一種食品級氯化鉀生產工藝探索

史忠錄，馬 珍，俞秋平，杜佩英，王振亞

(青海鹽湖工業股份有限公司，國家鹽湖資源綜合利用工程技術研究中心，青海省鹽湖資源綜合利用重點實驗室，青海 格爾木 816000)

1 前言

食品級氯化鉀廣泛應用于農產品、水產品、畜產品、發酵品、調味品、方便食品的調味劑等，市場發展潛力大。目前食品級氯化鉀生產在西部地區尚未形成規模，有較大的市場空間。鉀肥產業是青海省的傳統產業，也是支柱產業，鉀鹽產品的多元化、高值化開發可促進鹽湖鉀產業的可持續健康良性發展，同時延長了鹽湖鉀產業的產業鏈，使鹽湖資源不僅在工業、農業領域發展，同時可以通過提高附加值向食品領域發展。

現有食品級氯化鉀的制備技術是以工業氯化鉀為原料，通過在熱溶—冷結晶過程中耦合化學除雜法，加入堿液除去鈣離子、鎂離子，隨后通過氧化或吸附或高溫加熱的方式去除浮選藥劑，經過多步驟精制過程最終實現深度除雜，工藝復雜、生產成本較高。

2 原料組分

鉀肥生產過程排放尾鹽組分見表1。

表1 尾鹽組分

3 工藝原理

鉀石鹽的主要組分為氯化鉀和氯化鈉，由于氯化鉀和氯化鈉在不同溫度條件下的溶解度存在差異，NaCl的溶解度幾乎不隨溫度變化而變化，而KCl的溶解度卻隨溫度升高而顯著增大，這種情況在兩鹽共飽和時更為顯著。該工藝正是利用氯化鉀和氯化鈉之間的溶解度差異進行分離，達到分離氯化鉀和氯化鈉，生產氯化鉀的目的。在高溫下熱解鉀石鹽氯化鉀全部轉入液相，通過冷卻結晶得到產品氯化鉀；氯化鈉以固相的形式存在，通過固液分離即可將氯化鈉分離出來。該工藝得到的氯化鉀產品純度高、粒度大。氯化鉀和氯化鈉的溶解度見表2。

表2 氯化鉀、氯化鈉溶解度表

4 相圖分析(圖1)

圖1 15 ℃ K+、Na+、Mg2+∥Cl-—H2O四元水鹽體系干基相圖

首先是KCl·MgCl2·6 H2O和NaCl共溶及夾帶母液的稀釋，稀釋初始液相點為老鹵點F點，溶解初期液相點落在曲線FE上，并且隨著加水量的增加沿FE向E點逐漸移動，當液相點落在E點時，尾鹽組分中KCl·MgCl2·6H2O完全溶解，此時固相點從O點移動到h點。由于KCl·MgCl2·6H2O是一種異成分復鹽，加水分解過程中因為同離子效應光鹵石分解的同時會有一部分氯化鉀以固相形式析出。

其次為KCl和NaCl的共溶過程，當液相點到達k點后繼續加水，此時的液相點沿Ek向k點移動，當液相點落在k點時，尾鹽組分中的KCl完全溶解，此時的固相點為h點。此時系統中的固相為純NaCl，繼續加水就是NaCl的溶解過程。此時的液相點即為所需要的鉀石鹽灘曬的液相點。

最后，再將k點鹵水在鹽田灘曬，通過鹽田灘曬鹵水蒸發水分，液相點從k點逐漸轉移到E點，此過程析出鉀石鹽固相即為生產食品級氯化鉀的原料。液相點到達E點后母液轉入光鹵石灘曬池灘曬光鹵石用于浮選法生產氯化鉀的原料。當液相點到達F點時將母液排出系統進行鎂溶劑的配置。

5 工藝流程

首先將察爾汗地區浮選工藝生產排放的尾鹽，通過洗鹽的方式將尾鹽中的固相氯化鉀轉化為液相(含鉀鹵水)，含鉀鹵水泵入鹽田灘曬鉀石鹽為生產食品級氯化鉀的原料；洗滌后的固相氯化鈉稀釋后做為鈉溶劑注入采區進行固液轉化溶解低品位固體鉀礦。鹽田灘曬的鉀石鹽通過機械采出后進行熱溶解，得到飽和的含鉀母液，熱溶解鉀石鹽后在保溫的前提下進行固液分離，固相即為氯化鈉固體可以進行洗滌當做純堿生產原料也可以作為鈉溶劑，液相通過真空結晶蒸發即可達到高品位的氯化鉀產品，氯化鉀產品進一步精細除雜精制即可達到食品級氯化鉀產品。

6 結論及建議

1)通過對浮選尾鹽的洗滌不僅可以回收尾鹽組分中的氯化鉀，同時可以回收尾鹽組分中的氯化鈉，實現真正意義上的資源綜合利用的目的。

2)利用浮選尾鹽生產食品級氯化鉀產品，可以縮短工藝流程，起到節能降耗的目的。

3)氯化鉀的精制除雜需要考慮在結晶前除雜還是結晶后除雜，需要通過實踐和生產成本綜合考慮進一步優化確定。