CN106380233A

CN106380233A - 一种用杂卤石制备钾镁肥的工艺

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Publication number: CN106380233A
Application number: CN201610738739.1A
Authority: CN
Inventors: 冯文平; 季荣; 高文远; 孙成高; 李昱昀; 谢晶磊; 汤建良
Original assignee: China Bluestar Changsha Design and Research Institute
Current assignee: China Bluestar Chonfar Engineering and Technology Co Ltd
Priority date: 2016-08-29
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2017-02-08

Abstract

一种用杂卤石制备钾镁肥的工艺，包括以下步骤：（1）磨矿：将杂卤石磨矿至‑100目85wt%以上；（2）洗涤：用水洗涤去除杂卤石中的氯化钠；（3）焙烧：高温焙烧洗涤后的矿物；（4）浸取：浸取杂卤石中的钾和镁；（5）固液分离：将浸取得到的矿浆进行固液分离，即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的母液；（6）蒸发：将母液蒸发结晶得到钾镁肥产品。本发明工艺简单、原料来源广、成本低，可有效去除杂卤石中的氯化钠，K⁺浸取率高，浸取用水量较少，浸取母液中K⁺浓度高，降低后期蒸发结晶能耗，蒸发得到的钾镁肥产品符合GB/T20937‑2007一等品要求。

Description

一种用杂卤石制备钾镁肥的工艺

技术领域

本发明涉及一种用含钾矿物制备钾镁肥的工艺，具体涉及一种用难溶性杂卤石制备钾镁肥的工艺。

背景技术

杂卤石（K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O），是一种难溶性钾矿，呈浅灰色、深灰色，广泛分布在硫酸盐型钾矿中，其理论含钾量（K₂O）达到15.6%，是一种重要的钾矿资源。世界杂卤石资源量十分丰富，其产出的地质时代主要集中在二叠纪、三叠纪和第三纪，在地质平面分布上，相对集中于北纬25°～50°这一环带内。随着优质含钾卤水资源的不断开发和可溶性固体钾矿资源的匮乏，寻找可替代的大规模钾盐资源，特别是杂卤石钾矿资源，研究不溶性或难溶性钾矿资源的开发技术，对于缓解世界钾矿资源形势，改善钾盐工业现状，提高战略资源储备具有重大的意义。

由于杂卤石的结构稳定，水溶性较差，需经过一定的处理才能利用其中的钾离子，目前文献报道处理杂卤石的方法主要分为两种：一是采用无机盐溶液对杂卤石矿进行溶浸开采的方法，该方法是促使溶浸剂与杂卤石在一定的条件下反应生成水溶性钾盐，进一步制备需要的钾肥，该方法存在浸取反应缓慢、浸取时间长、浸取剂成本高、浸取母液中K⁺浓度低等缺点；另一种是通过煅烧杂卤石破坏其结构，使难溶性杂卤石变成可溶性钾盐，该方法比较有工业应用前途。

已有一些文献报道了杂卤石制备钾肥的方法，但存在K⁺浸取率和利用率低、工艺复杂等问题，而且所用的杂卤石都不含氯化钠或者氯化钠含量较低，而杂卤石矿多与石盐伴生，有些地区的杂卤石氯化钠含量较高，为了保证产品的纯度，还需要解决氯化钠杂质的去除问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种有效去除杂卤石中的氯化钠杂质，K⁺浸取率和利用率高，工艺路线简单的用杂卤石制备钾镁肥的工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种用杂卤石制备钾镁肥的工艺，包括以下步骤：

（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-100目85wt%以上；

所述杂卤石中NaCl含量≤50wt%；

磨矿至一定细度是为了增大接触面积，提高洗涤、焙烧、浸取效率；

（2）洗涤：用水洗涤经步骤（1）磨细的杂卤石，去除其中的氯化钠；

洗涤后的溶液可反复使用；

进一步地，步骤（2）中，用水洗涤杂卤石，固液分离可采用过滤的方法，过滤时，可用水淋洗滤饼（所加水的比例优选为滤饼重量的5～35wt%）。

淋洗后杂卤石中氯化钠含量低于0.5wt%。

洗涤杂卤石矿后的溶液和淋洗滤饼后的溶液可以反复使用，也可以混在一起重复使用，一方面可以节约用水量，另一方面洗涤氯化钠的同时，杂卤石中也会有K⁺、Mg²⁺溶解，洗涤完氯化钠的溶液中含有K⁺、Mg²⁺，反复使用可以抑制杂卤石中K⁺、Mg²⁺进入洗涤溶液中，减少K⁺、Mg²⁺损失。

（3）焙烧：高温焙烧经步骤（2）洗涤的杂卤石，焙烧温度为370～520℃（优选430～490℃），焙烧时间为15～120min（优选20～50min）；

焙烧是为了破坏杂卤石的结构，使难溶性杂卤石变成可溶性钾盐；

（4）浸取：用水浸取经步骤（3）焙烧的杂卤石（主要用于浸取钾和镁），液固质量比为1～8:1（优选1.5～4:1），浸取时间为10～100min（优选40～70min），浸取温度为25～100℃（优选80～90℃），得浸取矿浆；

当步骤（5）中所得的浸取母液中K⁺浓度小于2.5wt%时，步骤（4）中，可采用步骤（5）所得的浸取母液代替水浸取杂卤石；

进一步地，步骤（4）中用水浸取杂卤石，使杂卤石中的钾、镁进入溶液中，可采用单级或多级逆流浸取。

浸取时，原则上来说，用水越多，浸取率越高，但如果用水量太多，浸取率增加有限，会造成水资源的浪费，后续蒸发过程中的能耗也会增加。本发明有效的将浸取所用水的总量控制在相当于杂卤石质量的8倍甚至是4倍以内，在保证浸取率的同时，减少水资源的浪费，也减少后续蒸发过程中的能耗。

（5）固液分离：将步骤（4）中得到的浸取矿浆进行固液分离，即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的浸取母液；

进一步，步骤（5）中，固液分离时，可加入水淋洗滤饼，水的比例优选为滤饼重量5～25wt%，淋洗滤饼的水可返回步骤（4）浸取杂卤石。固液分离，得到含有硫酸钾和硫酸镁的浸取母液，如果浸取母液中K⁺浓度小于2.5wt%，可返回步骤（4）继续浸取杂卤石，不仅可以节约水的用量，还可以提高溶液中K⁺、Mg²⁺的浓度，为后续母液蒸发-结晶工艺降低能量消耗，但母液中K⁺、Mg²⁺的浓度达到一定值时，继续浸取，母液中K⁺、Mg²⁺浓度增加有限。如果浸取母液中K⁺浓度≥2.5wt%（优选K⁺：2.8～3.2wt%；当K⁺浓度为2.8～3.2wt%时，浸取母液中离子浓度一般为Mg²⁺：0.9～1.1wt%，SO₄ ^2-：7.0～8.0wt%。）时，则进入步骤（6）中的蒸发操作。

（6）蒸发：当步骤（5）所得浸取母液K⁺浓度≥2.5wt%时，将步骤（5）中得到的浸取母液蒸发，得到钾镁肥产品。

本发明通过洗涤方法有效去除杂卤石中的氯化钠，再通过焙烧、浸取、蒸发结晶制得钾镁肥产品，能解决工艺复杂、K⁺浸取率和利用率低、蒸发成本较高等问题，特别适于处理NaCl含量较高的杂卤石（NaCl含量≥10wt%）。洗涤过程中钾离子的平均损失量小于5.0wt%。

本发明的优点在于：

（1）工艺简单、原料来源广、成本低。

（2）可有效去除杂卤石中的氯化钠。

（3）K⁺浸取率高，浸取用水量较少。

（4）浸取母液中K⁺浓度高，降低后期蒸发结晶能耗。

（5）蒸发得到的钾镁肥产品符合GB/T20937-2007一等品要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例以国外某地杂卤石矿为例，矿物中NaCl的含量为37.9wt%，具体包括以下操作步骤：

（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-100目86wt%；

（2）洗涤：用相当于杂卤石重量0.4倍的水洗涤经步骤（1）磨细的杂卤石，去除杂卤石中的氯化钠，过滤，用相当于滤饼重量0.2倍的水淋洗滤饼，淋洗后滤饼杂卤石中氯化钠含量为0.40wt%；

（3）焙烧：将经步骤（2）洗涤的杂卤石在430℃焙烧40min；

（4）浸取：用水二级逆流浸取经步骤（3）焙烧的杂卤石（主要用于浸取钾和镁），液固质量比为2:1；浸取时间为40min；浸取温度为80℃，得浸取矿浆；

（5）固液分离：将步骤（4）中得到的浸取矿浆进行固液分离，即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的浸取母液；浸取母液中K⁺浓度为2.5wt%；

（6）蒸发：将步骤（5）中得到的K⁺浓度2.5wt%的浸取母液蒸发，得到钾镁肥产品。

本实施例K⁺的浸取率为90.3%，K⁺的利用率为85.5%，钾镁肥产品K₂O的含量达到25.7%，所得钾镁肥产品符合GB/T20937-2007一等品要求。

实施例2

本实施例以国外某地杂卤石矿为例，矿物中NaCl的含量为29.3wt%，具体包括以下操作步骤：

（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-100目89wt%；

（2）洗涤：用实施例1步骤（2）中洗涤过杂卤石的溶液继续洗涤经步骤（1）磨细的杂卤石，过滤，用相当于滤饼重量0.15倍的水淋洗滤饼，淋洗后滤饼杂卤石中氯化钠含量为0.46wt%；

（3）焙烧：将经步骤（2）洗涤的杂卤石在450℃焙烧30min；

（4）浸取：用水二级逆流浸取经步骤（3）焙烧的杂卤石（主要用于浸取钾和镁），液固质量比为3:1，浸取时间为50min，浸取温度为90℃，过滤，所得母液中K⁺浓度小于2.5wt%，用母液继续浸取一次杂卤石（浸取条件与第一次浸取相同）；得浸取矿浆；

（5）固液分离：将步骤（4）中得到的浸取矿浆进行固液分离，即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的浸取母液；所得浸取母液中K⁺浓度为2.8wt%；

（6）蒸发：将步骤（5）中得到的浸取母液蒸发，得到钾镁肥产品。

本实施例K⁺的浸取率为92.1%，K⁺的利用率为87.4%，钾镁肥产品K₂O的含量达到26.2%，所得钾镁肥产品符合GB/T20937-2007一等品要求。

实施例3

本实施例以国外某地杂卤石矿为例，矿物中NaCl的含量为12.5wt%，具体包括以下操作步骤：

（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-100目87wt%；

（2）洗涤：用相当于杂卤石重量0.25倍的水洗涤经步骤（1）磨细的杂卤石，去除杂卤石中的氯化钠，过滤，用相当于滤饼重量0.2倍的水淋洗滤饼，淋洗后滤饼杂卤石中氯化钠含量为0.30wt%；

（3）焙烧：将经步骤（2）洗涤的杂卤石在490℃焙烧25min；

（4）浸取：用水二级逆流浸取焙烧后的杂卤石，液固质量比为4:1；浸取时间为70min；浸取温度为100℃；过滤，所得母液中K⁺浓度小于2.5wt%，用母液继续浸取两次杂卤石，浸取条件与第一次浸取相同；直到母液中K⁺浓度大于2.5wt%，得浸取矿浆；

（5）固液分离：将步骤（4）中得到的浸取矿浆进行固液分离，即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的浸取母液，所得母液中K⁺浓度为3.2wt%；加入相当于滤饼重量25wt%水淋洗滤饼，淋洗滤饼的水返回步骤（4）代替水浸取杂卤石；

本实施例K⁺的浸取率为95.7%，K⁺的利用率为91.2%，钾镁肥产品K₂O的含量达到27.5%，所得钾镁肥产品符合GB/T20937-2007一等品要求。

Claims

1.一种用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-100目85wt%以上；

（3）焙烧：高温焙烧经步骤（2）洗涤的杂卤石，焙烧温度为370～520℃，焙烧时间为15～120min；

（4）浸取：用水浸取经步骤（3）焙烧的杂卤石，液固质量比为1～8:1，浸取时间为10～100min，浸取温度为25～100℃，得浸取矿浆；

2.根据权利要求1所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（1）中，所述杂卤石中NaCl含量≤50wt%。

3.根据权利要求1或2所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（2）中，用水洗涤杂卤石，固液分离采用过滤的方法，过滤时，用相当于滤饼重量的5～35wt%的水淋洗滤饼，淋洗后杂卤石中氯化钠含量低于0.5wt%。

4.根据权利要求1或2所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（3）中，焙烧温度为430～490℃，焙烧时间为20～50min。

5.根据权利要求1或2所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（4）中，采用单级或多级逆流浸取。

6.根据权利要求1或2所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（4）中，液固质量比为1.5～4:1，浸取时间为40～70min，浸取温度为80～90℃。

7.根据权利要求1或2所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（4）中，当步骤（5）中所得的浸取母液中K⁺浓度小于2.5wt%，采用浸取母液代替水浸取杂卤石。

8.根据权利要求1或2所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（5）中，固液分离时，加入水淋洗滤饼，水的比例为滤饼重量5～25wt%。

9.根据权利要求1或2所述的用杂卤石制备钾镁肥的工艺，其特征在于，步骤（5）中，固液分离，得到含有硫酸钾和硫酸镁的浸取母液，如果浸取母液中的K⁺浓度小于2.5wt%，返回步骤（4）继续浸取杂卤石，如果浸取母液中的K⁺浓度≥2.5wt%，则进入步骤（6）中的蒸发操作。