CN103253685B - 一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法 - Google Patents

一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化工矿物加工范畴，特别涉及地下埋藏固体钾盐矿的热溶结晶法生产工业氯化钾的方法。该方法将地下埋藏固体钾盐矿破碎至粒径小于10mm，加循环钾母液分解钾盐矿，分解料浆经筛分，筛上物为大颗粒氯化钠抛出；筛下物经固液分离，得到含氯化钾的粗钾矿物后，加循环钾母液和水热溶，热溶料浆进行保温过滤除去固相氯化钠；将热溶液循环冷却，结晶出大颗粒氯化钾经固液分离、洗涤、干燥后可得到工业级氯化钾。本发明是针对地下埋藏固体钾盐矿的分解分级特性，采用热溶结晶法生产工业氯化钾的方法，具有技术可靠、工艺稳定、产品纯度高、粒度大、钾收率高、无污染物排放的优点。

Description

一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法
技术领域
本发明属无机盐工业领域，特别涉及一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法。
背景技术
我国钾盐资源严重匮乏，现已探明地质储量约10亿吨。我国是一个农业大国，钾肥基础需求量约700万吨，是全球第二大消费国和第二大进口国。农业是我国国民经济和社会发展的基础，为了保证我国21世纪现代化农业的可持续发展和粮食安全，就必须要确保氮、磷、钾肥料尤其是钾肥的稳定供应，就必须实施“走出去”的发展战略，合作开发周边国家的钾盐矿产资源，这是解决我国钾肥需求、保障未来农业可持续发展的重要途径，使国内生产、境外生产和国际进口达到1：1：1的格局。因此，立足于国外可溶性固体钾盐矿，寻求好的氯化钾生产方法是很有意义的。
老挝具有丰富的钾盐矿资源，已探明基础储量约100亿吨。目前老挝钾盐矿正处于资源开发的起步阶段，老挝钾盐矿床是大型古代地下埋藏可溶性固体钾盐矿床，对其钾元素的提取技术，由于有着特殊的自然环境和环境保护要求，老挝钾盐矿的开发利用，尚没有成熟经验可以作为借鉴。
国内外固体钾盐矿资源分为钾石盐矿、光卤石矿、光卤石-钾石盐混合矿，根据钾盐矿资源的不同特点，主要采用的加工工艺有：化学浮选法、热溶冷结晶法、重介质分选法、静电分选法技术。鉴于我国已探明的钾盐储量中，95%的储量来自第四纪盐湖卤水矿床，缺少大型可溶性固体钾盐矿床，国内在利用古代固体钾盐资源生产氯化钾的技术相对薄弱。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种技术可靠、工艺稳定、产品纯度高、结晶粒度大、钾收率高、无污染物排放的利用地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶法生产氯化钾的方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法，包括下述步骤：
（1）地下埋藏钾盐矿原料破碎至粒径小于10mm后，在原料矿中加入循环钾母液进行分解，原料矿:循环钾母液的重量比为2.30～2.40:1，室温下分解时间15～45分钟，得到分解料浆；
（2）将所述步骤（1）所得的分解料浆进行筛分分级，其筛分目数为16～35目，筛下物经过固液分离，得到含氯化钾50%～75%粗钾矿物，得到的筛上物固相氯化钠直接回填井下；
（3）将所述步骤（2）所得的含氯化钾50%～75%粗钾矿物，按粗钾矿物:循环母液:水的重量比为1:1.70～1.80:0.85～1.0，其在90～110℃下进行热溶解，热溶时间30～60分钟，保持热溶料浆温度在90～110℃下进行热过滤分离，去除未溶解的氯化钠固相后得到含氯化钾的热溶解液；
（4）将所述步骤（3）所得的热溶解液进入循环结晶器，设定循环冷却的温度为15～35℃，结晶出大颗粒氯化钾，经过固液分离、洗涤、干燥后可得到工业级氯化钾（K2O）≥62%，氯化钾收率≥75%，氯化钾平均粒度≥0.5mm。所述的固液分离、洗涤得到循环母液返回到步骤（1）和步骤（3）。
所述步骤（1）中的地下埋藏固体钾盐矿是以光卤石矿和伴生石盐为主，钾石盐矿为次，其光卤石矿质量百分比为45～70%，石盐矿质量百分比为30～50%，钾石盐矿质量百分比为0～5%。
所述步骤（1）和所述步骤（3）中的循环钾母液的组成：氯化钾的质量百分比为9.0～12.0%，氯化镁的质量百分比为2.0～4.0%，氯化钠的质量百分比为16.0～19.0%。
所述步骤（2）中的粗钾矿物的组成：氯化钾的质量百分比为50%～75%，氯化镁的质量百分比为3.0～10.0%，氯化钠的质量百分比为15%～40%。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明在制取过程中不需要任何浮选剂，无污染物排放，绿色环保。
2、由于本发明中，分解母液中的镁被应用制镁产品，固相氯化钠直接用于回填，因此无三废排放，符合环保要求。
3、本发明中，绝大部分氯化钠在通过冷分解步骤后即被筛分分离掉，只有少部分氯化钠进入了热溶步骤，减少了能耗，对保证工业氯化钾品质有利。
4、本发明具有技术可靠、工艺稳定、产品纯度高、结晶粒度大、钾收率高的显著优点。
附图说明：图1为本发明的工艺流程示意图
具体实施方式
本发明以老挝地下埋藏固体钾盐矿生产的实例进行详述。
原矿为地下埋藏固体钾盐矿钻探岩心，直径10cm，光卤石矿质量百分比为45～70%，石盐矿质量百分比为30～50%，钾石盐矿质量百分比为0～5%。
实施例1
（1）原矿（KCl：13.89%  NaCl：49.23%  MgCl2：15.50%  H2O：21.38%）经锤式破碎机破碎至粒径小于10mm后，取原料矿1000g，加428.09g循环钾母液在分解槽中进行分解，室温下分解反应时间为15分钟，得到1428.09g料浆；
（2）料浆进行湿筛分，泰勒标准筛目数为16目，得到大颗粒固相氯化钠筛上物470.07g和带有固相氯化钾的混合料浆筛下物，筛上物氯化钠直接回填井下，筛下物经抽滤固液分离，得到粗钾矿物337.06g和分解母液620.96g；
（3）粗钾矿物加573.02g循环钾母液和239.74g水和30.86g洗涤水在90℃下热溶，热溶时间为45分钟，最后得到1180.68g料浆，料浆在95℃下进行保温过滤，得到热溶出液1125.56g和固相氯化钠颗粒55.12g，固相氯化钠直接回填井下；
（4）热溶出液在85℃时加入晶种，养晶30分钟后，调整程序温度控制器，按经验优化冷却曲线控制降温速率进行冷却结晶，终温设定为25℃，达到终温养晶30min分钟，将得到的料浆进行固液分离，即得到大颗粒固体氯化钾产品124.45g和循环钾母液1001.11g，再将循环钾母液返回步骤（1）中的分解工序和步骤（3）中的热溶工序进行利用，而氯化钾用23.92g水淋洗，30.86g淋洗水用于循环，氯化钾用烘箱在110℃下干燥1小时，得到111.70g氯化钾（KCl：98.71%  NaCl：0.93%  MgCl2：0.08%  H2O：0.28%），回收率79.44%，平均粒度0.5189mm，产品质量达氯化钾GB6549-2011Ⅰ类优等品标准。
实施例2
（1）原矿（KCl：13.73%  NaCl：49.50%  MgCl2：15.40%  H2O：21.37%）经锤式破碎机破碎至粒径小于10mm后，取原料矿1000g，加434.78g循环钾母液分解槽中进行分解，室温下分解反应时间为30分钟，得到1434.78g料浆；
（2）料浆进行湿筛分，泰勒标准筛目数为35目，得到大颗粒固相氯化钠筛上物540.24g和带有固相氯化钾的混合料浆筛下物，筛上物氯化钠直接回填井下，筛下物经抽滤固液分离，得到粗钾矿物280.78g和分解母液613.77g；
（3）粗钾矿物加605.86g循环钾母液和244.20g水和28.68g洗涤水在110℃下热溶，热溶时间为30分钟，得到热溶出液1162.71g；
（4）热溶出液在105℃时加入晶种，养晶30分钟后，调整程序温度控制器，按经验优化冷却曲线控制降温速率进行冷却结晶，终温设定为35℃，达到终温养晶30min分钟，将得到的料浆进行固液分离，即得到大颗粒固体氯化钾产品118.88g和循环钾母液1040.64g，再将循环钾母液返回步骤（1）中的分解工序和步骤（3）中的热溶工序进行利用，而氯化钾用22.23g水淋洗，28.68g淋洗水用于循环，氯化钾用烘箱在105℃下干燥1.5小时，得到106.97g氯化钾（KCl：98.82%  NaCl：0.74%  MgCl2：0.17%  H2O：0.28%），回收率76.99%，平均粒度0.5045mm，产品质量达氯化钾GB6549-2011Ⅰ类优等品标准。
实施例3
（1）原矿（KCl：17.94%  NaCl：36.26%  MgCl2：20.52%  H2O：25.28%）经锤式破碎机破碎至粒径小于10mm后，取原料矿1000g，加416.66g循环钾母液在分解槽中进行分解，室温下分解反应时间为45分钟，得到1416.66g料浆；
（2）料浆进行湿筛分，泰勒标准筛目数为20目，得到大颗粒固相氯化钠筛上物371.81g和带有固相氯化钾的混合料浆筛下物，筛上物氯化钠直接回填井下，筛下物经抽滤固液分离，得到粗钾矿物278.13g和分解母液766.72g；
（3）粗钾矿物加623.01g循环钾母液和271.56g水和32.16g洗涤水在100℃下热溶，热溶时间为60分钟，最后得到1204.86g料浆；
（4）热溶出液在95℃时加入晶种，养晶30分钟后，调整程序温度控制器，按经验优化冷却曲线控制降温速率进行冷却结晶，终温设定为15℃，达到终温养晶30min分钟，将得到的料浆进行固液分离，即得到大颗粒固体氯化钾产品165.19g和循环钾母液1039.67g，再将循环钾母液返回步骤（1）中的分解工序和步骤（3）中的热溶工序进行利用，而氯化钾用24.57g水淋洗，32.16淋洗水用于循环，氯化钾用烘箱在100℃下干燥2小时，得到150.43g氯化钾（KCl：98.73%  NaCl：0.89%  MgCl2：0.12%  H2O：0.26%），回收率82.79%，平均粒度0.5103mm，产品质量达氯化钾GB6549-2011Ⅰ类优等品标准。

Claims (4)

1.一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法，包括下述步骤：
（1）地下埋藏钾盐矿原料破碎至粒径小于10mm后，在原料矿中加入循环钾母液进行分解，原料矿:循环钾母液的重量比为2.30～2.40:1，室温下分解时间15～45分钟，得到分解料浆；
（2）将所述步骤（1）所得的分解料浆进行筛分分级，其筛分目数为16～35目，筛下物经过固液分离，得到含氯化钾50%～75%粗钾矿物，得到的筛上物固相氯化钠直接回填井下；
（3）将所述步骤（2）所得的含氯化钾50%～75%粗钾矿物，按粗钾矿物:循环母液:水的重量比为1:1.70～1.80:0.85～1.0，其在90～110℃下进行热溶解，热溶时间30～60分钟，保持热溶料浆温度在90～110℃下进行热过滤分离，去除未溶解的氯化钠固相后得到含氯化钾的热溶解液；
（4）将所述步骤（3）所得的热溶解液进入循环结晶器，设定循环冷却的温度为15～35℃，结晶出大颗粒氯化钾，经过固液分离、洗涤、干燥后可得到工业级氯化钾（K2O）≥62%，氯化钾收率≥75%，氯化钾平均粒度≥0.5mm；
所述的固液分离、洗涤得到循环母液返回到步骤（1）和步骤（3）。
2.根据权利要求1所述的一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的地下埋藏固体钾盐矿是以光卤石矿和伴生石盐矿为主，钾石盐矿为次，其光卤石矿质量百分比为45～70%，伴生石盐矿质量百分比为30～50%，钾石盐矿质量百分比为0～5%。
3.根据权利要求1所述的一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法，其特征在于：所述步骤（1）和所述步骤（3）中的循环钾母液的组成：氯化钾的质量百分比为9.0～12.0%，氯化镁的质量百分比为2.0～4.0%，氯化钠的质量百分比为16.0～19.0%。
4.根据权利要求1所述的一种地下埋藏固体钾盐矿热溶结晶生产工业氯化钾的方法，其特征在于：所述步骤（2）中的粗钾矿物的组成：氯化钾的质量百分比为50%～75%，氯化镁的质量百分比为3.0～10.0%，氯化钠的质量百分比为15%～40%。
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