2.5 氯化钾的生产在线视频

各位同学大家好

今天我们给大家设计的内容是

氯化钾的生产

那么关于氯化钾

我们这里有一组数据

可以给大家看一下

这里我们看到的是

我们2010年到2018年

我国钾肥的一个自给率的

这么一个趋势图

那么从这个图上面

我们可以看出来

我国是这么多年来钾肥的自给率

一般都是以50%为轴

进行一个上下的波动

那么

这个数据在2010年的时候

大概是70%

专家预测

在2025年附近

我们仍然会长期的缺钾

这个自给率也会在50%为轴

进行这么一个上下的波动

那么

在这样的一个过程中

我们说

2006年的时候

钾盐就被列入了

国务院关于加强地质工作的决定的重点勘查矿种

2010年的时候

原国土资源部出台了关于鼓励

铁 铜 铝等国家紧缺矿产资源勘查

开采有关问题的通知

钾盐是列于了

被鼓励开发的七种紧缺矿场之列

那么在十三五之间

我们这个钾盐也是被列入了

战略性的矿产资源

由此可见

钾盐是一个非常重要的矿产资源

那么在这里

我们现在所看到的

是全球的一个钾盐的分布图

那么从这个图上面

我们可以看到

其实

钾盐储量最大的国家

并不是我们国家

是加拿大

那么我们国家所占的储量

仅占全球钾盐储量的2%左右

而在这2%里面

我们国家还有自己独特的特点

也就是说

我国的钾矿是以液态的钾矿为主

液态的钾矿

主要也是我们所说的卤水钾矿为主

那么这一块

占据了我国钾盐储量的98%以上

从这样的一个角度来看的话

我们说

如果要制造钾肥

我们国家目前的情况来看的话

一种是用钾石盐为原料

一种是以光卤石为原料

还有一种就是我们刚刚所涉及到的

有98%储量的这么一个含钾卤水

那么在这样的一个过程中

我们就来看一下

这里给大家有一个例子

就是说

如果是含钾卤水的话

我们国家比较著名的

主要是由青海察尔汗盐湖卤水

以及新疆的罗布泊盐湖卤水

那么这两个

分别已经有相关的公司在进行开采

还有一部分

是我们占据了地球上面面积70%的海水

里面也有大量的钾资源

除了这两类液态的钾资源以外

另外一部分就是我们所涉及到的

钾石盐矿或者是光卤石矿

那么

钾石盐矿有代表性的就是

云南思茅的这一个钾石盐矿

它里面所含的氯化钾和氯化钠

分别占据它的比重是25%和71%左右

那么在这样的一个过程中

我们说

如果从钾石盐中提取氯化钾

那在这个时候我们需要注意哪些

首先

我们来了解一下什么是钾石盐

那对于钾石盐而言

首先它跟我们所讲的液态钾矿而言

它是一个固体矿

从这个名字上面我们可以判断

所以说在这个过程中

它所对应的最主要的成分

是氯化钠和氯化钾

以它们两个为主

那么在通常的开采过程中

钾盐矿里面含钾大概是在10%到30%之间

正常来讲的话

我们说同学都知道氯化钠和氯化钾

它的颜色都是呈透明的这么一个晶体

但是在实际的钾石盐矿场中

因为它中间混有了不同的杂质

所以会有不同的颜色

比如说会有砖红色

或者是玫瑰色

但是等这一些

都只是因为它中间有极少的杂质

它的主要含量还是以氯化钠和氯化钾为主

因此

在这个过程中

我们说钾石盐

我们进行分离的时候

实际上就有这么几种方法

今天我们要给大家所涉及到的话

就是溶解结晶法

那么溶解结晶法提取氯化钾

我们说它的原理在哪

我们通过相图分析

实际上

我们是根据氯化钠和氯化钾的溶解度

而在这个过程中

和温度变化的时候

它的变化规律不同

来进行了这么一个分离

那么我们来看一下

这里我们所给大家看到的

是我们氯化钠和氯化钾

在0~100℃的时候的

溶解度的这么一个变化规律

从这个变化规律上面

我们也可以很清楚的看到

在0~100℃的这么一个范围内

氯化钠的溶解度变化比较小

而氯化钾的溶解度

变化比较大

比如说在30℃的时候

氯化钠的溶解度是36.6克每一百克水中

氯化钾是37克每一百克水

那么在100℃度的时候

氯化钠就仅增加到了39.8

而氯化钾那就变到了56.7

从这个过程中

我们也可以看到

温度对它们两种盐的影响

溶解度的影响是不一样的

那么基于这样的一个不一样

这样的一个溶解度的变化差异

实际上就为我们后面的

钾石盐中的钾和钠的提取

奠定了一定的基础

我们刚刚也说了

在这个过程中

主要是基于相图做了一个分析

那么我们再来熟悉一下

相图里面的一些相关的定义

和相关的区域所代表的位置分别是什么

大家现在所看到的这个图

就是我们所对应的这一个

氯化钠氯化钾水的

这么一个20℃时候的相图

那么在这个相图的三个顶点

分别代表的

W代表的是我们纯水的这一个点

A点的代表的是我们纯的氯化钠的点

然后B点的代表的是纯氯化钾的点

在这个图上面的我们分别有几个区域

第一个区域

是我们所对应的氯化钾的饱和区域

就是我们现在所看到的B E

还有BE撇这个区域

那么这个区域

就是我们所对应的氯化钾的饱和的

这么一个结晶相区

所代表的是什么

也就是说

在这个相区里面

我们在这种情况下面

当溶解的盐的浓度

大于我们所对应的BE撇1

上面的这条线上的这个数据的时候

那么这个时候代表

此时溶液中它的氯化钾是饱和的

析出的盐也只是以纯的氯化钾为主

同样的道理

那么在这个过程中

我们再来看AE和AE撇这个相区

那么在这个区域内所对应的

就是我们所说的氯化钠的饱和结晶区

那么从提取分离和纯化的角度而言

在这个过程中

我们更希望的就是

如果这个时候我置备氯化钾

那么我更希望这个时候

它所对应的溶液落点的时候

就能够落在我们所对应的BE和BE撇这个区域内

那么在这个区域内

我们制备得到的就是纯度更加高的氯化钾

好

那么我们有这样的一个背景以后

我们现在来看一下

我们在这个图里面

把我们所对应的这个氯化钠氯化钾

还有水不同温度下的这个相图

给它绘制到一张相图上面

我们来分析一下

在这个过程中

我们采用溶解结晶法

从钾石盐里面制取氯化钾的

这个理论基础

从我们刚刚分析的

溶解度的变化规律来看的话

在30℃左右的时候

氯化钠氯化钾的溶解度比较接近

那么到100℃的时候

它们两个之间的溶解度的变化趋势差异比较大

因此的话

在生产上面

我们常常把25℃的这个一个三元体系

氯化钠 氯化钾和水的这个相图

以及100℃的相图绘制到一起

来做这样的一个分析

那么现在我们所看到的这个图里面

这个紫色的线

就是我们所对应的25℃时候的三元体系

氯化钠氯化钾所对应的这一个溶解度曲线

那么我们同时

也用这个绿色的线

把100℃时候的这一个三元体系

氯化钠氯化钾的这个溶解度曲线

和它相对应的结晶相区

绘制到我们同一个图上

那么在这样的一个图上面

我们说

明确了我们三元体系所对应的两个相图以外

那么在这个时候

我们说把钾石盐

也绘制到我们这个相图里面

那怎么绘制

绘制的过程中

我们刚刚也给大家讲了

钾石盐里面

主要成分是氯化钠和氯化钾

除了它们以外

还有一些极少量的杂质

那么在这个过程中

既然我们是考虑在三元体系的

氯化钠 氯化钾 水的

这样的一个相图里面来进行分析

那么在这个时候

我们就可以把钾石盐近似的看成

只有氯化钠和氯化钾

这两种组分的一个混合物

那在这种情况下面

我们就可以根据钾石盐的实际组成

来在我们的相图中

绘制它所对应的这一个系统点

也就是我们现在所看到的M点

那么这个M点

就可以在我们的相图上面绘制出来

绘制出来以后

我们说M点为什么在斜边上

请大家看斜边上面我们AB这条边上

所对应的是氯化钠和氯化钾的混元

也就是代表这个过程中没有任何的水分在里面

所以说钾石盐

我们在这个过程中也给大家讲了

它是一个固体矿

所以在这里

它的位置

应该是在我们所对应的AB这条边上

那么现在我要对它进行分离进行提取

我们说要依据相图里面的一些基本原理

那首先我们要做的第一件事情是什么

我们要让钾石盐进行溶解

那在溶解的过程中

我们说这个钾石盐溶解

它是沿着哪条路径进行的

我们来看一下相图里面

我们曾经给大家讲过一个规则

叫做向背规则

所谓向背规则指的是什么

我们把系统点M

和现在所对应的水的这个纯水点W

进行连线

那么连线以后

这个时候形成了一条直线

实际上也就明确了

在这个过程中

我们这个M点到底是朝着W这个方向来移动

还是背离它来移动

如果我们说在这里面

我是进行的加水的操作

那么在这个时候

我们就会朝着W这个方向进行移动

如果我们说这个时候是蒸发的话

那么这个时候就背离W进行移动

在这里面呢

我们说是用的一个钾石盐的溶解过程

所以我们看到的话

这里面我们是连着M和W

在这个方向上面来进行的移动

那么

在这个方向上面进行移动的时候

它就会在某一个点上面停下来

这个点是哪呢

就是我们现在图上看到的这一个N点

为什么会在这个N点停下来

请大家注意

N点的时候

我们对应的是哪一个线

是我们100℃时候的这么一个线

边界线

那么

我们采用100℃的热水进行溶解的时候

溶解从M点开始

逐渐的移动系统点开始逐渐移动

移动到N点以后

那么在这个时候移动到N点的时候

我们说在这个过程中

我们说

这里面溶解的大量的是氯化钾

那么有一部分氯化钠是没有溶的

在这个时候呢

我们说这些氯化钠

就可以进行了一个初步的分离

而分离以后

我们说

根据相图的规则

这个时候N点所对应的液相点在哪呢

是我们所说的E1点

在E1点这个位置

E1点这个位置我们说

从这个图上大家也可以看出来

我们E1点所在的这个位置

既是我们所说的100℃时候的共饱点

我们也可以看出来

它是包含在我们所说的25℃的

这一个饱和氯化钾的结晶相区内

如果大家还记得刚刚我们给大家说的

我们在制备纯盐的过程中

希望的是更多的能够落在

某一个饱和结晶相区的范围内

那么从这个图上

我们现在就可以看出来

看到的是E1个位置

已经落在了饱和的氯化钾的结晶相区内

那么在这个相区内

我们现在如果说在这个时候进行降温的话

很显然

它会朝着L的这个方向来进行移动

那么在移动的过程中呢

到了L这个位置

我们说不能再移动了

为什么呢

因为到了L这个位置上

这个时候我们说

已经达到了25℃时候

饱和氯化钾的这个结晶线

这个边界

那么在这个时候呢我们说

能够析出的氯化钾已经全部都析出

在这个过程中

它就会进入到了这么一个

氯化钾和氯化钠都不饱和的这么一种情况

这是我们所对应的这一个L点的情况

那么在这个时候

我们再来回顾刚刚的这一个过程

我们来看

我们是怎么来进行的呢

在M点的时候

我们给它加100℃的热水

然后使它到达我们所对应的这个N点的位置

到达N点的位置以后

我们说大量的氯化钠没有溶解

进行了初步的分离

那么在这个时候呢

我们说

它所对应的液相点是在E1点的这个位置

在此基础上面

我们对它进行降温

降温以后

我们从E1降到L的位置

那么这个时候我们说

E1和L之间这条线上面

所对应析出的就是我们纯的氯化钾晶体

那么现在我们还有一个问题是什么

这个过程

我们现在看来不是一个连续的过程

如果我想让它变成一个连续的

循环的过程

是否可行呢

我们来看一下

如果在L这个位置上面

我们说

刚刚给大家讲了

它所对应的是什么呢

不饱和的氯化钠

和不饱和的氯化钾的这么一个混合溶液

那么在这个过程中

我们说

可不可以把L和M

或者说把L作为这个溶解

钾石盐的这一个溶液来进行呢

我们来看一下

如果在这个过程中

我们把L和M进行连线

连线以后

这个时候

我们是不是在100℃的这条线上面

有一个交点

就是我们现在所看到的R点

那么这个R点对应的是什么呢

是不是有点像我们刚刚所讲的这个M点

这个时候我们说

通过这个R点

可以做一个什么操作呢

一部分的氯化钠

没有溶解的氯化钠

已经进行了初步分离

那么在这个时候

R点所对应的饱和液相点

还是我们所说的E1点

那么在E1点这个位置上面

我们对它进行降温

是不是就又进入到了L点

那么在这个过程中

实际上我们是不是就形成了一个

E1 L 和R

还有E1的这样一个闭合的循环过程

那么通过这样的一个循环过程

我们就能够不断的制备

从钾石盐里面提取氯化钾

那么在这样的一个过程里面呢

实际上也就把我们

溶解结晶法

由钾石盐制取氯化钾的这一个基本原理

给大家做了一个简单的介绍

这里呢

我们说

这个溶解结晶法

由钾石盐制取氯化钾的过程

我们有两点提醒同学注意一下

第一点

也就是说

从我们刚刚所分析的来看

这个过程中

钾石盐的溶解温度

和氯化钾的结晶温度相差越大

那么整个过程中所对应的循环产率

它就越高

但是我们也知道

因为这样的一个溶解过程

我们往往是在常压下面所进行的

那么沸点就会受到影响

所以说

一般这个过程

我们都是在100~103℃左右

而氯化钾的结晶温度

就跟我们所对应的冷却水的温度

还有我们相关的结晶设备来确定

第二点

我们说

还注意一点是什么呢

我们刚刚说形成了一个循环过程

听起来是一个很理想的状态

但是我们不要忽略的一点是什么呢

钾石盐里面除了氯化钠和氯化钾以外

我们还有其他的一些杂质盐类

那么这些循环的过程

实际上也会使得这些杂质

进行进一步的积累

那么

这一个积累过程

实际上就会使得我们

原本含量比较少的杂质

会浓度逐渐的增大

这个增大

会影响我们所对应的溶解

和结晶的一些工艺条件

所以说

在累积到一定的程度的时候

会对氯化钾的产品纯度

会产生影响

那么在这个时候

我们往往会增加一个氯化钾的洗涤工序

同时呢

排放一部分的氯化钾母液

来避免这样的一个积累

那么以上

就是我们今天所给大家所讲的

溶解结晶法

从钾石盐中制备氯化钾的这一个

基本的原理分析

谢谢各位同学