hardening and the like in the existing preparation method.)
技术领域
本发明涉及氯化钾制备技术领域，具体涉及一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法。
背景技术
我国是一个农业大国，农业的发展离不开化肥。据调查全国84％的土地缺钾，土壤缺钾成为影响我国农业发展的一个重要因素之一。因此，对钾肥的需求量巨大。
我国最大的钾肥生产地是青海察尔汗盐湖，察尔汗盐湖是我国最大的盐湖，是典型的氯化物盐湖，该地区生产氯化钾主要采用反浮选、正浮选工艺，还有热熔结晶和兑卤工艺。反浮选-冷结晶工艺是其中比较先进的一种工艺，因其工艺技术可靠，生产的氯化钾产品含量大、收率约为60％、能耗低和水分含量少等一系列突出优点成为氯化钾生产主要工艺路线。但该工艺制备得到的粉体氯化钾颗粒细小，平均粒度在0.1-0.2mm，因其钾肥使用中质量轻、长久放置易板结、易被风吹散等弊端，不能保证钾肥全部进入植物根系周围土壤，造成资源浪费。
结晶过程的最重要特性产品纯度高，粒径分布均匀、反应条件平稳、易操作、能耗低等优点。用连续结晶的方法来制备大颗粒的氯化钾，是提高钾肥使用效率的一条新途径。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法，能够得到大粒径氯化钾，有效解决了现有制备方法中氯化钾晶体细小、含湿量高和易板结等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法，包括以下步骤：
(1)将低钠光卤石破碎后加入溶解装置中，然后加入超纯水，再加热至50-60℃使低钠光卤石完全溶解，得光卤石过饱和液；
(2)预先在结晶器的第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中加入循环母液，然后在第一级结晶器中加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第一级晶浆；将第一级晶浆加入第二级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第二级晶浆；将第二级晶浆加入第三级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第三级晶浆；
(3)将步骤(2)所得第三级晶浆固液分离，所得母液循环使用，将所得晶体依次经过洗涤和真空干燥，得大颗粒氯化钾。
进一步，步骤(1)中，低钠光卤石和超纯水质量比为82-85:100。
进一步，低钠光卤石和超纯水质量比为83:100。
进一步，循环母液为常温下的光卤石饱和液。
进一步，结晶器为夹套式结晶器。
进一步，步骤(2)中，循环母液和光卤石过饱和液按体积比150:100混合。
进一步，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器的温度在室温下保持恒定。
进一步，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中，搅拌速度为400-600r/min，加料速率为3-3.5mL/min，停留时间为1-2h。
进一步，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中，搅拌速度为500r/min，加料速率为3.3mL/min，停留时间为1h。
进一步，将所得晶体用乙醇洗涤，然后在40-60℃温度下真空干燥24h。
进一步，所得大颗粒氯化钾中，晶体中粒径1.0mm以上晶粒占比为50.28％，最大粒径为1.7mm。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾，通过高温光卤石饱和液直接与低温光卤石饱和液相混合，自然结晶制备大颗粒氯化钾；本发明的大粒径氯化钾，有效解决了现有制备方法中氯化钾晶体细小、含湿量高和易板结等问题。
2、本发明所得大颗粒氯化钾，得到晶体中1.0mm以上晶粒占比50.28％，最大粒径为1.7mm，解决了氯化钾细晶体多、含湿量高、易板结等问题。制备时，通过三级结晶器的串联，提高母液循环次数，延长氯化钾晶体生长时间，实现光卤石直接制备大颗粒氯化钾。
3、本发明通过连续结晶的方法来制备大颗粒的氯化钾，多次循环母液，有效节约了钾肥生产资源，提供了一种新途径；结晶过程反应条件平稳、易操作、能耗低等优点。
4、本发明所得大粒径氯化钾产品纯度高，颗粒大、粒径分布均匀、含湿量低，有效提高钾肥利用率。上述方法所得大颗粒氯化钾有效解决了氯化钾颗粒细小、易板结、含湿量高、干燥能耗成本高、钾肥缓释过快和造成钾肥使用效率过低等上述问题。
附图说明
图1为不同工艺氯化钾粒度分布图；
图2为不同工艺氯化钾平均粒径；
图3为不同工艺氯化钾含水率。
具体实施方式
实施例1
一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法，包括以下步骤：
(1)将低钠光卤石破碎后加入溶解装置中，然后加入超纯水，再加热至50℃使低钠光卤石完全溶解，得光卤石过饱和液；低钠光卤石和超纯水质量比为82:100；
(2)预先在结晶器的第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中加入循环母液，循环母液为常温下的光卤石饱和液，然后在第一级结晶器中加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第一级晶浆；将第一级晶浆加入第二级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第二级晶浆；将第二级晶浆加入第三级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第三级晶浆；循环母液和光卤石过饱和液按体积比150:100混合，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器的温度在室温下保持恒定，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中，搅拌速度为500r/min，加料速率为3.3mL/min，停留时间为1h；
(3)将步骤(2)所得第三级晶浆固液分离，所得母液循环使用，用乙醇洗涤，然后在50℃温度下真空干燥24h，得大颗粒氯化钾。
实施例2
一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法，包括以下步骤：
(1)将低钠光卤石破碎后加入溶解装置中，然后加入超纯水，再加热至55℃使低钠光卤石完全溶解，得光卤石过饱和液；低钠光卤石和超纯水质量比为83:100；
(2)预先在结晶器的第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中加入循环母液，循环母液为常温下的光卤石饱和液，然后在第一级结晶器中加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第一级晶浆；将第一级晶浆加入第二级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第二级晶浆；将第二级晶浆加入第三级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第三级晶浆；循环母液和光卤石过饱和液按体积比150:100混合，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器的温度在室温下保持恒定，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中，搅拌速度为500r/min，加料速率为3.3mL/min，停留时间为1h；
(3)将步骤(2)所得第三级晶浆固液分离，所得母液循环使用，用乙醇洗涤，然后在50℃温度下真空干燥24h，得大颗粒氯化钾。
实施例3
一种由低钠光卤石连续结晶制备大颗粒氯化钾的方法，包括以下步骤：
(1)将低钠光卤石破碎后加入溶解装置中，然后加入超纯水，再加热至60℃使低钠光卤石完全溶解，得光卤石过饱和液；低钠光卤石和超纯水质量比为85:100；
(2)预先在结晶器的第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中加入循环母液，循环母液为常温下的光卤石饱和液，然后在第一级结晶器中加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第一级晶浆；将第一级晶浆加入第二级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第二级晶浆；将第二级晶浆加入第三级结晶器中，再加入步骤(1)所得光卤石过饱和液进行结晶，得第三级晶浆；循环母液和光卤石过饱和液按体积比150:100混合，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器的温度在室温下保持恒定，第一级结晶器、第二级结晶器和第三级结晶器中，搅拌速度为500r/min，加料速率为3.3mL/min，停留时间为1h；
(3)将步骤(2)所得第三级晶浆固液分离，所得母液循环使用，用乙醇洗涤，然后在50℃温度下真空干燥24h，得大颗粒氯化钾。
实验例
目前生产氯化钾的工艺技术有反浮选-冷结晶、冷结晶-正浮选、热熔真空结晶、兑卤冷结晶等，其中，反浮选-冷结晶法是钾肥生产企业优先选择的工艺技术。将现有的常规制备方法反浮选-冷结晶与本申请制备所得氯化钾结果进行表征，其结果见图1。图1中，最高峰从左到右依次为反浮选-冷结晶、55℃、50℃和60℃。
由图1可知，常规方法制得的氯化钾粒径细小，平均粒径0.15mm，而本申请的制备方法对增大氯化钾粒径效果显著。通过改变本申请制备方法中的关键条件(初始降温温度)，结果表明，初始降温温度越高其粒径越大，当初始降温温度为50℃时，得到晶体中1mm以上晶粒占比14.7％，平均粒径为0.621mm。当初始降温温度为55℃时，得到晶体中1mm以上晶粒占比22.28％，平均粒径为0.637mm；当初始降温温度为60℃时，得到晶体中1mm以上晶粒占比50.28％。平均粒径为0.875mm。
并对由现有常规方法和本申请制备得到的氯化钾的含水率和平均粒径进行表征，其结果分别见图2-3。图3中，从上到下分别表示反浮选-冷结晶和本申请的工艺。
由图2和3可知，常规方法制备的氯化钾晶体含湿率高达6.93％，细晶多，平均粒径0.15mm；本申请制备的氯化钾晶体含湿率为2.67％，平均粒径0.875mm。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。
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