本发明涉及一种分解结晶装置，尤其是涉及一种无动力钾盐分解结晶装置及分解结晶方法。
背景技术：
1、钾肥是一种重要的农业肥料。作为农业大国，我国对钾肥的需求较大，而我国钾资源相对不足，钾盐工业产量远远不能满足农业生产的需求，每年有近50%的钾盐需从国外进口。国内主要的钾肥资源是以青海察尔汗盐湖周边生产的氯化钾及新疆罗布泊生产的硫酸钾。
2、光卤石是由含镁、钾盐湖中因蒸发作用最后形成的矿物。当前的钾肥生产工艺是以光卤石“冷分解结晶-正浮选”法为主，其中“冷分解结晶”作为该工艺的核心工序，分解结晶过程中光卤石转化为氯化钾的转化率、转化后氯化钾颗粒的粒度分布将直接影响后续分选作业效率、整体工艺的钾收率及后续脱水和干燥的能耗。因此，深入主动研究钾盐分解结晶装置的结构改进及其配套的冷分解结晶方法意义重大。
3、迄今为止，钾盐行业在“冷分解结晶-正浮选”工艺中普遍使用的分解结晶装置形式为dtb型分解结晶装置，其具体的工作过程是：将采收的固体钾盐原料直接给入分解结晶装置内筒中与补充母液、淡水按照既定比例混合，与被吸入的循环矿浆一同在内筒的溶解区内溶解后，在内外筒之间的结晶区完成部分结晶，而后顺流进入分解结晶装置外部的母液澄清区，部分颗粒较大的结晶产品进入产品排料区，少量细晶和母液从分解结晶装置上部的溢流槽流出；在生产过程中通常会有部分原料尚未充分溶解便进入了分解结晶装置本体的料浆中，从而被夹杂在产品流中影响分解结晶产品的最终质量，而这部分光卤石因无法在后续的浮选作业中被泡沫携带上浮成为精矿而损失在尾矿当中；同时存在生产过程中较多细粒氯化钾晶体，进入浮选作业后被泡沫捕获成为粗钾产品，在此后的洗涤环节重新溶解进入母液系统。经本发明者研究分析认为，该型分解结晶装置设备将制浆过程、分解过程、结晶过程多个子过程集中在一台设备中完成，使工艺过程简单的同时也因各子过程相互影响且各子过程中并没有能够检测或控制过程中间产品导致最终产品容易受到原矿和母液的数质量变动而影响，导致发生上述缺陷。同时，当前工厂对设备大型化的需求日益增加，但该型分解结晶装置在大型化过程中受制于材料的影响，中心的内搅拌不宜做的过大、内搅拌轴的长度不宜过长，从而限制了该型结晶器的进一步大型化。
4、cn2678736y公开了一种上推下扬式混合分解型结晶器、cn103073030b公开了一种用于水解光卤石的分解结晶装置，但都没有着重解决结晶原料与结晶产品在结晶生产时的相对分离问题，也没有解决大颗粒原料的循环结晶问题；cn105597363b公开了一种钾盐工业用机械分解结晶装置，在内筒下部设置碗型挡板的方式改变矿浆在结晶器内的颗粒、流体运动规律，增加原料在分解装置内的停留时间减少产品中的原料夹带；cn110229024b公开了一种钾盐工业用分解结晶器，在结晶器的中下部引入布液装置和导流锥在结晶器内部引入局部上升流的方式来减少产品中的原料夹带；cn111643924b公开了一种循环流化床分解结晶器及分解结晶方法，通过改变结晶器的补液方式使结晶器底部形成按密度分层的流化床层，并改变排料方式，以实现使最终晶浆产品中的原料夹带率更低、产品颗粒的平均粒度更大的目的。上述发明通过机械结构、过程原理上加以改进，在一定程度上解决产品中原料夹带和产品中细粒度晶体的问题，但整体效果仍然有待提升。同时上述发明的结晶器上部均采用顶部中心安装机械搅拌的方式进行溶解制浆，仍无法满足结晶器进一步大型化的需求。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的分解结晶装置和方法的不足，提供一种适用于大型化需求、对原料粒度较大及质量波动的适应性更强、产品中原料夹带率更低、结晶产品粒度更适合浮选作业处理的无动力钾盐分解结晶装置。
2、本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种与所述无动力钾盐分解结晶装置配套使用，可靠性更高、过程可控性更强的无动力钾盐分解结晶方法。
3、本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种无动力钾盐分解结晶装置，包括给料管道、中心给料筒、内部导流筒、结晶器外筒、母液溢流槽、母液溢流管、循环补液管、底部排渣口、结晶排料口以及结晶排料管，所述中心给料筒、所述内部导流筒与所述结晶器外筒固定连接；所述给料管道连接所述中心给料筒，所述母液溢流槽位于所述结晶装置顶部并连接所述母液溢流管；所述循环补液管、所述底部排渣口分别位于所述结晶器外筒底部；所述结晶排料口位于所述结晶器外筒中下部，所述结晶排料管连接所述结晶排料口。
4、进一步，所述中心给料筒为上开口圆形筒，位于装置顶部中心，中心给料筒的圆筒长轴线与内部导流筒中心轴线、结晶器外筒中心轴线相同或靠近。
5、进一步，所述给料管道沿中心给料筒渐开线或切线方向与中心给料筒下部连接。
6、进一步，所述内部导流筒由上、中、下三部分组成，上部为圆筒状，中部为倒圆锥状，下部为圆筒状。
7、进一步，所述内部导流筒的顶部高度高于结晶器外筒的顶部高度。
8、进一步，所述结晶器外筒由上、中、下三部分组成，上部为圆筒状，中部为倒圆锥状，下部为圆筒状。
9、进一步，所述结晶器外筒的下半部分为碗状。
10、进一步，所述母液溢流槽位于所述结晶器外筒的顶部外侧和所述内导流筒的外侧，位于所述内导流筒外侧的母液溢流槽通过管道或溜槽等方式与位于结晶器外筒顶部外侧的母液溢流槽联通。
11、进一步，所述母液溢流槽设有至少1个排液口并连接母液溢流管。母液溢流槽设置0%~7%的坡度，且坡度朝向排液口。
12、进一步，所述无动力钾盐分解结晶装置的上部被所述中心给料筒、所述内部导流筒、所述结晶器外筒分成分解区、结晶区、母液澄清区三个工作区域，分解区位于中心给料筒内侧，结晶区位于中心给料筒外侧、内部导流筒内侧，母液澄清区位于内部导流筒外侧、结晶器外筒内侧的本体上部；无动力钾盐分解结晶装置还具有流化床区和补液区，流化床区位于结晶器外筒本体中下部，补液区位于结晶器外筒底部。
13、本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种无动力钾盐分解结晶方法，包括以下步骤：
14、s1、原矿制浆及给料：待分解结晶的固体钾盐原料与母液（来自步骤s5）或清水（无母液使用时）按比例给入搅拌槽内，循环母液与原料、淡水充分混合、搅拌均匀，完成原矿制浆后经输送泵、管道运送到无动力钾盐分解结晶装置的给料管道上完成原矿制浆及给料；
15、s2、分解和结晶：原料在搅拌槽、管道输送的过程中完成部分分解，经无动力钾盐分解结晶装置的给料管道沿切线或渐开线方向给入内导流筒内的分解区内，完成最终的分解；分解后，母液自内导流筒顶部溢出流到位于中心给料筒外侧、内部导流筒内侧的结晶区中，氯化钾颗粒在光卤石分解后产生的过饱和的母液析出细晶并缓慢长大，随后受流体和重力作用，在结晶区自上而下运动，跟随母液在结晶器内流动进入到流化床区进入步骤s3；
16、s3、流化床分层：来自结晶区的矿浆进入到流化床分层区后，受到结晶器外筒底部来自步骤s5补充的循环母液的上升流作用，尚未充分结晶长大的细晶和密度较小未完全分解原料由于干扰沉降末速较小被上升流带走进入到母液澄清区进入步骤s4，而在结晶区、母液澄清区结晶、长大的粒度较大、密度较大的结晶产品则在流态化床层中下沉到流化床下层进入到步骤s6；
17、s4、母液澄清：细晶在流化床区与受到上升流作用进入到分解结晶装置本体上部母液澄清区中，尚未充分溶解的细颗粒待分解原料进一步分解消失，部分尚未充分长大的细晶进一步长大，在重力、浮力和流体作用下缓慢下沉返回到流化床分层区内进行步骤s3，另一部分细晶则随母液自分解结晶装置顶部溢流槽流出，全部进入步骤s5；
18、s5、溢流母液缓存及循环：自步骤s4的澄清母液经母液溢流槽、母液溢流管自流到母液缓冲池内进行缓存，缓存池内母液全部通过泵和管道输送到步骤s3为流化床分层提供动力也可一部分进入步骤s3一部分通过自流或泵和管道送到步骤s1进行原矿制浆及给料；
19、s6、结晶矿浆排出：步骤s3产生的在结晶区、母液澄清区结晶、长大的粒度较大、密度较大的结晶产品则在流态化床层中下沉到流化床下层，通过床层密度监测和控制，这部分产品矿浆经结晶排料口、结晶排料管连续或间歇的排出到矿浆缓存搅拌槽内，经自流或泵和管道送到浮选作业。
20、进一步，步骤s6中产品矿浆排出到矿浆缓存搅拌槽后，可使用外部工序的母液进行补充调整，使其矿浆浓度符合下一作业的给料需求；
21、进一步，步骤s6中当无动力钾盐分解结晶装置生产异常或流化床底部压力过大时，可打开底部排渣口进行放净或调整稳定流化床压力。
22、进一步，步骤s1中与固体钾盐原料混合搅拌制浆的循环母液可来自步骤s4。
23、进一步，步骤s1中的母液可使用外部工序的母液进行补充。
24、进一步，步骤s1中完成制浆后运送到给入无动力钾盐分解结晶装置的矿浆固体质量浓度为28-60%，优选浓度为45-60%。
25、进一步，步骤s2中，来自外部工序的母液可通过泵和管道输送到中心给料筒内作为中心给料筒的补充母液给入到步骤s2中。
26、进一步，步骤s4中，自分解结晶装置顶部溢流槽流出母液可部分自流到s1步骤，部分自流到步骤s5。
27、进一步，步骤s6中，结晶矿浆排出也可经自流或直接经过泵和管道送到浮选作业。
28、本发明具有以下有益技术效果：1.本发明无动力钾盐分解结晶装置因取消了中心的机械搅拌装置能够有效提高分解结晶工艺核心设备的可靠性，也为该结晶器可实现进一步的大型化提供可能；并通过将搅拌制浆过程从dtb型结晶器中拆解出来，独立设置搅拌槽完成制浆，提高设备的分解结晶效率的同时，也使原料的给入能够从分解结晶装置顶部脱离开来，大幅减少分解结晶装置上部的竖向荷载和横向拉力，可大幅降低设备结构支撑材料成本；在内导流筒外侧增加设置母液溢流槽进行母液溢流管理，使母液澄清区母液流动平稳强化母液澄清过程；同时，也满足循环母液大流量的循环需求，为大量补充循环母液调整强化流化床分层区的颗粒按密度分层提供可能，增加对细粒度淘洗作用、控制最终排出产品粒度、减少产品中的原料夹带创造了有利条件；2.本发明无动力钾盐分解结晶装置分解结晶方法以无动力钾盐分解结晶装置为核心，使用搅拌槽作为制浆分解设备将制浆过程独立开来；使用母液缓冲池存储和管理结晶设备产生的循环母液使母液的质量管理成为可能，调整母液的补充和循环量还是控制无动力钾盐分解结晶装置内流化床的主要手段，同时控制补充母液的添加点和各点添加量对制浆分解、结晶、排料各设备内的矿浆浓度进行控制其浓度并对母液质量进行管理使其更加符合各阶段的需求；使用搅拌槽配合产品排出管道作为排料缓存设备，作为无动力钾盐分解结晶装置内流化床床层压力和高度控制的补充手段；3.本发明可以用于光卤石、钾石盐分解结晶制备氯化钾的生产过程。无动力钾盐分解结晶装置取消机械搅拌提高分解结晶工艺核心设备的可靠性并降低设备成本，可实现进一步的大型化。无动力钾盐分解结晶装置分解结晶方法通过拆解、强化分解结晶过程中各子过程，在中间过程中增加循环母液和补液量控制、流态化床层密度控制、给料和排料矿浆浓度控制，可达到提高分解结晶设备的单位体积效率、降低结晶产品中的原料夹带率并增加平均粒度的工艺目的。
1.一种无动力钾盐分解结晶装置，其特征在于，包括给料管道(1)、中心给料筒(2)、内部导流筒(3)、结晶器外筒(4)、母液溢流槽(5)、母液溢流管(6)、循环补液管(7)、底部排渣口(8)、结晶排料口(9)以及结晶排料管(10)，所述中心给料筒(2)、所述内部导流筒(3)与所述结晶器外筒(4)固定连接；所述给料管道(1)连接所述中心给料筒(2)，所述母液溢流槽(5)位于所述结晶装置顶部并连接所述母液溢流管(6)；所述循环补液管(7)、所述底部排渣口(8)均位于所述结晶器外筒(4)底部；所述结晶排料口(9)位于所述结晶器外筒(4)中下部，所述结晶排料管(10)连接所述结晶排料口(9)。
2.根据权利要求1所述的一种无动力钾盐分解结晶装置，其特征在于，所述中心给料筒(2)为上开口圆形筒并位于装置顶部中心，所述中心给料筒(2)的圆筒长轴线与所述内部导流筒(3)中心轴线、所述结晶器外筒(4)中心轴线相同或靠近，所述给料管道(1)沿中心给料筒(2)渐开线或切线方向与所述中心给料筒(2)下部连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种无动力钾盐分解结晶装置，其特征在于，所述内部导流筒(3)由上、中、下三部分组成，上部为圆筒状，中部为倒圆锥状，下部为圆筒状或碗状，所述内部导流筒(3)的顶部高度高于所述结晶器外筒(4)的顶部高度。
4.根据权利要求1或2所述的一种无动力钾盐分解结晶装置，其特征在于，所述母液溢流槽(5)可位于所述结晶器外筒(4)顶部外侧和所述内部导流筒(3)外侧，位于所述内部导流筒(3)外侧的所述母液溢流槽(5)通过管道、溜槽等方式与位于所述结晶器外筒(4)顶部外侧的所述母液溢流槽(5)联通，所述母液溢流槽(5)设置至少1个排液口并连接所述母液溢流管(6)，所述母液溢流槽(5)设置0%~7%的坡度，且坡度朝向排液口。
5.根据权利要求1或2所述的一种无动力钾盐分解结晶装置，其特征在于，无动力钾盐分解结晶装置上部被所述中心给料筒(2)、所述内部导流筒(3)和所述结晶器外筒(4)分成分解区、结晶区、母液澄清区三个工作区域，分解区位于所述中心给料筒(2)内侧，结晶区位于所述中心给料筒(2)外侧以及所述内部导流筒(3)内侧，母液澄清区位于所述内部导流筒(3)外侧以及所述结晶器外筒(4)内侧的本体上部，无动力钾盐分解结晶装置还具有流化床区和补液区，流化床层区位于结晶器外筒(4)本体中下部、补液区位于结晶器外筒(4)底部。
6.一种利用权利要求1-5之一所述无动力钾盐分解结晶装置进行钾盐分解结晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种无动力钾盐分解结晶方法，其特征在于，步骤s1中与固体钾盐原料混合搅拌制浆的母液可全部来自步骤s4或步骤s5，也可部分来自步骤s4或步骤s5、部分来自外部工序的补充母液。
8.根据权利要求6或7所述的一种无动力钾盐分解结晶装置及分解结晶方法，其特征在于，来自外部工序的补充母液可给入无动力分解结晶装置的所述中心给料筒(2)内与步骤s1中分解区矿浆混合。
