农用硝酸钾装置钠镁杂质累积对装置溶液的影响

农用硝酸钾装置钠镁杂质累积对装置溶液的影响（2009年12月1日）提要在采用青海格尔木藏格钾肥有限公司兑卤法氯化钾（藏格钾）的过程中，分别测定了氯化钾原料、硝酸钾产品、氯化铵产品、氯化铵清母液、硝酸钾清母液中杂质含量。

根据分析结果：（1）修订氯化铵清母液、硝酸钾清母液、混合槽B出液组成表明：单位产品的溶液循环量（混合槽B出液）随着杂质的累积而增加。

单套装置在设计负荷（2.8t/h）时的溶液循环量，由《物料衡算》的13.3m3/h增加到17.2m3/h，更接近生产实际数据；（2）装置溶液钠镁杂质的平衡表明：由于藏格钾的杂质具有氯化钠低、氯化镁高的特征，装置溶液中氯化钠的累积在减少，氯化镁的累积在增加，这是水溶液中盐的溶解度产生同离子（此处为氯离子）效应的结果。

藏格钾运行期的数据分析表明，由原料带入的钠镁杂质和由产品带出的钠镁杂质还不平衡，带入的多，带出的少。

因而杂质的累积变化还没有达到平衡，也就是说，溶液中的氯化镁含量还可能继续增加，氯化钠含量还可能继续减少。

氯化镁含量继续增加直至平衡对生产操作的影响需要注意观察；（3）对产品中钠镁杂质的来源分析表明：在藏格钾运行期内，农用硝酸钾产品中的氯化镁，主要来自离心湿料中的母液，基本上无结晶产生；而其中的氯化钠，既来自母液，又产生结晶。

对于农用氯化铵产品中的氯化镁和氯化钠，两者既来自母液，又产生结晶。

随着藏格钾的继续采用，在硝酸钾的真空结晶过程中，氯化钠的结晶将逐步减少，氯化镁将开始结晶；在氯化铵的冷却结晶过程中，氯化钠的结晶将逐步减少，氯化镁的结晶将逐步增加。

1 产品、溶液杂质组成2009年11月11日至今， 3#、4#装置采用青海格尔木藏格钾肥有限公司兑卤法氯化钾（藏格钾）为原料，组织连续生产。

现将有关数据列后。

1.1投入产出2009 年10月，3#、4#装置采用俄罗斯钾投入产出见表1。

表1 3#、4#装置采用俄罗斯钾投入产出2009年11月12～23日，采用藏格钾投入产出见表2。

表2 3#、4#装置采用藏格钾投入产出表2中，对于藏格氯化钾的单位消耗列出三种表达方式：（1）实物单耗实物单耗=期间内氯化钾实物消耗量/期间内农用硝酸钾产量=945.0/1154.05=0.819吨/吨（2）折俄罗斯钾名义单耗折俄罗斯钾名义单耗=实物单耗×（1－实物水分含量）=0.819×（1－0.065）=0.819×0.935=0.766吨/吨（忽略俄罗斯钾水分含量）（3）折俄罗斯钾实际单耗在装置运行期较短时，母液槽液位的变化对消耗的影响较大：以开始运行的液位为基准，当液位变化不大时，期间的消耗比较接近实际；当液位增加时，消耗虚高；当液位降低时，消耗虚低。

以上藏格钾运行期仅12天，期间内硝酸铵的单耗为0.837吨/吨，而上月（2009年10月）份的单耗为0.820吨/吨，说明消耗0.837吨/吨为虚高。

现将硝酸铵单耗的增加按母液槽液位增加来处理，即按0.820吨/吨计，所得调整系数为0.82/0.837。

折俄罗斯钾实际单耗=折俄罗斯钾名义单耗×调整系数=0.766×0.82/0.837=0.750吨/吨从表1、2数据可以看出，藏格钾单耗与俄罗斯钾单耗处于同一水平。

1.2藏格钾组成藏格钾组成见表3。

表3 藏格钾组成1.3 产品钠镁杂质农用硝酸钾、农用氯化铵产品中钠、镁杂质见表4。

表4 产品中钠镁杂质含量1.3清母液杂质清母液中杂质见表5。

表5 清母液主要杂质含量2产品、溶液杂质组成的说明2.1杂质种类根据表5，溶液中杂质主要为氯化钠、氯化镁、硫酸钙、氯化钙，取质见表6。

表6 清母液中主要杂质取质2.2《物料平衡》中母液组成《物料平衡》中母液组成见表7。

表7 《物料平衡》中母液组成2.3氯化铵母液修订组成综合表6、表7，保持溶液中水分质量比例不变；保持溶液中三大盐氯化铵、硝酸钾、硝酸铵质量流量不变。

溶液中溶解盐比例：100% － 34.9% = 65.1% ；四种杂质含量：14.66 %；三大盐含量：50.44 %；修订后三大盐含量：氯化铵：14.98×50.44/65.1 =11.61 % ；硝酸钾：28.05×50.44/65.1 =21.73% ；硝酸铵：22.07×50.44/65.1 =17.10 % 。

综合以上计算，得修订后氯化铵母液组成见表9。

表9 氯化铵母液修订组成1560 － 470×0.349 = 1396 kg/m3氯化铵母液流量 13332/1396 =9.6 m3/h（单套，满负荷）2.4硝酸钾母液修订组成采用氯化铵母液组成修订相同的方法。

溶液中溶解盐比例：100% － 57.13% =42.87% ；四种杂质含量：10.87%；两大盐含量：32.0 %；修订后两大盐含量：氯化铵：21.25×32.0/42.87=15.86 % ；硝酸钾：21.62×32.0/42.87=16.14 % 。

综合以上计算，得修订后硝酸钾母液组成见表10。

表10 硝酸钾母液修订组成1420 － 333×0.5713= 1230 kg/m3硝酸钾母液流量 18768/1230 =15.3 m3/h（单套，满负荷）2.5混合槽B溶液修订组成装置运行负荷通常指混合槽B出液量，即真空蒸发器进液量。

由硝酸铵水溶液和硝酸钾母液混合而成。

2.5.1 硝酸铵水溶液按《物料衡算》，硝酸铵水溶液和混合槽B出液组成见表11。

表11 《物料衡算》中硝酸铵水溶液和混合槽B出液组成说明：混合槽B出液重度 1420 － 333×W1420 －333×0.5024 = 1253 kg/m3混合槽B出液流量 16678/1253 = 13.3 m3/h2.5.2 混合槽B出液修订流量综合硝酸铵水溶液和硝酸钾母液修订组成（表10），得混合槽B 出液修订组成，见表12。

表12 混合槽B出液修订组成1420 －333×0.5175 = 1248 kg/m3硝酸钾母液流量 21442/1248 = 17.2 m3/h（单套，满负荷）2.5.3 小结由表12可知，装置溶液循环量即混合槽B出液量，随着装置溶液杂质的累计效应，在产量不变时，溶液循环量将增大。

产量达到设计能力时，混合槽B出液由《物料衡算》值的13.3 m3/h增加到17.2m3/h，更接近生产实际数据。

由于循环量增大，单位产品的能耗将增大。

3杂质平衡根据投入产出及其杂质含量，求装置溶液杂质平衡。

3.1 钠和氯化钠平衡2001年11月12～23日，消耗藏格钾945吨，其中钠元素含量3098μg/g 。

钠带入量 945000 × 0.003098 = 2927 kg期间农用硝酸钾产量1154.05吨，其中钠元素含量2779μg/g 。

钠带出量 1154050 × 0.002779 = 3207 kg期间农用氯化铵产量680.56吨，其中钠元素含量7210μg/g 。

钠带出量 680560× 0.007210 = 4907 kg钠带出量合计8114 kg装置中钠带出量大于带入量:钠累积减少 8114 － 2927 =5187kg氯化钠累积减少 5187 × 58.5/23 = 13193 kg3.2镁和氯化镁平衡2001年11月12～23日，消耗藏格钾945吨，其中镁元素含量5185μg/g 。

镁带入量 945000 × 0.005185 = 4900 kg期间农用硝酸钾产量1154.05吨，其中镁元素含量188μg/g 。

镁带出量 1154050 × 0.000188 = 217 kg期间农用氯化铵产量680.56吨，其中钠元素含量720μg/g 。

镁带出量 680560× 0.000720= 490 kg镁带出量合计707 kg装置中镁带出量小于带入量:镁累积增加 4900 － 707 =4193kg氯化镁累积增加 4193 × 95.3/24.3 = 16444 kg3.3 装置钠镁平衡装置钠镁平衡 = 氯化镁累积增加－氯化钠累积减少= 16444 － 13193= 3251 kg3.4 小结（1）在藏格钾运行期间，装置溶液中氯化钠累积在减少，氯化镁累积在增加。

氯化钠累积的减少，是由氯化镁的带入造成的，它是溶液中溶质溶解度产生同离子(Cl－)效应的结果。

（2）在藏格钾运行期间，以上两种杂质的累积过程还没有达到平衡。

应当注意观察在钠镁累积平衡期间溶液对工艺操作的影响。

4 产品中钠镁杂质来源产品中钠镁杂质的来源有两个：来自离心湿料中母液；生成结晶。

4.1 农用硝酸钾中杂质给定条件：离心机湿料中水分含量 2.4% (设湿料未经水洗涤)；硝酸钾母液中水分含量 57.13% ；硝酸钾母液中氯化镁含量 1.76% ；硝酸钾母液中氯化钠含量 8.87% ；硝酸钾产品中氯化镁含量 0.0737 %；硝酸钾产品中氯化钠含量 0.7068 %;藏格钾运行期农用硝酸钾产量 1154.05吨。

计算：硝酸钾离心湿料中母液量 2.4/0.5713 =4.2% ；硝酸钾离心湿料中氯化镁含量 0.042×0.0176 = 0.0739% ；硝酸钾离心湿料中氯化钠含量 0.042×0.0887 = 0.3725% ；计算结果说明：（1）硝酸钾产品中氯化镁含量（0.0737 %）和硝酸钾离心湿料中氯化镁含量（0.0739%）很接近，说明硝酸钾产品中的氯化镁主要来自母液，而不是结晶。

（2）硝酸钾产品中氯化钠含量（ 0.7068 %）显著大于硝酸钾离心湿料中氯化钠含量（ 0.3725%），说明硝酸钾产品中的氯化钠既来自母液，又来自结晶。

结晶量约为0.3343%（0.7068%－ 0.3725%），此项引起产品氯根含量约0.2%（0.3343%×35.5/58.5）。

（3）随着藏格钾的继续采用，氯化钠的累积继续减少和氯化镁的累积继续增加，在硝酸钾的真空结晶过程中，氯化钠的结晶将继续减少，氯化镁将开始结晶。

4.2农用氯化铵中杂质给定条件：离心机湿料中水分含量 2.6% (设湿料未经水洗涤)；氯化铵母液中水分含量 34.90% ；氯化铵母液中氯化镁含量 2.24% ；氯化铵母液中氯化钠含量 12.10% ；氯化铵产品中氯化镁含量 0.2824 %；氯化铵产品中氯化钠含量 1.8338 %；藏格钾运行期农用氯化铵产量 680.56吨。

计算：氯化铵离心湿料中母液量 2.6/0.3490 = 7.45% ；氯化铵离心湿料中氯化镁含量 0.0745×0.0224= 0.167% ；氯化铵离心湿料中氯化钠含量 0.0745×0.121 = 0.90% ；计算结果说明：（1）氯化铵产品中氯化镁含量（0.2824 %）显著大于氯化铵离心湿料中氯化镁含量（0.167%），说明氯化铵产品中的氯化镁既来自母液，又来自结晶。