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。论文以青海察尔汗盐湖钾镁盐矿床资源为对象，研究光卤石矿的分解结晶过程，实现氯化钾品质和单程收率的提高，从而提高钾资源的利用效率，对节约有限的钾资源具有现实意义。　　 本文利用激光法测定了氯化钾晶体在MgCl2-H2O体系中的溶解度和超溶解度，考察了温度、搅拌强度、降温速率及氯化镁和氯化钠含量对溶解度和超溶解度的影响，发现氯化镁浓度变化，介稳区位置会发生明显变化，介稳区宽度也略有减小，氯化镁含量对介稳区位置与宽度影响显著;氯化钠的加入，使介稳区明显下移且宽度变窄，给实际生产操作难度增加。　　 结晶动力学是进行结晶器分析、模拟、设计和操作的主要依据。采用激光法测定了氯化钾冷结晶过程初级成核诱导期，并结合经典成核理论对氯化钾结晶初级成核过程进行研究，获得了成核级数和成核表面能等参数，实验发现温度增加，成核级数增大，过饱和度对成核过程影响较大。采用粒数衡算方程研究了氯化钾结晶生长动力学，采用常见结晶生长模型与实验数据相结合，发现MJ3模型计算与实验数据吻合较好，平均相对偏差为0.94％。　　 通过研究分解液浓度、细晶的有效溢流和消除方式、搅拌桨形式与转速、母液循环量、停留时间等因素对低钠光卤石结晶氯化钾的生长过程影响，发现分解母液浓度、细晶有效溢流和消除是影响KCl结晶粒度大小与分布的主要控制因素，通过调整了结晶器部分操作参数和搅拌型式，优化的结晶过程参数，成功应用于国内最大的氯化钾生产装置一年产100万吨氯化钾生产线上，实现了氯化钾粒度长大，粗钾粒度大于0.2mm的颗粒从原来不足50％提高到85％以上，有利于后续过滤与干燥;产品的收率从55％提高到63％，产品质量得到提升，可以连续生产满足工业需求的98％产品，生产过程节水32.8％，后续干燥能耗降低33％，经济效益显著。　　 为了模拟结晶器内部流场，选用了多重参考系(MRF，MultipleReferenceFrame)数学模型和标准k-ε湍流模型。通过激光粒子测速仪(PIV)测量了搅拌槽内的流场分布，并与CFD数值模拟结果进行了实验验证，结果表明，所选用的数学模型可以有效预测搅拌型结晶器内部的流场。在此基础上，考察了搅拌桨型式、搅拌桨安装位置及运行参数对流场分布影响进行研究，发现采用推进桨搅拌，结晶器内部的速度场均一性大于斜叶桨和平直叶桨，在导流筒内部以及折流筒和导流筒之间的区域速度分布均一性得到明显改善，既可以保证足够的停留时间，又可以保护生成的大粒子不被剪切力打碎;优化了结晶器的结构与运行参数。基于实验室与模拟计算研究结果，设计了应用于高钠光卤石矿的新型冷分解结晶器，并成功应用于青海盐湖工业股份有限公司年产40万吨氯化钾生产线。通过技术改造，氯化钾收率提高10％以上，2012年产品质量显著提升，95％产品占61％，增长53％，节约了生产成本，大幅度提高了经济效益。