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硝酸钾(KN03)是重要的工业原料,又是一种高效无氯氮钾复合肥,可以从天然矿物、盐湖卤水中提取,也可以由工业合成。目前国内主要采用氯化钾(KCl)和硝酸铵(NH4NO3)复分解法生产硝酸钾,同时副产氯化铵。该方法具有操作简单,无“三废”排放的特点,但仍存在硝酸钾产品含少量氯化铵以及产品细晶多、粒度分布范围宽等问题,且产品仅能达到农业级质量指标要求,存放过程易结块。氯化钾-硝酸铵复分解法制备硝酸钾工艺过程及工艺参数的优化需要K+,NH4+///Cl-, NO3—H2O体系溶解度数据作为理论基础,但是该体系溶解度数据不全,且部分数据存在较大误差。本课题在前人研究成果的基础上重点对20℃时硝酸钾、硝酸铵结晶区相关的两盐共饱线、三盐共饱点溶解度进行完善,并测定了平衡液相的物化性质。研究获得了四个边点、三个三盐共饱点、五条两盐共饱线,根据实验结果绘制了该体系硝酸钾、硝酸铵结晶区的干基图、水图及物化性质-组成图。平衡相图研究的是复杂体系中两盐共饱线、三盐共饱点的溶解度,但在硝酸钾实际生产中溶液状态与平衡态存在一定偏差,且实际液相仅硝酸钾饱和,即研究对象是硝酸钾饱和面上的一条线,因此结合企业三级闪蒸结晶工艺和物料组成,本课题对复杂体系不同蒸发率、不同温度下硝酸钾的溶解度进行了测定。研究表明硝酸钾的溶解度随温度升高而增大,随水分蒸发率增大而较小。采用冷却平衡法测定了蒸发率5%时硝酸钾的超溶解度,获得此条件下硝酸钾过冷度为3.8～3.9℃。采用间歇动态法研究了KNO3—H2O体系和复杂体系硝酸钾冷却结晶动力学,建立了两个体系中硝酸钾冷却结晶的成核速率和生长速率方程,并分析了温度、过饱和度、搅拌速度对结晶动力学的影响。采用单因素实验方法初步研究了配料摩尔比(KCl与NH4NO3配料摩尔比)、加水量(水与干盐摩尔比)、冷却温度与硝酸钾单循环结晶产率之间的关系,优化复分解法生产硝酸钾的工艺参数。