毕业设计用正浮选法年产三万吨氯化钾的设计说明书.doc

（格尔木地区）用正浮选法年产三万吨氯化钾的
工艺初步设计（15℃）
摘 要

在毕业实习的基础上，通过对各种工艺流程的生产能力进行比较，同时考虑了格尔木地区的自然条件，分析水、电等能源消耗、原料的供给及运输费用情况。在此基础上进行物料衡算和能量衡算，从而确定出主要工艺设备的型号、尺寸，数量，最后绘制带控制点的工艺流程图、设备平面布置图及主要设备图等，拟定此设计（格尔木地区）用正浮选发年产三万吨氯化钾的工艺流程，以满足青海地区对钾肥产品的需求。

关键词：光卤石，氯化钾，浮选机，干燥桶

I
化工学院盐湖系

(GOLMUD DISTRICT)WITH AN ANNUAL OUTPUT OF 30,000 TONS IS POTASSIUM CHLORIDE FLOTATION ISSUED THE PRELIMINARY DESIGN PROCESS (15 ℃)

Abstract

Graduation internship, based on a variety of processes by comparing the production capacity, taking into account the Qinghai golmud Plant Area of the natural conditions of water, electricity and other energy, raw materials supply and transport Charges by. Based on this material balance and energy balance to determine the main process equipment of the type, size, number, last drawn have flow chart of control points, equipment, floor plan and other major equipment plan to draw up the design ( Golmud region) with an annual output of 30,000 tons is being made potassium chloride flotation process flow, to meet the Qinghai region potash products.

Key Words：Carnallite, Potassium Chloride, Flotation Machine, Dry Bucket

II
化工学院盐湖系

目 录

目 录 I
1 总论 1
1.1概述 1
1.1.1氯化钾的性能和用途 1
1.1.2钾肥的市场需求 1
1.1.3生产氯化钾的原料概述 2
1.2文献综述 3
1.2.1氯化钾的重要性 3
1.2.2氯化钾的品质与产量的发展趋势 3
1.3设计任务的依据或项目来源 4
1.4主要原材料的规格 4
1.5格尔木地区的自然条件 4
1.5.1 察尔汗地区的地理条件 4
1.5.2察尔汗盐湖湖区的气象条件 4
1.6青海省盐湖资源概况 5
1.7其他 5
1.7.1环境质量现状 5
2 生产流程的确定 6
2.1概述 6
2.2以光卤石为原料制氯化钾的方法 6
2.2.1冷分解—正浮选—洗涤法 6
2.2.2溶解结晶法（完全溶解法）—溶解结晶法 6
2.2.3兑卤结晶法 6
2.2.4生产氯化钾工艺流程的比较分析与工艺流程的选择 7
2.3操作条件的选择 7
2.3.1原矿品位的确定 7
2.3.2浮选工艺过程影响因素 7
2.4干燥热风进口温度 7
3 生产流程简述 8
3.1正浮选法生产氯化钾工艺流程的相图分析 8
3.2正浮选法生产氯化钾的生产流程简介 11
3.2.1 加矿工序 12
3.2.2 分解工序 12
3.2.3 浮选工艺 12
3.2.4 洗涤工序 12
3.2.5 干燥工序 13
4 工艺计算 14
4.1 物料衡算 14
4.1.1初开车时的物料衡算 14
4.1.2正常生产条件下的物料衡算 21
5 设备设计、选型与计算 60
5.1分解机组 60
5.2浮选设备的选型 61
5.3真空转筒过滤机 62
5.3.1物衡的滤液体积流量 63
5.3.2真空泵的选择 64
5.4螺旋洗涤机 64
5.5离心机 65
5.6干燥机 66
5.6.1转筒的直径D 67
5.6.2对流传热系数由估算容积传热系数 67
5.6.3转筒高度Z 67
5.6.4停留时间 71
5.6.5填充率检验 72
5.7旋风除尘器的选型 72
6 设计总结 75
6.1设计过程总结 75
6.2改进措施 75
参考文献 77
致 谢 79
附 录 81

81
化工学院盐湖系
1 总论
1 总论
1.1概述
1.1.1氯化钾的性能和用途
1.1.1.1氯化钾的物理化学性质
氯化钾是一种白色或暗白色的晶体，分子式为KCl，分子量是74.55。
密度：1.988g·cm-3（30oC）；熔点：776oC;热容：50.877kJ·kmol-1·K-1;
硬度：2.0（矿物）；溶解热（吸热）：18.439kJ·mol-1（溶解于无限多molH2O中）；
晶系：属立方晶系，轴角α=β=γ，轴长X=Y=Z;
溶解度：氯化钾在水中的溶解度岁温度的升高而迅速增大。
1.1.1.2氯化钾的用途
氯化钾的用途是相当广泛的， 氯化钾主要是用作肥料，其次氯化钾可作为为制造各种钾盐的化工原料，如氢氧化钾、氯化钾、高锰酸钾、碳酸钾、重铬酸钾、硫酸钾及硝酸钾等。氯化钾是点解氯化镁制取金属镁是的助溶剂。在军事上，氯化钾可做消焰剂；在医药上用作利尿剂，并可代替氯化钠作低钠盐，能其降低血压的作用；在冶金工业上，还可用于金属的淬火；在油田上可用作固井剂。此外，在电镀及照相等领域，均需氯化钾。
1.1.2钾肥的市场需求
全球钾盐产品的95%应用于农肥。结合土壤、气候条件和作物种类，按比例施用氮磷钾肥，对提高农作物单位面积的产量是非常重要的。通常按N:P2O5:K2O来计算化肥中的有效成分含量，目前我国的施肥比例大约是1：0.28：0.1，而同期世界比例是1：0.47：0.4，可见我国的钾肥施用比例明显偏低，这充分说明了我国对钾肥的需求量还很大。
我国是一个农业大国，每年所需的钾肥数量很大，但是，我国钾肥储量资源较为贫乏，除我国每年生产的钾肥外，还需要进口大量的氯化钾。因此，立足本国钾盐资源，因地制宜，寻求好的氯化钾生产方法是很有意义的。我国钾矿以卤水钾矿为主，固体钾盐少，与世界钾盐相反，我国卤水钾矿占总量的98%以上，固体钾盐仅占2%左右。我国钾资源的开发利用对象主要为卤水钾资源，其绝大部分集中分布在青海省柴达木盆地。
1.1.2.1钾在农业中的地位
钾是作物的营养三要素之一，是作物体内60多种酶的活化剂，对作物光合作用、呼吸作用以及对糖的运输、淀粉、脂肪和蛋白质的合成均起着重要的调节作用。在中国冬小麦的主产区黄淮海平原，分布着约170万ha的砂质潮土，该土壤质地轻、肥力瘦、漏水漏肥、速效钾含量低，冬小麦施钾具有显著的增产效应。特别是近年来，随着有机肥施用量的减少，土壤钾素亏缺严重，因此，施用钾肥已成为进行该区土壤培肥、实现作物增产的一项重要技术措施。
施用钾肥对提高夏玉米产量，改善品质以及提高抗逆性具有显著的作用。长期以来生产中重施氮肥磷肥、少施或不施钾肥，特别是作物高产品质的应用和产量水平的提高，
1.1.2.2钾盐的生产、消费现状及趋势
我国钾矿以卤水钾矿为主，固体钾盐少，与世界钾盐相反，我国卤水钾矿占2%左右。
我国生产的主要钾肥品种有：氯化钾、硫酸钾和硝酸钾。据统计，目前我国钾肥生产能力为220万t/a，2004年钾肥产量为206.3万t（K2O100%）。我国现有氯化钾生产企业约占用资源储量1.65亿t，为全国查明资源的19%。
受资源条件的限制，我国上规模的氯化钾肥料生产厂主要集中在青海察尔汗地区，青海盐湖集团公司是我国目前最大的钾肥生产企业，该公司氯化钾年生产能力已接近150万t（实物）。目前我国硫酸钾生产企业已达50家左右，生产能力60万t/a（折实物120万t/a）以上，均以氯化钾为原料转化而得。国内近几年钾肥生产统计情况见表
表1—1 钾肥生产统计情况
年份
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
生产能力
25
27
31
31
52
79
80
150
产量
15
19
21
22
38
42
51
62.5
1.1.2.2.1钾盐的消费现状和趋势
中国是第二大钾盐消费国，约占全球消费总量的12%。近几年，钾盐需求有明显的增长，1998年全球钾盐需求量估计为2440万t，1998年全球钾盐仍保持旺盛的需求势头，消费量为2430万t。自20世纪90年代中期以来，我国钾盐消费量激增，1995年已达349万t，比1986年增长了84%。其中化肥仍然是钾盐的主消费渠道，根据近年来我国钾肥施用量的氮磷钾比例与世界平均水平的比例看，我国钾肥销量将进一步增长，国内钾盐需求.
表1—2 国内钾盐需求状况
年份
2000
2010
2020
钾盐（万t）
540
959
1237
1.1.3生产氯化钾的原料概述
钾石盐与光卤石是制造钾肥的主要原料，从世界范围看，钾肥资源主要集中在前苏联和加拿大，约占世界钾肥资源的80%，其次为德国，估计贮量为1.9×1010t K2O。
我国已经发现贮量较大的钾肥资源有青海察尔汗盐湖及新疆的罗布泊盐湖。察尔汗盐湖位于柴达木盆地的中南部，它是世界上最大的干盐湖，也是我国首屈一指的现代钾、镁、盐矿床，察尔汗盐湖的面积约为5 856km2，相当于西尔斯盐湖的50多倍，比杭州西湖大130余倍。湖内汇集了数百亿吨以氯化物为主的盐类，其中钾盐数量约为3.9×108t。石盐沉积的累计厚度一般在30m左右，最厚的有60m有余。晶间卤水含有大量的石盐、钾盐、镁盐和其他盐类。我国新疆罗布泊地区钾资源贮量有2.5×108t，潜层卤水氧化钾含量就有1.38×108t～1.73×108t。其中罗布泊北部凹地（简称罗北凹地）卤水含量的质量分数平均为：KCl 1.55%、NaCl 16.44%、MgCl2 6.11%、MgSO4 4.96%。
海洋是资源的宝库，海水中钾的含量是十分丰富的，它仅次于Cl、Na、Mg、S、Ca而排在第六位，其含量为330g/m3，含钾总量为6.0×104t，可谓取之不尽。
再有，在我国云南思茅页已经发现钾石盐矿。较优的钾石盐矿含KCl、NaCl的质量分数约为25%、71%，其余为少量的CaSO4、MgCl2和不溶性黏土。我国思茅钾石盐矿品位低，含K2O的质量分数平均为6%。
1.2文献综述
1.2.1氯化钾的重要性
氯化钾既是一种重要的速效钾肥,也是用量最多、使用范围较广的钾肥产品。氯化钾分子式为KCl，含钾(K2O)不低于60%，含氯化钾应大于95%。氯化钾肥料中还含有氯化钠约1.8%，氯化镁 0.8%和少量的氯离子，水分含量低于2%。氯化钾由钾石盐、光卤石等钾矿提炼而成，也可用卤水结晶制成氯化钾。盐湖钾肥是青海省盐湖钾盐矿中提炼制造而成的。其主要成分为氯化钾，含钾(K2O)52%～55%，氯化钠3%～4%，氯化镁2%，硫酸钙1%～2%，水分6%左右。
1.2.2氯化钾的品质与产量的发展趋势
氯化钾一般呈白色或浅黄色结晶，有时含铁盐而呈红色。氯化钾物理性状良好，吸湿性小，溶于水，呈化学中性反应，属于生理酸性的水溶性速效肥料，它能显著的提高大多数作物的产量。盐湖钾肥为白色晶体，含水分和钠盐稍高，吸湿性较强，能溶于水。近年来，由于生产工艺和设备的改善，盐湖钾肥的质量在逐年提高，其性质与进口的氯化钾相近。
表1—3
项目
指标
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
优等品
一等品
合格品
优等品
一等品
合格品
氧化钾(K2O) >
62
60
59
57
60
57
54
水分(H2O) <
2
2
4
6
6
6
6
钙镁含量(Ca2++Mg2+) <
0.2
0.4
—
—
—
—
—
钙(Ca2+)含量 <
—
—
0.5
0.8
—
—
—
镁(Mg2+)含量 <
—
—
0.4
0.6
—
—
—
氯化钠(NaCl)含量 <
1.2
2.0
—
—
—
—
—
水不溶含量 <
0.1
0.3
—
—
—
—
—
氯化钾的最主要品种，占钾肥用量的90%～94%。虽然近年来其它钾肥品种，如硫酸钾、硝酸钾等的产量有所增长，但氯化钾用量基本上仍保持原有水平。
氯化钾的主要资源是钾石盐，其次是盐湖卤水、海水、光卤石、硬盐、钾盐镁钒及含钾硅酸盐矿等，根据原料的来源不同，其生产方法也不同。氯化钾主要是由钾石盐矿以下面三种方法富集：浮选法；溶解结晶法；重液分离法。
氯化钾在农业上用作钾肥(以氧化钾计含量为50%～60%)，肥效快，可用作基肥和追肥。但在盐碱地或马铃薯、番薯、甜菜、烟草等忌氯农作物不宜施用。工业上用作制造其他钾盐的原料。医疗上用作防治缺钾症。
1.3设计任务的依据或项目来源
本次设计的选题是由指导教师指定的。
1.4主要原材料的规格
本设计中主要的原材料为含钠光卤石，其组成见表1—4；
成分
KCl
MgCl2
NaCl
H2O
质量含量(%)
15.13
26.26
26.68
31.93
1.5格尔木地区的自然条件
1.5.1 察尔汗地区的地理条件
察尔汗盐湖位于青海省柴达木盆地东南部，面积5856km2，海拔高度2677m-2686m，地表因盐渍化而无植被覆盖，地形平坦，地势开阔，属第四世纪以后逐渐形成的现代盐类沉积矿床。察尔汗盐湖基本上属于钾、镁矿床，它是我国已探明的最大的水溶性钾盐资源，卤水矿物资源以氯化钾为主。并伴有大量的氯化钠、氯化镁。氯化钾地表内的储量为1.45亿t，工业储量为0.97亿t，为大规模的生产氯化钾提供了丰富的资源条件。
1.5.2察尔汗盐湖湖区的气象条件
柴达木盆地深居内陆，察尔汗盐湖地处柴达木盆地腹地，大气候上受西风环流控制，小气候上又得不到气候垂直分带的影响，故气候非常干旱，属干旱大陆性气候，具有年降水量少，蒸发量大，日照时间长，辐射力强，昼夜温差大，多风等特点。另外，区内地势平坦，地表为一层之地坚硬的盐盖，无任何植被，盐壳下面晶间卤水的化学盐层，遇水速溶，这些构成了地区自然条件恶劣，生态环境脆弱的特征。察尔汗盐湖湖区高寒干旱，属于大陆气候，其主要气象指标表1-5：
表1-5 察尔汗地区主要气象指标
气象内容
指标
气象内容
指标
年平均气温
4.9℃
年平均地面气温
9.2℃
年平均蒸发量
300mm
年平均降水量
23.2mm
年平均湿度
30%
年平均风速
4.4m/s
年最大风速
26m/s
年平均日照时数
3274h
年平均大气含氧率
14.56%
年平均大气压
550mmHg
主导风向
西风
地震烈度
七度
1.6青海省盐湖资源概况
青海省的盐湖资源主要集中在柴达木盆地，盆地面积12万Km2。其中，氯化钾，镁盐，氯化锂，钠盐的储量居全国第一。主要大型的钾盐矿床有：察尔汗、昆特依、和马海四处，探明储量依次为1.54亿吨、1.21亿吨、0.61亿吨和0.64亿吨。中型矿5处，小型矿13处。这些矿区中以察尔汗盐湖3个矿区最大，勘探程度最高。累计氯化钾储量有1.5亿吨，除少量固体石盐钾矿外，95%的储量为第四晶间或孔隙卤水钾盐矿。除钾盐外，柴达木盆地的其它无机盐储量也特别大，其中石盐3262亿吨，石膏470亿吨，芒硝64亿吨，氯化镁31.5亿吨，硼矿1175万吨，天青石1681万吨，天然碱47.5万吨，溴19万吨，碘0.8万吨。尽快开发这些资源已成为西部大开发的主要任务，这也是缓解我国钾肥市场紧张的必由之路。
1.7其他
1.7.1环境质量现状
根据环保部门监测，大气中二氧化硫平均含量0.001mg/m3-0.0065mg/m3,氮氧化物含量0.004mg/m3-0.013mg/m3,除总悬浮物微粒自然降尘稍有超标外，一般不超过国家二级标准(GB-3095-82),大气质量良好。

2 生产流程的确定
2 生产流程的确定
2.1概述
工业上生产氯化钾的主要原料是钾石盐和光卤石，其次是盐湖卤水、海水、光卤石、硬盐、钾盐镁钒及含钾硅酸盐矿等，根据原料的来源不同，其生产方法也不同，其生产的方法也不同。
目前，世界上生产氯化钾的原料来自两个方面，一是钾盐，二是含钾卤水。目前工业开发的钾盐主要是钾石盐和光卤石。钾石盐加工氯化钾工艺简单，一般是利用热熔—结晶法和浮选法来制取。
2.2以光卤石为原料制氯化钾的方法
2.2.1冷分解—正浮选—洗涤法
正浮选工艺主要分为两步：一是光卤石的冷分解；二是分解浆料浮选；该工艺生产氯化钾是从上世纪三十年代开始。因其工艺过程自始至终在较低温度下进行，工艺条件温和、成本低、工艺流程操作简单。一直延续到今天已经相当成熟和完美。
该工艺路线的过程是：用淡水将光卤石矿冷分解，使氯化镁进入溶液，然后再高镁母液的介质中，以盐酸十八胺做捕收剂，二号油做起泡剂，对分解料浆进行浮选，精矿过滤后，用少量淡水进一步洗去氯化钠，然后经离心干燥得到氯化钾产品。所得产品纯度可达90%以上，尾盐中的氯化钾含量一般小于3%。
该工艺原理是盐田光卤石经采盐船采出后，用大型脱卤机脱卤，得到的湿光卤石去冷分解工序，由于光卤石中氯化钾和氯化钠的溶解度比氯化镁小的多，可在温室加水使光卤石分解，其中的氯化镁全部进入液相，而绝大部分氯化钾和氯化钠仍留在固相中。
图1正浮选法生产氯化钾的原则流程图
2.2.2溶解结晶法(完全溶解法)—溶解结晶法
该工艺是将一部分25℃下共饱溶液加水配成溶液，加热到100℃去溶解光卤石，得到饱和溶液滤去水不溶物，然后将溶液冷却到25℃时，大部分KCl就结晶出来。其中夹杂NaCl，将分离掉KCl以后的母液大部分返回循环。此流程得到产品KCl质量较高但耗能量较大。
2.2.3兑卤结晶法
该工艺是将E点饱和液和F点饱和液混合，混合液体系点落到了光卤石相区，首先析出光卤石，待氯化钠饱和后，光卤石和氯化钠共同析出，直至兑卤完成液呈饱和状态，同时，析出固相的量与兑卤完成液相比是很小的，这也是意味着兑卤过程实质上就是处理大量液体的过程。
该法的优点是较好地利用料盐湖资源，而且产品质量高，成本较低。但因为其必须依附于大型的浮选厂，所以产量受到了严重的制约。
2.2.4生产氯化钾工艺流程的比较分析与工艺流程的选择
通过以上的叙述，结合察尔汗盐湖地理环境及资源特点我们认为：
(1)冷分解—正浮选—洗涤法流程简单，如前所述，一是光卤石的冷分解；二是分解浆料的浮选。此工艺可靠，从20世纪30年代至今已有80多年的历史，而且格尔木地区的用正浮选法年产3万吨氯化钾的原浮选一厂均达到了设计标准。
(2) 溶解结晶法（完全溶解法）—溶解结晶法的产品质量高，但耗热量大。
(3)兑卤法最大的优点是成本低，质量高，能耗相对较低，较好的利用了盐湖资源，但是产量较低。
通过对比发现对于一小厂采用正浮选法比较合适，其投资成本较低，风险小，资金回收较快。从经济和风险的角度出发，我们认为对于该设计来说正浮选法是最佳的生产工艺。
2.3操作条件的选择
操作条件的选择主要分为：原矿品位的确定，浮选过程中操作条件的选择，热空气进出干燥器的温度。
2.3.1原矿品位的确定
产品氯化钾的质量受到原矿光卤石的纯度和其中氯化钠的含量及粒度的影响很大，光卤石氯化钠含量越低越好。
2.3.2浮选工艺过程影响因素
浮选作业的主要影响因素有物料的粒度、浆料的浓度、浆料PH的调节、当地水质情况、有害离子的含量、浆料中有机质及氧气的含量、温度的变化等等，对浮选过程都有一定的影响，这些都要根据具体的情况采取相应的措施。
2.4干燥热风进口温度
干燥器采用湿物料与热气体并流的操作，热空气进出干燥器的温度分别为300C和100C，物料进出干燥器的温度分别为15C和95C

3 生产流程简述
3 生产流程简述
3.1正浮选法生产氯化钾工艺流程的相图分析
以含钠光卤石加水制取KCl，其加水形式有多种，为了提高KCl的收率，下面以对Car（组成见下表3-1）加水完全分解为例来进行相图分析。
表3-1 原料含钠光卤石的组成（15℃，略去CaSO4等所有杂质）
成分
KCl
MgCl2
NaCl
H2O
质量含量（%）
15.13
26.26
26.68
31.93
下面对正浮选法工艺流程介绍（相图分析）
由相图知：将原料含钠光卤石系统组成点标绘在图中M(M0)，显然从相图中可以知道原料M（M0）是由大量的含钠光卤石R(R＇)固相与少量的和其共饱的F(F＇)共饱液组成，可将整个过程分为七个阶段：
第一阶段，原料M（M0）加水恰好完全分解。
对原料M（M0）加水使其中的Car恰好完全分解。阶段为第一次加水过程，加水量为恰好是原料中的Car完全分解，则在干基图上，先是固相点从R运行到Q点，与之相对应的液相点从F点运行到E点，系统点在M点不变；继而固相点从Q点运行到H点，而液相点在E点不变，系统点在M点不动。在水图上，先是固相点从R＇运行到Q＇点，与之相对应的液相点从F＇点运行到E＇点，系统点在M0点不变；继而固相点从Q＇点运行到H＇点，而液相点在E＇点不变，系统点在M1点移动到M2点。
此阶段为第一次加水过程，加水量为恰好使原料M（M2）中的Car完全分解。
第二阶段，对钾石盐H(H＇)进行浮选。
经过第一阶段可以得到钾石盐H(H＇)及与之对应的共饱液E(E＇)，若对其进行分离，理论上可得到钾石盐H(H＇)，但是若对分离出来的钾石盐H(H＇)在常温加水进行溶洗其中的NaCl，最终是得不到固相KCl，而得到的是固相NaCl。欲对钾石盐在常温下加水溶洗其中的NaCl而得到KCl固相，使用浮选手段可以解决，浮选介质可以是第一阶段得到的高镁母液E(E＇)，浮选药剂可以是盐酸十八胺及二号油等。经过浮选，固相钾石盐H(H＇)则变成了粗钾I(I＇)及尾盐J(J＇)。
注：I(I＇)和J(J＇)的确定可依据浮选机的浮选效率予以确定。
第三阶段，粗钾泡沫K(K＇)和尾盐浆料L(L＇)的分离。根据浮选机的工作原理及特征可知：粗钾泡沫K(K＇)是由粗钾I(I＇)以及相对应的共饱液E(E＇)还有空气气泡三部分组成。在干基图上依据粗钾泡沫中的共饱液E的干盐量及粗钾I的量可以确定粗钾泡沫点K，连结KM且其延长线与EJ线的交点，即为尾盐浆料L点，其中M为系统点。在水图中很容易找到粗钾泡沫K＇点，连接且其延长线与E’J线的交点，即为尾盐浆料L’点，其中M2为系统点。在浮选机中又刮板刮出的料即为粗钾泡沫K(K＇)，而由槽底流出的料即为尾盐浆料L(L’)。此阶段为第一次分离过程，使得粗钾泡沫K(K＇)与尾盐浆料L(L’)予以分离。
第四阶段，将粗钾泡沫K(K＇)中的粗钾I(I＇)与其对应的共饱液进行分离。寻求一种固液分离设备如转筒真空过滤机，使其对粗钾泡沫K(K＇)进行固液分离。若是固液分离效率能达到100%，则对粗钾泡沫K(K＇)进行固液分离之后，固相为粗钾I(I＇)，则液相为与之对应的共饱液E(E＇)，但往往转筒过滤机的分离效率达不到100%，则依此效率可在相图上找到粗钾泡沫K(K＇)分离后的滤饼点N（N0）及与之对应的共饱液E(E＇)，其中K(K＇)为系统点。
此阶段为第二次分离过程，使得滤饼N（N0）与其对应的共饱液E(E＇)予以分离 。
第五阶段，洗涤滤饼N（N0）中的NaCl。由相图分析可知，滤饼N（N0）是由粗钾I(I＇)及之对应的共饱液E(E＇)所组成，当对其适量加水时，固相则由I(I＇)运行到B(B’)，而液相则由E(E＇)运行到O(O’)，在干基图上系统点在N不变，在水图上系统点则由N0运行到N1
此阶段为第二次加水过程，加水恰好是粗钾I(I＇)中的NaCl溶洗尽，得到洗涤浆料滤饼N（N1）。
第六阶段，将洗涤浆料N（N1）中的固相KCl B(B’)与其对应的共饱液O(O’)进行分离。寻求一种固液分离设备如离心机，使其对洗涤浆料N（N1）进行固液分离，若是固液分离效率能达到100%，则对洗涤浆料N（N1）进行固液分离之后，固相为纯钾B(B’)，则液相为与之对应的共饱液O(O’)，但往往离心机的分离效率达不到100%，因此知道离心机的分离效率，则可以在相图上找到洗涤浆料N（N1）分离后的精钾点P(P’)之对应的共饱液O(O’)，其为N（N1）系统点。
此阶段为第三次分离过程，使得精钾P(P’)与其对应的共饱液O(O’)予以分离 。
第七阶段，精钾P(P’)在干燥设备中除去所含水分，即得到成品KCl产品。由相图分析可知：精钾P(P’)是由纯钾B(B’)与其对应得共饱液O(O’)所组成。由于本相图是25℃时的相图，而干燥过程的温度很高，干燥过程的相图分析过程比较简单，所以在此对干燥阶段的相图分析过程省略。
经以上的分析可以得出格尔木地区盐湖含钠光卤石生产KCl的原则流程图，见图3—1。
将整个相图分析列成表，如表3—2所示。
表3—2 由含钠光卤石生产氯化钾的相图分析（15℃）——“冷分解-正浮选-洗涤法”
阶段
第一
阶段
第二
阶段
第三
阶段
第四
阶段
第五
阶段
第六
阶段
第七
阶段
过程情况
原矿分解
浮选
浮选分离
真空过滤
洗涤
离心分离
干燥
干基图
系统
M
M
M
K
N
N

略
液相
F→E→E
E
L（E+J）
尾盐浆料
E
高镁母液
E→O
O
精钾母液
固相
R→Q→H
H为钾石盐
H→I+J
I为粗钾
J为尾盐
K（E+I）
粗钾泡沫
I→N（E+I）
N为滤饼
I→B
B为纯钾
B→P
P为精钾
湿基图
系统
M0→M1→M2
M2
M2
K
N0→N2
N2

略
液相
F→E’→E
E’
L’(E’+J’)
尾盐浆料
E’
高镁母液
E’→O’
O’
精钾母液
固相
R’→Q’→H
H为钾石盐
H’→I’+J’
I’为粗钾
J’为尾盐
K’( E’+I’)
粗钾泡沫
I’→N0(E’+I’
N0为滤饼
I’→ B’
B’为纯钾
B’→P’
P’为精钾
3.2正浮选法生产氯化钾的生产流程简介
用正浮选法生产氯化钾的工艺流程大体可以分为：①分解②浮选及分离③真空过滤④洗涤⑤离心分离⑥干燥等六个工序。
3.2.1 加矿工序
主要是原料含钠光卤石的堆贮，给料，筛分，破碎，计量等过程。
3.2.2 分解工序
3.2.2.1 分解的工作原理
对含钠光卤石加水进行分解时，由于氯化钾和氯化钠的溶解度远小于氯化镁的溶解度，光卤石中的氯化镁可全部溶于液相，而绝大部分氯化镁和氯化钠仍留存于固相中，这样的固相形成了近似钾石盐的分解浆料。该化学反应方程式如下：

3.2.2.2 分解时间
经查阅相关文献和论文期刊，浆料在搅拌式分解槽中的停留时间较短会造成“跑浆”现象，较长则设备利用率低。为了使氯化镁的分解转化率达到95%以上，本设计分解时间取30min较为合适。
3.2.3 浮选工艺
3.2.3.1 浮选的工艺过程
分解浆料经分解槽充分搅拌后钾石盐在调和槽加入药剂充分混合后进入浮选机，在搅拌时吸入空气，形成大量的气泡，在捕收剂的选择性作用下氯化钾粒粘附于空气气泡上，浮于矿浆表面形成一层矿化泡沫层，然后经泡沫刮板刮出，而存留于矿浆中的氯化钠连续通过串联的各槽，然后在扫选槽以尾盐形式通过尾盐泵排出系统。
3.2.3.2 浮选系统
浮选系统包括粗选浮选槽、一次精选浮选槽、二次精选浮选槽和扫浮选槽，分解浆料与药剂搅拌均匀后进入粗选浮选槽，二次精选精矿泡沫由二次精选浮选槽自流至粗钾泡沫槽，然后送至过滤工序，尾盐及大部分母液自扫选槽由尾盐泵排出。
3.2.3.3 浮选时间
浮选时间直接影响浮选收率和精矿质量。浮选时间过长，能够提高浮选收率，但精矿质量将会下降。浮选时间过短则会造成氯化钾回收率降低。故一般情况下，精选时间为6.5min，粗选时间为6.0分min，扫选为5.2min。
3.2.3.4 浮选温度
温度过低，浮选速度和设备的利用率将会大大降低。温度过高虽然可以提高浮选速度，但选别效果较差；从经济和材料的角度出发，浮选温度一般浮选温度在5℃～20℃范围内以浮选操作可以正常进行。
3.2.4 洗涤工序
3.2.4.1 洗涤机理
粗钾泡沫经过滤后滤饼中仍有少量的氯化钠固相存在。因此，需要加淡水溶洗其中氯化钠以提高产品的质量，利用氯化钠在水中的溶解性质通过加入大量的水以牺牲一部分氯化钾的产量为代价来提高产品质量。
3.2.4.2 工艺流程
浮选的精矿泡沫用真空过滤机脱出高镁母液，滤饼经由螺旋输送机输送到洗涤搅拌槽内加入洗涤，搅拌一定的时间后由液下泵送至浆料高位槽。
3.2.4.3 洗涤加水量
根据KCl和NaCl在不同浓度的MgCl2溶液中的溶解度计算，基于洗涤后的MgCl2，NaCl全部存在于液相，通过相图可以查得所需的加水量。
3.2.5 干燥工序
3.2.5.1干燥机理
干燥操作的必要条件是物料表面的水蒸气压力必须大于干燥介质中水汽的分压，两者的差别就是干燥过程的推动力，两者的差别越大，干燥进行的越快。反之，就进行的越慢。所以，干燥介质应及时的将汽化的水分带走，以维持较大的推动力。热空气在将热量传给物料的同时又把物料中的汽化水分带走，所以干燥介质既是载热体又是载湿体，通过不断的传质传热以实现干燥的目的。
3.2.5.2干燥流程简介
本设计采用转筒干燥器进行干燥，干燥产品与热空气的流向相同，转筒有5:100的倾斜度，靠齿圈带动，物料用螺旋输送器和斗式提升机送入干燥筒上端，热空气由上端的中部进入干燥器，干燥物料由干燥筒末端的下料口排出，带有粉尘的湿空气除干燥器后经旋风除尘器除尘后排空。

4 工艺计算
4 工艺计算

本设计工艺计算包括物料衡算、热量衡算两部分。物料衡算分为初开车是的物料衡算和正常条件下的物料衡算。
4.1 物料衡算
4.1.1初开车时的物料衡算
所谓初开车，即车间刚开车，没有母液循环的生产过程。
1. 已知：计算所用的基础数据
(1)洗涤精钾母液返回量为：0
(2)(I点)：WKCl:WNaCl=90:10
(3)尾盐浆料固相组成（J点）：WKCl:WNaCl=2.90:97.10
(4)粗钾泡沫经过虑母液后，虑饼N含母液量为:20%，即WE(N):WI=2:8
(5)洗涤料浆经离心分离后精钾含水量为6%
(6)浮选中粗钾泡沫（K点）:WE(K):WI=3:1(湿基比)
产品规格KCl93%
已知：原矿组成如下表
表4—1原矿组成表
组成
KCl
MgCl2
NaCl
H2O
湿基%
15.13
26.26
26.68
31.93
干基%
22.30
38.20
39.08
46.02
（1） 分解母液组成如下表
表4—2分解母液组成
组成
KCl
MgCl2
NaCl
H2O
湿基%
2.95
25.39
1.90
69.76
干基%
10.76
83.31
5.85
222.66
4.1.1.1冷分解过程物料衡算
以100kg/h原矿为计算基准，以分解为衡算对象进行物料衡算.
设：W0为分解加水量kg/h
WM(M0)为原矿加入量kg/h
WE为分解母液量kg/h
Wa(H)为分解浆料中固相KCl的量kg/h
Wb（H）为分解浆料中固相NaCl的量kg/h
由相图可知各物料组成的含量如图
W0
Wa(H)
分解槽
WM(M0)（100kg/h）
Wb(H)
WE
图4—1分解槽流程示意图
由题意得如下方程：
100kg/h+ W0= WE+ Wa(H) + Wb(H)
对KCl进行物料衡算：10015.13%=WE2.95%+Wa(H) 100.00%
对MgCl2进行物料衡算：10026.26%=WE25.39%
对NaCl进行物料衡算：10026.68%=WE1.90%+Wb（H）100.00%
对H2O进行物料衡算：10031.93%+W0100.00%=WE69.76%
解得： WE=103.4265kg/h Wa(H)=12.0789 kg/h
W0=40.2203 kg/h Wb(H)=24.7149 kg/h
当原矿恰好完全分解时：
（1）加入水的量为：W0=40.2203 kg/h
（2）分解浆料中KCl的固相量: Wa(H)=12.0789 kg/h
（3）分解浆料中NaCl的固相量: Wb(H)=24.7149 kg/h
（4）分解原矿所得的分解母液量：WE=103.4265kg/h
（5）洗涤精钾母液返回量为0；
WH= Wa(H)+ Wb(H)= 12.0789+24.7149=36.7938 kg/h
浮选及分离过程的物料衡算：
已知：粗钾泡沫固相组成（I点）：WKCl：WNaCl=90:10
尾盐浆料固相组成（J点）：WKCl：WNaCl=2.90:97.10
粗钾泡沫固相组成（K点）：WE(K): WNaCl=3:1(湿基比)
设：Wa（I）为I点的KCl量kg/h；
Wa（J）为J点的KCl量kg/h；
Wb（I）为I点的NaCl量kg/h；
Wb（J）为J点的NaCl量kg/h；
由相图可知各物料组成的含量如图

浮选及分离
WM(M2)
WL WK
图4—2浮选及分离流程示意图
依据物料衡算有：
Wa(I)+ Wa(J)= Wa(H) Wb(I)+ Wb(J)= Wb(H)
Wa(I)+ Wa(J)=12.0789 kg/h Wb(I)+ Wb(J)= 24.7149 kg/h
Wa(I): Wb(I)=90:10 WKCl：WNaCl=2.90:97.10
解得：
（1）粗钾泡沫产量：WK=4( Wa(I)+ Wb（I）)
=4(11.3785+1.2642)=50.5710 kg/h
（2）尾盐浆料分解母液产量：WE(L)=WE-3( Wa(I)+ Wb（I）)