大型硫酸鉀技術為“死?！辈シN希望

　　編者按 2014年1月10日，2013年度國家科技獎隆重揭曉，53個獲獎的化學化工類項目涵蓋了資源開采、關鍵裝備制造、創(chuàng)新工藝研發(fā)等多個領域，代表了行業(yè)科技工作的最新成就，它們將為化工行業(yè)實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略、實現(xiàn)化工行業(yè)“中國夢”提供重要支撐。

　　●項目名稱：羅布泊鹽湖120萬噸/年硫酸鉀成套技術開發(fā)
　　●獲獎類別：2013年度國家科學技術進步一等獎
　　●完成單位：國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司等

　　“羅布泊鹽湖120萬噸/年硫酸鉀成套技術開發(fā)”項目讓“死亡之?！绷_布泊變成希望之海這個美好的愿望成為現(xiàn)實。這一由國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司完成的項目，不僅使我國硫酸鹽型鹵水鉀資源開發(fā)達到國際領先水平，還打破了國際寡頭對鉀肥市場的壟斷、改變了世界鉀肥格局，也因此一舉摘得2013年度國家科學技術進步一等獎。

　　被稱為“死亡之?！钡牧_布泊，其地下鹵水礦床是我國繼青海察爾汗后發(fā)現(xiàn)的最大的含鉀鹵水礦床，也是世界最大的干鹽湖之一。羅布泊鹽湖屬硫酸鹽型，有別于青海察爾汗氯化物型，國外僅有美國大鹽湖與其類似。硫酸鉀優(yōu)于氯化鉀，可明顯提高作物品質，改善土壤質量，特別適于蔬菜、瓜果等忌氯作物。我國硫酸鉀消費已達200萬噸/年，并以年均12%的速度增長，開發(fā)羅布泊鹽湖鉀資源對保障我國糧食安全和改善農(nóng)作物產(chǎn)品品質具有重大意義。

　　然而，與青海察爾汗、美國大鹽湖相比，羅布泊鹽湖開發(fā)利用存在諸多難點。比如，鹵水具有“硫高鉀低”特點，自然蒸發(fā)無法得到生產(chǎn)硫酸鉀的高品質原料，且回收率低。再比如，羅布泊湖區(qū)酷熱缺水，無大量淡水分解光鹵石生產(chǎn)氯化鉀；且位置偏遠，用外購氯化鉀方式補鉀，勢必造成產(chǎn)品成本過高、項目無工業(yè)化應用價值。此外，鉀混鹽硬度大、易結塊，國內(nèi)外尚無用采鹽船采收的先例。而氯化鉀、軟鉀鎂礬兩種物料反應易分層，硫酸鉀結晶粒度細，產(chǎn)品質量難控制。更困難的是，羅布泊鹽湖地下鹵水層數(shù)多，埋藏深，不可能“渠采”，且易兌鹵析鹽堵塞地下通道。

　　2000年9月，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司成立。此后，羅鉀人經(jīng)過找礦、探礦、試驗、建設、生產(chǎn)，研究出了具有國際先進、國內(nèi)領先、擁有自主知識產(chǎn)權的工藝技術，用短短幾年時間走過了同類企業(yè)十幾年甚至幾十年才走完的路，為“死亡之?！辈シN了希望。

　　目前，硫酸鉀主要有三種生產(chǎn)方法：一是利用氯化鉀和硫酸（鹽）反應生產(chǎn)，二是利用可溶性硫酸鹽分解制取，三是利用含鉀硫酸鹽型鹵水直接提取。該項目實施前，國內(nèi)硫酸鉀生產(chǎn)均采用第一種方法，這種“以鉀換鉀”的方法，既不能增加中國鉀肥總量，還造成大量能耗和環(huán)境污染。

　　面對重重困難，項目組經(jīng)過近8年科技攻關，在工藝、設備等方面實現(xiàn)了重大技術創(chuàng)新。研究人員采用獨特的高效分散兌鹵、鹽田攤曬和選礦工藝，有效縮短鹵水蒸發(fā)結晶路線，顯著提高了含鉀礦物品質和收率；同時采用加水將多種含鉀礦物轉化為軟鉀鎂礬，為浮選創(chuàng)造便利條件。淡水缺乏一直是硫酸鉀規(guī)模生產(chǎn)的嚴重制約，他們通過對鹽田鉀鹽析出路線進行創(chuàng)新性分級，得到生產(chǎn)氯化鉀的光鹵石原料，并開創(chuàng)性地選用低鎂飽和循環(huán)鹵水代替淡水分解光鹵石，再浮選除去氯化鈉，解決了這一痼疾。針對兩種物料易分層等難題，項目組采用超單元及網(wǎng)格劃分技術，對結晶器進行多層次建模和有限元分析，考察流場分布規(guī)律與特性，研制出具有產(chǎn)品粒度均勻、生產(chǎn)能力大等優(yōu)點的結晶器，生產(chǎn)的硫酸鉀產(chǎn)品顆粒大、品質高。

　　他們還研制出兩棲式采鹽船，首次實現(xiàn)鉀鹽鎂礬硬礦的高效采收，并利用其能夠自行上岸檢修、轉彎靈活等優(yōu)點，大大提高了鹽田的使用效率，保障了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運行，填補了國內(nèi)外同類設備的空白，其礦石采收能力高出國內(nèi)外類似設備一倍多，但價格比進口設備每臺節(jié)約投資約3000萬元，提高作業(yè)率18%~20%，采礦石回收率提高3%。

　　另外，針對羅布泊鹽湖鹵水分層多，各層鹵水濃度、組分不同的特點，他們創(chuàng)造性地采用“差異化布井，分區(qū)、分層采出”模式，首次實現(xiàn)天然飽和鹵水地下大規(guī)模鉆井開采，建成世界最大鹵水開采井群。

　　經(jīng)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織鑒定，該項目整體水平國際領先，并為硫酸鉀生產(chǎn)開辟了一條嶄新途徑。應用該技術建成的世界最大硫酸鉀生產(chǎn)裝置運行穩(wěn)定，單廠生產(chǎn)規(guī)模全球最大，產(chǎn)品質量世界第一，產(chǎn)品氧化鉀含量約為51.90%，加工回收率57.54%（理論上限為67%）。與美國大鹽湖相比，回收率提高45%、節(jié)水59%。2012年其產(chǎn)品占世界硫酸鉀總量26%左右，國內(nèi)市場占有率78%以上。所生產(chǎn)的“羅布泊”牌硫酸鉀，各項指標均達到和優(yōu)于國家優(yōu)等品標準，且產(chǎn)品不含游離酸，是不可多得的無氯優(yōu)質鉀肥，也是經(jīng)濟作物的首選鉀肥。

　　該成套技術還可用于國內(nèi)外諸多鹽湖的開發(fā)，如青海大浪灘及東（西）臺地、新疆瑪納斯鹽湖及澳大利亞的同類型鹽湖，具有廣闊的應用前景，為我國實施鉀資源“走出去” 戰(zhàn)略，提供了強有力的技術支持。

來源：中國化工報

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