氯化钾是农业生产和粮食安全的保障性物资，属于国家7种大宗紧缺矿产之一。但我国可溶性钾资源十分短缺，目前探明储量不超过10亿吨。通过近50年的发展，国内盐湖工作者联合攻关，破解了低品位难开采固体钾盐转化、贫杂矿高效分离、尾盐钾资源回收等技术难题，形成了我国第三代氯化钾工业生产技术，成为我国钾盐资源需求的重要支柱。
钾盐短缺 刺激产业发展
钾在自然界均以化合物的形式存在，钾资源根据其在水中溶解度分为可溶性钾资源和不溶性钾资源两大类。目前生产氯化钾的主要原料仍然是可溶性钾资源，但全球可溶性钾资源分布非常不均，加拿大是世界上最大的钾资源国家，占世界总储量的53%，俄罗斯占世界总储量22%。
国内形成规模开采的钾盐矿床主要有青海的柴达木盆地钾盐矿床和新疆的罗布泊钾盐矿床，这两个矿床储量约占全国总储量的96%。我国每年实际需求在900-1200万吨，是全球最大的钾肥消费市场之一。但中国钾肥自给率仅50%左右，仍然需要大量进口钾肥来满足国内市场需求。钾盐的长期短缺点燃了国内科学家加速研发创新钾盐生产技术的热情。
在近期召开的钾盐生产技术创新交流会上，国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心副主任、华东理工大学宋兴福教授曾对国内氯化钾生产技术发展历史做出梳理。他介绍说：“国内钾盐生产主要采用卤水通过自然蒸发分段结晶，生产出合格光卤石矿，一般氯化钠含量在15%-25%、光卤石的含量为70%-84%。光卤石矿进入工厂加工区进行脱钠、脱镁后得到产品氯化钾。而根据光卤石矿脱钠脱镁的方法和工艺组合不同，光卤石矿生产氯化钾的工艺可以分为盐田重结晶工艺、冷分解－热溶结晶工艺、冷分解－正浮选工艺、反浮选－冷结晶工艺等。”
一次革新 从“正浮选”到“反浮选”
冷分解是指常温下加水部分分解而言，其“冷”是相对于热溶结晶过程而言。基本原理是利用光卤石在常温下加水部分分解，在分解过程中尽可能将光卤石中氯化镁全部转移到液相，并尽可能少的溶解KCl，是光卤石矿的脱镁过程。
“冷分解－正浮选”工艺是国内氯化钾的传统生产工艺，装置简单可靠，应用最早也最为广泛，但存在钾回收率偏低，品位波动较大，产品粒度细等缺点。而“反浮选－冷结晶”工业装置是氯化钾先进工艺代表。由于盐湖矿体成分复杂，分离困难，中国钾肥工业经过几十年的不断探索，才于2004年建成100万吨氯化钾装置，成为掌握反浮选－冷结晶大型装置的国家，在国内外产生重要影响，使察尔汗成为我国钾肥生产的战略基地。
宋兴福表示：“反浮选-冷结晶技术的流程主要是卤水通过一级钠盐池蒸发，结晶分离出大部分氯化钠；再进入二级盐田蒸发，结晶出含有氯化钠杂质的粗光卤石矿；粗矿通过药剂浮选，获得精光卤石矿，精矿进入冷结晶分解设备，获得氯化钾产品，其它成分包括氯化镁进入液相，分离后排放或进入其他加工企业。我们发现，该装置运行后明显存在着氯化钾收率低、淡水与天然气消耗高等亟待解决的节能减排和可持续发展问题，多项技术指标与约旦、以色列相比，还存在一定差距。”
二次优化 攻克瓶颈 降耗节能增产
面对装置表现出的种种缺点，国内科研团队顽强地走上了二次研发的道路。宋兴福表示：“在研发过程中，我们发现了影响产品粒度与收率的核心要素：精确调控技术。同时对光卤石分解结晶氯化钾机理进行研究，建立了光卤石分解结晶相关数学模型，并近一步开展溶解动力学和强化溶解工程研究，对结晶器内部的构型优化和改进，使结晶操作工艺条件得到优化。”
事实证明，通过控制冷结晶器的氯化镁浓度，强化细晶溶解和合理的搅拌型式，生产出的氯化钾粒度得到大幅提高。而基于流体力学分析的结晶器几何参数系统优化设计的大通量、低剪切螺旋推进式搅拌桨，成功应用于实践。粗钾粒度大于0.2 mm的颗粒一般在85%以上，最高可以达到90%。宋兴福强调：“装置优化后，每吨产品天然气消耗量降低了33%，氯化钾回收率提高5%，每吨产品节约淡水0.4吨，干燥节能33%。”
盐湖氯化钾生产经过50年的发展，围绕盐湖氯化钠反浮选分离、光卤石冷分解结晶、低品位氯化钾资源开发等技术瓶颈，联合攻关，在可持续发展的盐湖钾镁资源高效利用核心技术、关键装备与工程化方面取得重大突破，使我国钾肥生产技术达到国际先进水平。日益成熟的我国第三代氯化钾工业生产技术，解决了国家钾资源重大战略需求，支撑了国家钾肥工业的可持续发展，实现了我国盐湖钾资源保护性合理开发。
