CN109721079A - 一种氯化钾生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种氯化钾生产方法，包括：以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选装置得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾；所述浮选尾矿通过固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相；以所述尾矿固相为原料，经热溶溶解装置得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；以所述尾矿液相为原料，经兑卤结晶装置得到氯化钾。本发明以盐湖卤水为原料，利用冷结晶正浮选装置产生氯化钾，同时将副产物浮选尾矿进行固液分离，分别提供至热溶溶解装置和兑卤结晶装置继续生产氯化钾，氯化钠也作为钠溶剂返回至盐湖卤水中，不产生废弃物，从而实现多种工艺串联进行梯级生产，提高氯化钾的收率，大大提高了光卤石矿的一次性回收率。

Description

一种氯化钾生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及资源综合利用技术领域，具体涉及一种氯化钾生产系统及生产方法。

背景技术

中国的钾资源广泛存在于青海等偏远地区，其中青海的储量占全国储量的50％以上，代表性资源为盐湖资源，而盐湖资源中主要有沉积资源和卤水资源，盐湖卤水属于液体氯化物矿产资源，富含多种组分，盐湖卤水利用含量丰富的光卤石矿，加工可制得氯化钾生产钾肥，钾肥是氮、磷钾三大化学肥料之一，钾元素对调节植物体内的生命过程作用显著，有利于改善植物体内水分的吸收状况、糖类的合成和转移，使用钾肥能有效提高农作物的产量和品质。

利用盐湖卤水中的光卤石矿生产钾肥的工艺很多，如冷分解正浮选法、冷结晶正浮选法、冷结晶反浮选法、兑卤冷结晶法、热溶溶解法等。

但是上述氯化钾生产工艺一般都是单一装置生产，一方面，各生产工艺单独建立生产装置和生产车间，也需要较多的配套基础设施，投资大、成本高，同时也排出了较多废弃物；另一方面，单一装置生产，氯化钾的收率较低，也会排放出较多的废弃尾矿，随着钾肥产量的增长，年排放尾矿总量不断增多，尾矿等废弃物常输送至废盐池进行堆滤，但尾矿中常常含有尚未得到利用的氯化钾、氯化钠等物料，直接作为废盐堆滤不仅易造成大量物料浪费，而且容量有限的废盐池难以容纳不断增加的尾矿，污染环境，对环境保护的压力较大，清理堆滤后的废盐也需要耗费巨额资金，进一步提高生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氯化钾生产系统及生产方法，用于解决现有钾肥生产工艺单一生产、废弃物直接堆放又浪费物料的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氯化钾生产方法，所述氯化钾生产方法包括以下步骤：

步骤S1、以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选装置得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾；

步骤S2、所述浮选尾矿通过固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相；

步骤S3、以所述尾矿固相为原料，经热溶溶解装置得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

步骤S4、以所述尾矿液相为原料，经兑卤结晶装置得到氯化钾。

根据本发明的一个实施方式，所述浮选尾矿通过浓密机进行固液分离。

根据本发明的一个实施方式，所述步骤S3包括：

70℃～90℃的热水溶解所述尾矿固相，得到第一溶解液；

所述第一溶解液经浓密，得到第一浓密底流和第一浓密溢流液；

所述第一浓密底流经固液分离得到氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

所述第一浓密溢流液经结晶、固液分离得到氯化钾。

根据本发明的一个实施方式，所述第一浓密溢流液经结晶、固液分离得到第一液相，所述第一液相用于溶解所述尾矿固相。

根据本发明的一个实施方式，所述步骤S4包括：

将老卤与所述尾矿液相进行兑卤，得到兑卤溢流液和兑卤底流；

所述兑卤底流经浓密，得到第二浓密底流和第二浓密溢流液；

所述第二浓密底流经固液分离，得到低钠光卤石；

所述低钠光卤石经分解结晶，得到粗钾和结晶溢流液，所述粗钾用于生产氯化钾。

根据本发明的一个实施方式，对所述兑卤溢流液和/或所述第二浓密溢流液和/或所述结晶溢流液进行滩晒，得到滩晒液相和滩晒固相，所述滩晒液相作为所述老卤回收利用，所述滩晒固相用于所述冷结晶正浮选装置回收利用。

根据本发明的一个实施方式，所述老卤由所述盐湖卤水经晒制得到。

根据本发明的一个实施方式，所述粗钾生产氯化钾的步骤为：

水洗涤所述粗钾，得到粗钾洗涤液；

所述粗钾洗涤液经固液分离，得到固相氯化钾和第二液相，所述第二液相用于返回结晶回收利用。

根据本发明的一个实施方式，所述粗钾经固液分离后再进行洗涤。

本发明还提供一种氯化钾生产系统，所述氯化钾生产系统包括冷结晶正浮选装置、与所述冷结晶正浮选装置连接的第一固液分离装置、热溶溶解装置和兑卤冷结晶装置，所述热溶溶解装置和所述兑卤冷结晶装置分别与所述第一固液分离装置连接；

所述冷结晶正浮选装置以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选工序得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾；

所述浮选尾矿经所述第一固液分离装置进行固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相；

所述尾矿固相经所述热溶溶解装置进行热溶溶解，得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

所述尾矿液相经所述兑卤冷结晶装置进行兑卤结晶，得到氯化钾。

相比于现有技术，本发明提供的氯化钾生产系统及生产方法具有以下优势：

本发明以盐湖卤水为原料，利用冷结晶正浮选装置产生氯化钾，同时将冷结晶正浮选装置的副产物浮选尾矿进行固液分离，分别提供至热溶溶解装置和兑卤结晶装置继续生产氯化钾，热溶溶解装置同时生产出氯化钠，氯化钠作为钠溶剂返回至盐湖卤水中，从而实现多种工艺串联进行梯级生产，提高氯化钾的收率，大大提高了光卤石矿的一次性回收率；将原本排放堆滤的废弃物浮选尾矿经过固液分离，重新进行回收利用，将其中尚未得到利用的氯化钾、氯化钠等物料进行再利用，无任何废弃物产生，达到资源综合利用和生态环保的效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的一种优选实施方式的氯化钾生产方法的步骤流程图；

图2为本发明提供的另一种优选实施方式的氯化钾生产方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1所示，图1为本发明提供的一种优选实施方式的氯化钾生产方法的步骤流程图。

本发明提供一种氯化钾生产方法，包括以下步骤：

步骤S1、以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选装置得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾；

步骤S2、所述浮选尾矿通过固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相；

步骤S3、以所述尾矿固相为原料，经热溶溶解装置得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

步骤S4、以所述尾矿液相为原料，经兑卤结晶装置得到氯化钾。

本发明以盐湖卤水为原料，所述盐湖卤水为盐湖采区的卤水资源，利用冷结晶正浮选装置产生氯化钾，同时将冷结晶正浮选装置的副产物浮选尾矿进行固液分离，分别提供至热溶溶解装置和兑卤结晶装置继续生产氯化钾，热溶溶解装置同时生产出氯化钠，氯化钠作为钠溶剂返回至盐湖卤水中，从而实现多种工艺串联进行梯级生产，提高氯化钾的收率，大大提高了光卤石矿的一次性回收率；将原本排放堆滤的废弃物浮选尾矿经过固液分离，重新进行回收利用，将其中尚未得到利用的氯化钾、氯化钠等物料进行再利用，无任何废弃物产生，达到资源综合利用和生态环保的效果。

如图2所示，图2为本发明提供的另一种优选实施方式的氯化钾生产方法的工艺流程图。

本发明提供一种氯化钾生产方法，包括以下步骤：

步骤S1、以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选装置得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾。

进一步地，盐湖卤水晒制得到光卤石矿，如盐湖卤水采区开采晶间卤水，输送至固定盐田经自然蒸发摊晒制取得到所述光卤石矿，所述光卤石矿作为冷结晶正浮选装置的原料；晒制过程中也会得到母液老卤，所述母液老卤作为F卤，和水掺兑后可以作为镁溶剂注入采区。

进一步地，所述盐湖卤水晒制得到所述光卤石矿，先经过冷结晶分解，控制所述光卤石分解体系的过饱和度，达到在常温条件下使氯化钾晶体颗粒长大的目的；然后进行浮选工序，浮选工序利用氯化钾与氯化钠表面物化性质(润湿性)的差异进行分选，利用浮选药剂改变表面性质，扩大矿物表面润湿性的差别从而实现两者的有效分离。浮选分为正浮选和反浮选，正浮选是指利用浮选药剂使KCl疏水易浮从而将光卤石矿中的KCl浮选出来，而NaCl留在液相；反浮选法是指利用浮选药剂使NaCl疏水易浮从而将光卤石矿中的NaCl浮选出来，而KCl留在液相。

经过冷结晶正浮选装置得到含氯化钾为主的粗钾和含氯化钠为主的浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾。

进一步地，所述粗钾生产氯化钾的步骤为：

水洗涤所述粗钾，得到粗钾洗涤液；所述粗钾洗涤液经固液分离，得到固相氯化钾和第二液相，所述第二液相用于返回结晶回收利用。

具体地，水洗涤所述粗钾，进一步将其中的氯化钠溶解完全，得到的所述粗钾洗涤液通过离心机进行固液分离，得到所述固相氯化钾和所述第二液相，离心分离出的所述第二液相用于结晶回收，当然，由于离心分离存在一定的穿滤作用，离心分离出的所述第二液相可进行浓密以回收其中穿滤的部分小颗粒氯化钾。

进一步地，所述粗钾经固液分离后再进行洗涤，具体地，所述粗钾经过离心机进行固液分离，分离出的液相用于结晶，以便回收其中的氯化钾，分离出的固相再进行洗涤。

步骤S2、所述浮选尾矿通过第一固液分离装置固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相。

由于所述浮选尾矿仍然含有氯化钾和氯化钠等物料，若直接排放废弃，产生大量废弃物，破坏环境，其中的物料也被浪费；为了利用这部分钾资源，相关技术采用对浮选尾矿破碎分级、淡卤水或淡水强制搅拌溶浸进行洗盐，以回收氯化钠和氯化钾资源，但洗盐过程中，溶浸用水耗量较大，这些水分均需要通过盐田蒸发，费时久。

因此本发明将所述浮选尾矿通过第一固液分离装置进行固液分离，具体地，所述第一固液分离装置为浓密机，浓密机是基于重力沉降作用的固液分离设备，通常为由混凝土、木材或金属焊接板作为结构材料建成带锥底的圆筒形浅槽。可将含固重为10％～30％的矿浆通过重力沉降浓缩为含固量为30％～55％的底流矿浆，借助安装于浓密机内慢速运转的耙的作用，使增稠的底流矿浆由浓密机底部的底流口卸出，浓密机上部产生较清净的澄清液(溢流)，由顶部的环形溜槽排出。相较于澄清池等固液分离装置，浓密机构造简单、电能消耗少、技术指标较好，而且分离出的固液两相从不同的出口自然排出，操作方便。

固液分离之后得到了所述尾矿固相和尾矿液相，分别将所述尾矿固相和尾矿液相作为原料应用于不同的氯化钾生产工艺，将多个工艺串联在一起，提高了光卤石矿的利用率，也避免了洗盐过程中水资源的大量消耗，节约生产时间、降低能耗。

步骤S3、以所述尾矿固相为原料，经热溶溶解装置得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中。

进一步地，所述尾矿固相至少包括65％～85％的氯化钠和2％～5％的氯化钾，还有可能包含2％～10％的氯化镁。

进一步地，所述步骤S3包括：

步骤S31、70℃～90℃的热水溶解所述尾矿固相，得到第一溶解液。

由于所述尾矿固相中氯化钠的含量较多，因此所述尾矿固相先通过所述热水溶解，利用氯化钠和氯化钾在高温下的溶解度不同和氯化钠随温度变化溶解度变化较小的原理，将所述尾矿固相中的氯化钾全部溶入到所述第一溶解液中，所述尾矿固相中的大部分氯化钠仍以固相形式存在；当然，所述尾矿固相也可以经过强制搅拌溶浸先初步溶解一部分氯化钾，再进行热溶；所述尾矿固相也可以经过强制搅拌浸溶后，经过离心分离，将离心分离出的固相进行热溶，可以根据所述尾矿固相的组分选择相应的方法。

步骤S32、所述第一溶解液经浓密，得到第一浓密底流和第一浓密溢流液。

所述第一溶解液通过浓密机进行浓密，所述浓密机采取保温措施，将所述第一溶解液进行浓缩，提高处理效率。

步骤S33、所述第一浓密底流经固液分离得到氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中。

所述第一浓密底流分离得到的氯化钠作为钠溶剂溶解后返回采区的盐湖卤水中，从而将其中的氯化钠回收利用，避免物料浪费；而且所述氯化钠作为钠溶剂注入到所述盐湖卤水中，所述采区的盐湖卤水中氯化钠较为饱和，采区中的盐湖卤水就不会继续溶解氯化钠，而是相应的溶解更多的氯化钾，因此，在后续继续从采区中开采盐湖卤水时，所述盐湖卤水中就不会含有更多的氯化钠，相较于用水注入到采区，盐湖卤水溶解越来越多的氯化钠，再将越来越多的氯化钠带入到生产系统中，本发明将氯化钠作为钠溶剂注入采区，使得较少的氯化钠在系统内循环，提高了氯化钾的生产效率，也降低了氯化钾和氯化钠的分离难度。

当然，所述氯化钠也可以以固相堆存。

步骤S34、所述第一浓密溢流液经结晶、固液分离得到氯化钾。

所述第一浓密溢流液经过多级真空蒸发结晶器进行蒸发结晶，使得氯化钾在降温过程中发生结晶并长大至一定的粒度，结晶后进行固液分离，得到的固相即为氯化钾；所述多级真空蒸发结晶器也同样采取保温措施，避免降温速度太快，导致大量细晶析出且无法长大，也避免出液温度过低，大量氯化钠晶体析出而与氯化钾伴生，进一步提高氯化钾的质量。

进一步地，所述第一浓密溢流液经结晶、固液分离得到第一液相，所述第一液相用于溶解所述尾矿固相，使得所述第一液相回收利用。当然，所述第一液相也可以用于结晶，以回收其中的氯化钾。

进一步地，所述第一浓密底流分离得到的液相可以返回进行浓密，以回收利用；当然，所述第一浓密底流分离得到的液相也可以与所述第一浓密溢流液一起进行结晶。

步骤S4、以所述尾矿液相为原料，经所述兑卤结晶装置得到氯化钾。

进一步地，所述步骤S4包括：

步骤S41、将老卤与所述尾矿液相在兑卤器中进行兑卤，得到兑卤溢流液和兑卤底流。

所述尾矿液相作为原料E卤，所述老卤作为原料F卤，所述尾矿液相和所述老卤在兑卤器混合后进行兑卤，得到所述兑卤溢流液和所述兑卤底流。

进一步地，所述老卤由所述盐湖卤水经晒制得到，所述老卤为氯化钠、氯化镁和光卤石的饱和溶液；当然，所述老卤还可以作为镁溶剂注入采区。

步骤S42、所述兑卤底流经浓密机进行浓密，得到第二浓密底流和第二浓密溢流液。

步骤S43、所述第二浓密底流经固液分离，得到低钠光卤石，分离得到的液相返回所述浓密机进行浓密。

步骤S44、所述低钠光卤石经结晶器分解结晶，得到粗钾和结晶溢流液，所述粗钾用于生产氯化钾。

相较于兑卤之后继续滩晒，得到的是含氯化钠较多的普通光卤石矿，仍然需要通过浮选工艺继续分离其中的氯化钠和氯化钾，本步骤将所述兑卤底流经过浓密-固液分离，直接得到了含氯化钠较低的低钠光卤石，用于生产优质的氯化钾，以实现梯级生产。

进一步地，对所述兑卤溢流液和/或所述第二浓密溢流液和/或所述结晶溢流液进行滩晒，得到滩晒液相和滩晒固相，所述滩晒液相作为所述老卤回收利用，所述滩晒固相用于所述冷结晶正浮选装置回收利用。

进一步地，所述粗钾生产氯化钾的步骤为：

水洗涤所述粗钾，得到粗钾洗涤液；所述粗钾洗涤液经固液分离，得到固相氯化钾和第二液相，所述第二液相用于返回结晶回收利用。

具体地，水洗涤所述粗钾，进一步将其中的氯化钠溶解完全，得到的所述粗钾洗涤液通过离心机进行固液分离，得到所述固相氯化钾和所述第二液相，离心分离出的所述第二液相用于结晶回收，以提高氯化钾产率；当然，由于离心分离存在一定的穿滤作用，离心分离出的所述第二液相可进行浓密以回收其中穿滤的部分小颗粒氯化钾。

进一步地，所述粗钾经固液分离后再进行洗涤，具体地，所述粗钾经过离心机进行固液分离，分离出的液相用于结晶，以便回收其中的氯化钾，分离出的固相再进行洗涤。

以察尔汗盐湖为例，利用冷结晶正浮选工艺生产氯化钾产能近250万吨，排放出的尾矿近300多万吨，尾液近1200万m³，通过本发明提供的方法可以将浮选工艺产生的尾矿和尾液综合利用，一次性回收尾矿和尾液中的氯化钾，并将其中的氯化钠重新注入采区，便于提高氯化钾的收率。

本发明还提供一种氯化钾生产系统，所述氯化钾生产系统包括冷结晶正浮选装置、与所述冷结晶正浮选装置连接的第一固液分离装置、热溶溶解装置和兑卤冷结晶装置，所述热溶溶解装置和所述兑卤冷结晶装置分别与所述第一固液分离装置连接。

所述冷结晶正浮选装置以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选工序得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾；

所述浮选尾矿经所述第一固液分离装置进行固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相；所述第一固液分离装置为浓密机；

所述尾矿固相经所述热溶溶解装置进行热溶溶解，得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

所述尾矿液相经所述兑卤冷结晶装置进行兑卤结晶，得到氯化钾。

各装置在上文中已经结合方法进行了详细的描述和解释，这里将不再赘述。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims (10)

1.一种氯化钾生产方法，其中，所述氯化钾生产方法包括以下步骤：

步骤S1、以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选装置得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾；

步骤S2、所述浮选尾矿通过固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相；

步骤S3、以所述尾矿固相为原料，经热溶溶解装置得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

步骤S4、以所述尾矿液相为原料，经兑卤结晶装置得到氯化钾。

2.根据权利要求1所述的氯化钾生产方法，其中，所述浮选尾矿通过浓密机进行固液分离。

3.根据权利要求1所述的氯化钾生产方法，其中，所述步骤S3包括：

70℃～90℃的热水溶解所述尾矿固相，得到第一溶解液；

所述第一溶解液经浓密，得到第一浓密底流和第一浓密溢流液；

所述第一浓密底流经固液分离得到氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

所述第一浓密溢流液经结晶、固液分离得到氯化钾。

4.根据权利要求3所述的氯化钾生产方法，其中，所述第一浓密溢流液经结晶、固液分离得到第一液相，所述第一液相用于溶解所述尾矿固相。

5.根据权利要求1所述的氯化钾生产方法，其中，所述步骤S4包括：

将老卤与所述尾矿液相进行兑卤，得到兑卤溢流液和兑卤底流；

所述兑卤底流经浓密，得到第二浓密底流和第二浓密溢流液；

所述第二浓密底流经固液分离，得到低钠光卤石；

所述低钠光卤石经分解结晶，得到粗钾和结晶溢流液，所述粗钾用于生产氯化钾。

6.根据权利要求5所述的氯化钾生产方法，其中，对所述兑卤溢流液和/或所述第二浓密溢流液和/或所述结晶溢流液进行滩晒，得到滩晒液相和滩晒固相，所述滩晒液相作为所述老卤回收利用，所述滩晒固相用于所述冷结晶正浮选装置回收利用。

7.根据权利要求5所述的氯化钾生产方法，其中，所述老卤由所述盐湖卤水经晒制得到。

8.根据权利要求1或5所述的氯化钾生产方法，其中，所述粗钾生产氯化钾的步骤为：

水洗涤所述粗钾，得到粗钾洗涤液；

所述粗钾洗涤液经固液分离，得到固相氯化钾和第二液相，所述第二液相用于返回结晶回收利用。

9.根据权利要求8所述的氯化钾生产方法，其中，所述粗钾经固液分离后再进行洗涤。

10.一种氯化钾生产系统，其中，所述氯化钾生产系统包括冷结晶正浮选装置、与所述冷结晶正浮选装置连接的第一固液分离装置、热溶溶解装置和兑卤冷结晶装置，所述热溶溶解装置和所述兑卤冷结晶装置分别与所述第一固液分离装置连接；

所述冷结晶正浮选装置以盐湖卤水为原料，经冷结晶正浮选工序得到粗钾和浮选尾矿，所述粗钾用于生产氯化钾；

所述浮选尾矿经所述第一固液分离装置进行固液分离，得到尾矿固相和尾矿液相；

所述尾矿固相经所述热溶溶解装置进行热溶溶解，得到氯化钾和氯化钠，所述氯化钠作为钠溶剂返回至所述盐湖卤水中；

所述尾矿液相经所述兑卤冷结晶装置进行兑卤结晶，得到氯化钾。