CN101318845B - 利用含钾硫酸盐矿制备硫酸钾镁肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用含钾硫酸盐矿制备硫酸钾镁肥的方法，是以硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒所得含钾硫酸盐矿为原料，通过破碎、磨矿、分解转化、浮选分离、再浆洗涤等工艺过程，得到符合国家硫酸钾镁肥产品标准的硫酸钾镁肥产品。本发明利用分解母液、再浆洗涤液分解转化原料矿，使分解母液的循环利用率≥80％，再浆洗涤液的循环利用率达到100％，提高了钾收率，减少了分解水用量，使吨产品的耗水量比现有其它钾镁肥生产方法减少30～70％，钾收率提高10～30％(≥55％)。整个生产过程完全在常温常压下进行，降低了能耗。硫酸钾镁肥产品品位达到或超过国家硫酸钾镁肥合格品标准(GB/T20937-2007)。

Description

利用含钾硫酸盐矿制备硫酸钾镁肥的方法 

技术领域

本发明属于盐卤化工技术领域，涉及一种硫酸钾镁肥的制备方法，尤其涉及一种以硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发所得含钾硫酸盐矿为原料，通过破碎、磨矿、分解转化、浮选、再浆洗涤等工艺过程生产硫酸钾镁肥的方法。 

背景技术

硫酸钾镁肥的化学分子式：K₂SO₄·MgSO₄·6H₂O，是一种富含K、Mg、S三种养分的无机绿色肥料，三者之间的比例很稳定，其重要性状是可溶性好(100％水溶)，当土壤养分缺乏时，可提供部分钾及全部硫、镁养分；硫酸钾镁肥的另一重要性状是为化学中性盐，施用不会影响土壤pH值。由于组成为硫酸根，氯根含量低，因而其盐指数相对较低，长期使用对土壤盐度的影响较小。硫酸钾镁肥特别适用于忌氯作物的施肥，能增加经济农作物的产量和品质。 

我国硫酸盐型盐湖钾资源总储量约占全国盐湖钾资源总储量的40～60％，硫酸盐型盐湖含钾卤水在盐田日晒蒸发过程中所得到的混合盐类矿物成分复杂。截止到二十世纪末期，从盐田蒸发所得含钾硫酸盐混合盐类矿物中分离提取硫酸钾镁肥的技术一直未有重大突破。二十世纪末期、二十一世纪初期，由于农业生产对钾肥的迫切需求，国内相关科研部门在含钾硫酸盐混合盐类矿物中分离提取硫酸钾镁肥的技术领域有了重大突破，涌现出了很多方法，一些方法已用于规模化生产。 

硫酸盐型盐湖含钾卤水依据其所含主要成分(K、Mg、Na、Cl、SO₄ ^2-)含量的不同，其卤水组成体系系统组成点在K、Mg、Na、Cl、SO₄ ^2-H₂O五元介稳体系常温相图中所处的相区位置也不同。据初步统计，硫酸盐型盐湖含钾卤水体系系统组成点在K、Mg、Na、Cl、SO₄ ^2-H₂O五元介稳体系常温相图中所处的相区位置大约可分为三种： 

1、原始卤水体系系统组成点位于软钾镁钒相区，该卤水蒸发析盐顺序： 

NaCl——NaCl+K₂SO₄.MgSO₄.6H₂O——NaCl+K₂SO₄.MgSO₄.6H₂O+KCl 

(或MgSO₄.7H₂O)——NaCl+KCl+MgSO₄.7H₂O 

——NaCl+MgSO₄.7H₂O+KCl.MgCl₂.6H₂O 

——NaCl+MgSO₄.7H₂O+KCl.MgCl₂.6H₂O+MgCl₂.6H₂O。 

该组成卤水经盐田日晒蒸发可得到含软钾镁钒、钾盐镁钒、钾石盐、硫酸镁的混矿——含钾硫酸盐矿(称硫混盐)和含氯化钠、硫酸镁、光卤石的混矿——含硫光卤石矿(称钾混盐矿)两种含钾矿物，含钾硫酸盐是生产硫酸钾镁肥的理想原料，含硫光卤石可用来生产氯化钾，以提高钾盐产品的附加值； 

2、原始卤水体系点位于K、Mg、Na、Cl、SO₄ ^2-H₂O五元介稳体系常温相图硫酸镁区，该卤水蒸发析盐顺序： 

NaCl-NaCl+MgSO₄.7H₂O-NaCl+MgSO₄.7H₂O+KCl 

——NaCl+MgSO₄.7H₂O+KCl.MgCl₂.6H₂O 

-NaCl+MgSO₄.7H₂O+KCl.MgCl₂.6H₂O+MgCl₂.6H₂O。 

该组成卤水经盐田日晒蒸发可得到硫酸镁和钾石盐的混矿——含钾硫混盐矿(也称硫混盐矿)和含氯化钠、硫酸镁、光卤石的含硫光卤石矿(称钾混盐矿)两种含钾矿物，此含钾硫混盐矿物也是生产硫酸钾镁肥的理想原料； 

3、原始卤水体系点位于K、Mg、Na、Cl、SO₄ ^2-H₂O五元介稳体系常温相图钾石盐区，该卤水蒸发析盐顺序： 

NaCl——NaCl+KCl——NaCl+KCl+MgSO₄.7H₂O 

——NaCl+MgSO₄.7H₂O+KCl.MgCl₂.6H₂O 

——NaCl+MgSO₄.7H₂O+KCl.MgCl₂.6H₂O+MgCl₂.6H₂O。 

该组成卤水经盐田日晒蒸发可得到钾石盐和硫酸镁的混矿——含钾硫混盐矿(也称硫混盐矿)和含氯化钠、硫酸镁、光卤石的混矿——含硫光卤石矿(称钾混盐)两种含钾矿物，此含钾硫混盐矿物也是生产硫酸钾镁肥的理想原料。 

发明内容

本发明的目的是提供一种利用硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发所得含钾硫酸盐矿制取硫酸钾镁肥的方法。 

本发明以硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发所得含钾硫酸盐矿制取硫酸钾镁肥的方法，是以硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒所得含钾硫酸盐矿为原料，通过破碎、磨矿、分解转化、浮选分离、再浆洗涤等工艺过程，得到符合国家硫酸钾镁肥产品标准的硫酸钾镁肥产品。其具体制备工艺如下： 

①含钾硫酸盐矿的制取 

硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发得到含软钾镁钒、钾盐镁钒、钾石盐、硫酸镁的混矿——含钾硫酸盐矿(称硫混盐矿)：将含钾硫酸盐型盐湖卤水盐田日晒蒸发，析出氯化钠后，钾饱和卤水倒入含钾硫酸盐矿池，继续蒸发直到卤水对钾石盐或光卤石饱和；然后将钾石盐或光卤石饱和卤水倒入钾石盐或光卤石矿池，钾石盐或光卤石饱和前一段析出物即为含钾硫酸盐矿，作为加工制取硫酸钾镁肥的原料。此段矿物的基本化学组成为：K5-8％，Mg4-6.5％，Cl25-39％，SO₄ ²-11-25％。 

②破碎、球磨 

将含钾硫酸盐矿采用破碎机破碎到粒度≤30mm，然后与水以10∶1～1∶1的重量比混合，投入球磨机进行磨矿。磨矿完成后料浆的含固量为30～80％，球磨后矿物粒度30～120目(0.5～0.125mm)。 

该步骤是本发明流程初次启动所必须遵循的过程。流程初次启动时，硫混盐矿水比要比正常运行时的矿水比大1～10倍，以保证流程的正常启动。 

③分解转化 

将磨矿完成的料浆与水以10∶3～10∶10的重量比投入到分解转化罐中，在10～30℃下分解转化10～120分钟；转化完成后的料浆进入调浆罐，并在调浆罐中加入料浆重量0.001～0.01％的浮选药剂进行调浆，然后进入浮选槽进行浮选。 

浮选药剂采用胺类、二胺类浮选剂或无机酸类调整剂、烷基硫酸盐类助剂。其中一元胺类浮选剂可以为碳链长度C₁₀-C₂₆的直链烷基胺或支链烷基胺；二元胺类浮选剂可以为碳链长度C₁₀-C₂₆的直链烷基胺或支链烷基胺；无机酸类调整剂可以为盐酸、醋酸、硫酸、硝酸等；烷基硫酸盐类助剂可以为碳链长度C₈-C₁₈的烷基硫酸盐。 

④浮选 

将调浆后进入浮选槽的料浆，经过一粗、一扫、一精的浮选工艺过程进行浮选。浮选尾矿经分离得到主要含有氯化钠和硫酸镁的混盐，堆放，用于提取硫酸镁；分离的滤液返回到分解转化工序循环使用。精选尾矿返回到粗选段循环；精选精矿分离后进入再浆洗涤工序；精选精矿分离的滤液即母液I作为启动液，返回到分解转化工序循环使用。 

⑤再浆洗涤 

将精选精矿分离的滤饼与水、母液I以10∶1∶1～10∶10∶10的重量比例，在10～30℃下进行再次调浆洗涤10～90分钟，脱除精选精矿中的镁盐和氯化钠；再次调浆洗涤完成料浆分离，滤饼即为硫酸钾镁肥成品；滤液即为母液II，返回到分解转化工序循环利用，以提高钾的回收率，降低用水量。 

母液I，母液II，返回到分解转化工序循环使用时，磨矿完成料浆与母液I、母液II、水以10∶1∶1∶1～2∶1∶1∶1的比例加入分解转化罐，在10～30℃内分解转化30～120分钟。流程达到平衡时母液I循环利用率≥80％、母液II完全循环，直至分解转化过程加水量最小甚至不加水，主要利用两段母液完成分解转化过程，使用水用量将降到最低，基本做到母液接近零排放。分解转化过程在10～30℃常温下进行，降低生产能耗。 

本发明与现有技术相比具有以下优点： 

1、本专利以金作美K、Mg、Na、Cl、SO₄ ^2-H₂O五元介稳体系常温相图为盐矿加工分解转化的理论依据，结合浮选分离理论，提供了一种以硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发所得上述含钾硫酸盐混矿为原料，通过破碎、磨矿、分解转化、浮选分离、再浆洗涤脱钠、脱镁，生产高品位硫酸钾镁肥的方法。此方法利用分解母液、再浆洗涤液分解转化原料矿，使分解母液的循环利用率≥80％，再浆洗涤液的循环利用率达到100％，提高了钾收率，减少了分解水用量，使吨产品的耗水量比现有其它钾镁肥生产方法减少30～70％，钾收率提高10～30％(≥55％。 

2、本发明采用精选精矿再浆洗涤工艺，可完全保证产品的质量，提高了生产过程产品品质的可靠性。硫酸钾镁肥产品品位达到或超过国家硫酸钾镁肥合格品标(GB/T20937-2007)。 

3、整个生产过程完全在常温(10～30℃)常压下进行，降低了能耗。 

4、本发明对任何含钾硫酸盐及含硫酸盐光卤石矿等原料加工制备硫酸钾镁肥均可适用，工艺对原料适用范围广。 

附图说明

图1为本发明的工艺原理图。 

具体实施方式

下面以卤水系统点落入金作美K、Mg、Na、Cl、SO₄ ^2-H₂O五元介稳体系常温相图软钾镁钒相区的硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发所得含钾硫酸盐矿为原料，说明本发明加工制取硫酸钾镁肥的工艺过程。 

①含钾硫酸盐矿的制取 

硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发得到含软钾镁钒、钾盐镁钒、钾石盐、硫酸镁的混矿——含钾硫酸盐矿(称硫混盐矿)：将含钾硫酸盐型盐湖卤水盐 田日晒蒸发，析出氯化钠后，钾饱和卤水倒入含钾硫酸盐矿池，继续蒸发直到卤水对钾石盐或光卤石饱和；然后将钾石盐或光卤石饱和卤水倒入钾石盐或光卤石矿池，钾石盐或光卤石饱和前一段析出物即为含钾硫酸盐矿，作为加工制取硫酸钾镁肥的原料。此段矿物的基本化学组成为：K5-8％，Mg4-6.5％，Cl25-39％，SO₄ ^2-11-25％。 

②破碎、球磨 

将含钾硫酸盐矿采用破碎机破碎到粒度不大于30mm，然后与水以10∶1～1∶1的重量比混合，投入球磨机进行磨矿。磨矿完成后料浆的含固量为30～80％，球磨后矿物粒度30～120目(0.5～0.125mm)。 

该步骤是本发明流程初次启动所必须遵循的过程。流程初次启动时，硫混盐矿水比要比正常运行时的矿水比大1～10倍，以保证流程的正常启动。 

③分解转化 

将磨矿完成的料浆与水以10∶3～10∶10的重量比例投入到分解转化罐中，在10～30℃下分解转化10～120分钟；转化完成后的料浆进入调浆罐，并在调浆罐中加入料浆重量0.001～0.01％的浮选药剂进行调浆后进入浮选槽进行浮选。 

浮选药剂采用胺类、二胺类浮选剂或无机酸类调整剂、烷基硫酸盐类助剂。其中一元胺类浮选剂可以为碳链长度C₁₀-C₂₆的直链烷基胺或支链烷基胺；二元胺类浮选剂可以为碳链长度C₁₀-C₂₆的直链烷基胺或支链烷基胺；无机酸类调整剂为盐酸、醋酸、硫酸、硝酸等；烷基硫酸盐类助剂为碳链长度C₈-C₁₈ 的烷基硫酸盐。 

④浮选 

将调浆后进入浮选槽的料浆，经过一粗、一扫、一精的浮选工艺过程进行浮选。浮选尾矿经分离得到主含氯化钠和硫酸镁的混盐，堆放，用于提取硫酸镁；分离的滤液返回到分解转化工序循环使用。精选尾矿返回到粗选段循环；精选精矿分离后进入再浆洗涤工序；精选精矿分离的滤液即母液I作为启动液，返回到分解转化工序循环使用。 

⑤再浆洗涤 

将精选精矿分离的滤饼与水、母液I以10∶1∶1～10∶10∶10的重量比例，在10～30℃下进行再浆洗涤10～90分钟，脱除精选精矿中的镁盐和氯化钠；分离，滤饼即为硫酸钾镁肥成品；滤液即为母液II，返回到分解转化工序循环利用，以提高钾的回收率，降低用水量。 

母液I，母液II，返回到分解转化工序循环使用时，磨矿完成料浆与母液I、母液II、水以10∶1∶1∶1～2∶1∶1∶1的比例加入分解转化罐，在10～30℃内分解转化30～120分钟。流程达到平衡时母液I循环利用率≥80％、母液II完全循环，直至分解转化过程不加水，主要利用两段母液完成分解转化过程，使用水用量将降到最低，做到母液基本接近零排放。分解转化过程在10-30℃常温下进行，降低生产能耗。 

Claims (2)

1.一种利用含钾硫酸盐矿制备硫酸钾镁肥的方法，包括以下工艺步骤：

①含钾硫酸盐矿的制取

硫酸盐型盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发得到含软钾镁钒、钾盐镁钒、钾石盐、硫酸镁的混矿——含钾硫酸盐矿；

②破碎、球磨

将含钾硫酸盐矿采用破碎机破碎到粒度≤30mm，然后与水以10∶1～1∶1的重量比混合，投入球磨机进行磨矿；磨矿完成后料浆的含固量为30～80％，球磨后矿物粒度30～120目；

③分解转化

将磨矿完成料浆与水以10∶3～10∶10的重量比投入到分解转化罐中，在10～30℃下分解转化10～120分钟；转化完成后料浆进入调浆罐，并在调浆罐中加入料浆重量0.001～0.01％的浮选药剂进行调浆，然后进入浮选槽进行浮选；所述浮选药剂为一元胺类、二元胺类浮选剂、无机酸类调整剂、烷基硫酸盐类助剂；

④浮选

调浆后进入浮选槽的料浆，经过一粗、一扫、一精的浮选工艺流程进行浮选；浮选尾矿经分离得到主要含有氯化钠和硫酸镁的混盐，堆放，用于提取硫酸镁；精选尾矿返回到粗选段循环选矿；精选精矿分离后进入再浆洗涤工序；浮选尾矿和精选精矿分离的滤液为母液I，返回到分解转化工序循环使用；

⑤再浆洗涤

将精选精矿分离的滤饼与水、母液I以10∶1∶1～10∶10∶10的重量比例，在10～30℃下进行再次调浆洗涤10～90分钟；调浆洗涤完成料浆分离，滤饼即为硫酸钾镁肥成品；滤液即为母液II，返回到分解转化工序循环利用。

2.如权利要求1所述利用含钾硫酸盐矿制备硫酸钾镁肥的方法，其特征在于：步骤④所得母液I，返回到分解转化工序循环使用时，磨矿完成料浆与母液I、母液II、水以10∶1∶1∶1～2∶1∶1∶1的比例加入分解转化罐，在10～30℃内分解转化30～120分钟。