CN111468301B - 一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法 - Google Patents

一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，该方法是在含镁离子溶液中加入适量碱金属氢氧化物，搅拌调浆，得到氢氧化镁矿浆；在氢氧化镁矿浆中加入有机絮凝剂进行絮凝后，通过浮选分离，泡沫即为氢氧化镁产品；多次重复沉淀和浮选分离回收氢氧化镁产品，该方法可以实现盐湖卤水或泻利盐中镁资源的高效分步回收，避免了氢氧化镁沉淀形成难处理胶状物，有效解决了传统沉淀工艺氢氧化镁过滤难的问题，大大提升了氢氧化镁回收效率，解决了盐湖钾盐生产过程中的“镁害”问题，沉淀浮选工艺可获得低镁卤水，便于后续处理，减小对环境产生的不利影响。

Description

一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法
技术领域
本发明涉及一种盐湖镁资源回收的方法，特别涉及一种通过分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，属于盐湖镁资源综合利用技术领域。
背景技术
镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁蕴藏量丰富，在地壳中含量丰度2％。镁是重要的航空工业材料，镁合金是良好的轻型结构材料，广泛用于空间技术、航空、汽车和仪表等工业部门；镁还用来制造照相和光学仪器等；作为一种强还原剂，镁还可用于钛、锆、铍、铀和铪等的生产中；镁肥能促使植物对磷的吸收利用，缺镁植物则生长趋于停滞。镁在人民生活中占有重要地位的一种基础材料。
我国镁资源储量居世界第一位，总储量占世界的22.5％，包括镁矿石资源，盐湖镁资源和海洋镁资源。目前镁矿石资源主要为菱镁矿和白云石。我国已探明菱镁矿储量34亿吨，白云石资源储量达40亿吨以上。我国4个盐湖区蕴藏着丰富的镁盐资源，其中，柴达木盆地内大小不等的33个卤水湖、半干涸盐湖和干涸盐湖中镁盐资源储量达60.03亿吨。储量达60.03亿吨，其中柴达木盆地的镁盐储量占全国已查明镁盐总量的99％，居全国第一位，是重要的镁盐产品生产来源。而且在盐湖钾肥生产过程中，盐田和加工工艺会排出大量的含高镁卤水和副产泻利盐，使镁盐严重富集，甚至成为“镁害”，如不及时利用或处理，将会破坏生态平衡。因此，镁资源开发利用是盐湖钾肥生产和资源综合利用的瓶颈，从盐湖卤水中高效提取镁资源成为盐湖卤水开发中亟待解决的关键技术难题之一。
近年来，国内外学者对盐湖卤水中镁资源的开发利用展开了大量的研究。目前，对盐湖镁资源的研究多集中于生产各种镁盐产品，包括硫酸镁、氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁、草酸镁及水滑石材料等。传统沉淀法直接采用氢氧化钠沉淀镁离子，得到氢氧化镁沉淀沉降或过滤性能差，不利于大规模生产应用。虽然通过改性和控制沉淀条件可以得到结晶态的Mg(OH)2，提高其过滤性能，但工艺流程的复杂性增加，不利用工业化生产。因此，针对盐湖卤水，开发出流程简单，环境污染小的工艺流程从而实现盐湖镁资源的综合回收利用是一个亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中盐湖镁资源回收采用传统直接沉淀法生产氢氧化镁的工艺存在生成的氢氧化镁沉淀容易生成胶体，而自然沉降性能和过滤性能较差等问题，本发明的目的是在于提供一种通过分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，该方法通过控制碱金属氢氧化物沉淀剂的用量实现部分镁离子沉淀下来，避免过量沉淀剂导致氢氧化镁沉淀形成难处理胶状物，从而保证了后续浮选体系的稳定性，通过絮凝和浮选过程，可以有效实现氢氧化镁沉淀的回收，通过多段沉淀浮选过程，氢氧化镁沉淀物分段进入泡沫产品中，可将盐湖卤水及泻利盐中的镁离子浮选回收，从而实现盐湖及泻利盐中镁离子的高效回收，克服了沉淀法镁资源回收困难的技术难题，并且简化了工艺过程，缩短了工艺时间，减小了对环境产生的不利影响。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其包括以下步骤：
1)在含镁离子溶液中加入碱金属氢氧化物，搅拌调浆，得到氢氧化镁矿浆；所述碱金属氢氧化物的加入量不高于将含镁离子溶液中镁离子全部转化成氢氧化镁所需碱金属氢氧化物的理论摩尔量；
2)在氢氧化镁矿浆中加入有机絮凝剂进行絮凝后，通过浮选分离，泡沫即为氢氧化镁产品；
3)多次重复步骤2)和3)，逐步回收氢氧化镁产品。
本发明的技术方案采用分步沉淀浮选方法来实现盐湖卤水及泻利盐等资源中的镁离子的回收。本发明技术方案通过严格控制碱金属氢氧化物的用量将部分镁离子沉淀下来，形成适宜浓度的氢氧化镁矿浆，可以避免氢氧化镁沉淀形成难处理胶状物质，且在有机絮凝剂絮凝作用下，利用有机絮凝剂与捕收剂形成聚集体强化对氢氧化镁沉淀的捕收性能，从而实现将氢氧化镁沉淀的高效浮选回收，通过多段沉淀和浮选过程，氢氧化镁沉淀物分段进入泡沫产品中，可将盐湖卤水及泻利盐中的镁离子实现高效回收，并且简化了工艺过程，缩短了工艺时间，减小了对环境产生的不利影响，克服了传统沉淀法存在氢氧化镁沉淀容易成胶体，而自然沉降性能和过滤性能较差等问题。
作为一个优选的方案，所述含镁离子溶液中镁离子浓度为10～120g/L。含镁离子溶液主要通过盐湖卤水或钾盐生产过程副产泻利盐得到，通过加入水调节获得含镁离子溶液。本发明技术方案适应较大浓度范围内的含镁离子溶液，适应性较强。
作为一个优选的方案，所述碱金属氢氧化物的加入量为将含镁离子溶液中镁离子全部转化成氢氧化镁所需碱金属氢氧化物的理论摩尔量的0.15～1倍。通过严格控制碱金属氢氧化物可以保证部分镁离子生成氢氧化镁沉淀，且又能避免氢氧化镁胶体的生成。碱金属氢氧化物为本领域常见的强碱，如氢氧化钠、氢氧化钾等。如果碱金属氢氧化物用量过大，则会形成大块氢氧化镁胶体，对浮选极为不利，如果沉淀剂用量过少，则产生的氢氧化镁矿浆浓度太低，浮选效率也随之降低。
作为一个优选的方案，所述搅拌调浆的时间为20～40min。
作为一个优选的方案，所述有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺和/或聚丙烯酸钠。优选的絮凝剂可以使氢氧化镁团聚成较大的颗粒，且这些絮凝剂可以与磺酸盐类捕收剂形成新的聚集态，强化磺酸盐类捕收剂对氢氧化镁沉淀的浮选能力，提高浮选效果。
作为一个优选的方案，所述絮凝剂在氢氧化镁矿浆中的加入量为10～20mg/L；所述絮凝的时间为10～15min。
作为一个优选的方案，所述浮选过程采用磺酸盐类捕收剂，以松醇油和/或工业2号油作为起泡剂，进行泡沫浮选。通过泡沫浮选获得的氢氧化镁纯度为95％以上。
作为一个优选的方案，所述磺酸盐类捕收剂包括石油磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、十八烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠中至少一种。优选磺酸盐类捕收剂作为捕收剂，这些捕收剂对氢氧化镁沉淀具有较高的捕收能力，且在有机絮凝剂的配合下，强化了磺酸盐类捕收剂对氢氧化镁沉淀的浮选能力，提高浮选效果。最优选的浮选捕收剂为石油磺酸钠。
作为一个优选的方案，所述磺酸盐类捕收剂相对氢氧化镁矿浆的用量为0.2～0.4g/L。添加捕收剂后，搅拌3～5min。
作为一个优选的方案，所述起泡剂相对氢氧化镁矿浆的用量为5～10mg/L。添加起泡剂后，作用时间为1～2min。
作为一个优选的方案，浮选分离的段数为1～9段。通过逐步浮选分离，可以控制总的浮选回收率在95％以上。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益效果：
本发明技术方案采用分步沉淀浮选法来实现盐湖卤水及泻利盐原料中的镁资源的回收，通过严格控制沉淀剂的添加量以实现含镁离子溶液中部分镁离子以氢氧化镁沉淀的形式沉淀出来，可以避免氢氧化镁沉淀形成难处理胶状物质，从而在絮凝剂及捕收剂的作用下，可以通过浮选实现氢氧化镁的高效回收，通过多次沉淀和浮选过程，可以实现盐湖卤水及泻利盐等镁资源的高效回收，回收率可以达到95％以上，分步沉淀浮选法克服了传统直接沉淀法生产氢氧化镁的工艺存在生成的氢氧化镁沉淀容易成胶体，而自然沉降性能和过滤性能较差等问题，简化了工艺过程，缩短了工艺时间，对环境无污染等特点，应用前景广阔。
本发明技术方案利用有机絮凝剂与捕收剂的协同作用来强化氢氧化镁的浮选捕收过程，有机絮凝剂与捕收剂形成聚集体强化对氢氧化镁沉淀的捕收性能，从而实现将氢氧化镁沉淀的高效浮选回收，浮选获得的氢氧化镁纯度为95％以上。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明内容进行进一步详细说明，而本发明权利要求保护范围不受实施例限制。
实施例1
(1)选取青海某高镁盐湖卤水，该卤水中镁的含量为60g/L。将盐湖卤水直接加入浮选槽中，形成含镁离子60g/L的溶液Ⅰ。
(2)向步骤(1)的溶液Ⅰ中加入氢氧化钠沉淀剂，调浆30min，形成氢氧化镁矿浆，所加入的氢氧化钠为溶液Ⅰ中的镁离子全部形成氢氧化镁沉淀的所需理论量的0.25倍。
(3)向步骤(2)的矿浆中依次加入絮凝剂聚丙烯酰胺、捕收剂石油磺酸钠、起泡剂工业2号油，其中，聚丙烯酰胺用量为10mg/L，石油磺酸钠用量为0.2g/L，工业2号油用量为5mg/L，聚丙烯酰胺作用时间10min，石油磺酸钠作用时间3min，工业2号油作用时间2min。通过浮选获得氢氧化镁泡沫产品，氢氧化镁纯度为97％。
(4)重复步骤(2)～(3)，浮选段数选为4段，最终镁离子回收率达95％。
实施例2
(1)选取新疆某盐湖卤水生产钾盐副产品泻利盐，将泻利盐与水直接加入浮选槽中，形成含镁离子80g/L的溶液Ⅰ。
(2)向步骤(1)的溶液Ⅰ中加入氢氧化钠沉淀剂，调浆30min，形成氢氧化镁矿浆，所加入的氢氧化钠为溶液Ⅰ中的镁离子全部形成氢氧化镁沉淀的所需理论量的0.20倍。
(3)向步骤(2)的矿浆中依次加入絮凝剂聚丙烯酰胺、捕收剂石油磺酸钠、起泡剂工业2号油，其中，聚丙烯酰胺用量为10mg/L，石油磺酸钠用量为0.25g/L，工业2号油用量为5mg/L，聚丙烯酰胺作用时间10min，石油磺酸钠作用时间5min，工业2号油作用时间2min。通过浮选获得氢氧化镁泡沫产品，氢氧化镁纯度为98％。
(4)重复步骤(2)～(3)，浮选段数选为5段，最终镁离子回收率达96％。
实施例3
(1)选取新疆某高镁盐湖卤水，该卤水中镁的含量为100g/L。直接加入浮选槽中，形成含镁离子100g/L的溶液Ⅰ。
(2)向步骤(1)的溶液Ⅰ中加入氢氧化钠沉淀剂，调浆40min，形成氢氧化镁矿浆，所加入的氢氧化钠为溶液Ⅰ中的镁离子全部形成氢氧化镁沉淀的所需理论量的0.15倍。
(3)向步骤(2)的矿浆中依次加入絮凝剂聚丙烯酸钠、捕收剂十二烷基磺酸钠、起泡剂松醇油，其中，聚丙烯酸钠用量为5mg/L，十二烷基磺酸钠用量为0.30g/L，松醇油用量为10mg/L，聚丙烯酸钠作用时间10min，十二烷基磺酸钠作用时间3min，松醇油作用时间1min。通过浮选获得氢氧化镁泡沫产品，氢氧化镁纯度为96％。
(4)重复步骤(2)～(3)，浮选段数选为7段，最终镁离子回收率达98％。
对比实施例1
(1)选取青海某高镁盐湖卤水，该卤水中镁的含量为80g/L。将盐湖卤水直接加入浮选槽中，形成含镁离子80g/L的溶液Ⅰ。
(2)向步骤(1)的溶液Ⅰ中加入氢氧化钠沉淀剂，调浆30min，形成氢氧化镁矿浆，所加入的氢氧化钠为溶液Ⅰ中的镁离子全部形成氢氧化镁沉淀的所需理论量的1.2倍。
(3)步骤(2)中氢氧化镁沉淀量过大，形成了大块胶体，调浆困难，无法进行下一步浮选回收。
对比实施例2
(1)选取新疆某高镁盐湖卤水，该卤水中镁的含量为60g/L。将盐湖卤水直接加入浮选槽中，形成含镁离子60g/L的溶液Ⅰ。
(2)向步骤(1)的溶液Ⅰ中加入氢氧化钠沉淀剂，调浆30min，形成氢氧化镁矿浆，所加入的氢氧化钠为溶液Ⅰ中的镁离子全部形成氢氧化镁沉淀的所需理论量的0.25倍。
(3)向步骤(2)的矿浆中依次加入絮凝剂聚丙烯酸钠、捕收剂十二烷基磺酸钠、起泡剂松醇油，其中，聚丙烯酸钠用量为15mg/L，十二烷基磺酸钠用量为0.10g/L，松醇油用量为10mg/L，聚丙烯酸钠作用时间10min，十二烷基磺酸钠作用时间3min，松醇油作用时间1min。通过浮选获得氢氧化镁泡沫产品，氢氧化镁纯度为96％。
(4)重复步骤(2)～(3)，浮选段数选为4段，最终镁离子回收率仅为82％。
对比实施例3
(1)选取新疆某盐湖卤水生产钾盐副产品泻利盐，将泻利盐与水直接加入浮选槽中，形成含镁离子80g/L的溶液Ⅰ。
(2)向步骤(1)的溶液Ⅰ中加入氢氧化钠沉淀剂，调浆30min，形成氢氧化镁矿浆，所加入的NaOH为溶液Ⅰ中的镁离子全部形成氢氧化镁沉淀的所需理论量的0.3倍。
(3)向步骤(2)的矿浆中依次加入絮凝剂聚丙烯酰胺、捕收剂石油磺酸钠、起泡剂松醇油，其中，聚丙烯酸酰胺用量为5mg/L，石油磺酸钠用量为0.30g/L，松醇油用量为10mg/L，聚丙烯酰胺作用时间15min，石油磺酸钠作用时间3min，松醇油作用时间1min。通过浮选获得氢氧化镁泡沫产品，氢氧化镁纯度为95％。
(4)重复步骤(2)～(3)，浮选段数选为5段，最终镁离子回收率仅为76％。

Claims (8)

1.一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)在含镁离子溶液中加入碱金属氢氧化物，搅拌调浆，得到氢氧化镁矿浆；所述碱金属氢氧化物的加入量不高于将含镁离子溶液中镁离子全部转化成氢氧化镁所需碱金属氢氧化物的理论摩尔量；所述碱金属氢氧化物的加入量为将含镁离子溶液中镁离子全部转化成氢氧化镁所需碱金属氢氧化物的理论摩尔量的0.15～1倍；
2)在氢氧化镁矿浆中加入有机絮凝剂进行絮凝后，通过浮选分离，泡沫即为氢氧化镁产品；所述有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺和/或聚丙烯酸钠；
3)多次重复步骤1)和2)，逐步浮选分离回收氢氧化镁产品。
2.根据权利要求1所述的一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：所述含镁离子溶液中镁离子浓度为10～120g/L。
3.根据权利要求1所述的一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：所述搅拌调浆的时间为20～40min。
4.根据权利要求1所述的一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：所述絮凝剂在氢氧化镁矿浆中的加入量为10～20mg/L；所述絮凝的时间为10～15min。
5.根据权利要求1所述的一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：所述浮选过程采用磺酸盐类捕收剂，以松醇油和/或工业2号油作为起泡剂，进行泡沫浮选。
6.根据权利要求5所述的一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：所述磺酸盐类捕收剂包括石油磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、十八烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠中至少一种。
7.根据权利要求5所述的一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：
所述磺酸盐类捕收剂相对氢氧化镁矿浆的用量为0.2～0.4g/L；
所述起泡剂相对氢氧化镁矿浆的用量为5～10mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种分步沉淀浮选回收盐湖镁资源的方法，其特征在于：浮选分离的段数为1～9段。
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