一种地表光卤石矿生产KCl的方法
【专利摘要】本发明涉及固体矿钾盐提取领域。本发明的地表光卤石矿生产KCl的方法，包括以下步骤：1)将地表光卤石矿与高Mg2+卤水溶液混合，搅拌制得料浆；2)将所制料浆送入螺旋颗粒分级器进行一级脱泥；颗粒分级后粗料送入水力旋流器进行两级旋流脱泥，旋流器底流经真空分离，固样即为脱泥光卤石矿；3)将脱泥光卤石矿冷分解20～30min；4)向冷分解后的脱泥光卤石矿中加入冷分解获得的分解母液，加入浮选药剂，采用两精一扫浮选工序，获得KCl的二精精矿。本技术无需盐田溶采、蒸发过程，节省了盐田修筑费用和淡水资源，大幅度缩短了由高粘土光卤石矿生产KCl的整个生产工艺流程和生产周期。同时直接实现矿物和粘土物理分离，生产出品位≥95％的KCl产品。
【专利说明】—种地表光iS石矿生产KCi的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体矿钾盐提取领域，具体地，本发明涉及一种地表光卤石矿生产KCl的方法。
【背景技术】
[0002]我国已探明的钾矿资源，近60 %的基础储量主要分布在青海省柴达木盆地，而这些钾矿资源中又以卤水钾矿为主。在固体光卤石矿中相当一部分是高粘土矿，这些地表光卤石矿大部分由于品位低、含泥量大而无法利用，如果对这些光卤石矿直接进行分解-浮选，产品质量差、浮选药剂消耗量大、钾收率低、装置生产能力大大降低、经济成本高等问题。因此，在利用这种矿前，应考虑设计高粘土脱离技术，利用螺旋分离器、水力旋流器等操作过程，将地表光卤石矿中的粘土含量大幅降低，然后采用冷分解一浮选工艺，生产氯化钾。
[0003]目前，盐湖钾肥生产企业大多数采用开采液相卤水来生产，地表光卤石矿的利用也是采用先溶解再进行蒸发操作，需要消耗大量的淡水资源，整个生产的工艺成本巨大。此方法省去了大面积盐田蒸发工艺，能将矿物中粘土含量由40%降低至4%以下，操作流程短，可获得品位95 %以上的KCl。
[0004]钾矿反复选脱泥技术初探(《有色金属:选矿部分》)
[0005]为了脱除钾混盐中的粘土矿泥，对反浮选脱泥工艺进行了初步探索，考察了浮选药剂和擦洗对脱泥效果的影响。研究结果表明，原矿经过两次擦洗，采用10g/t的高分子聚合物X2和2.5g/t的含乙氧基的脂肪胺C2，矿泥的脱除率可达到68.56%。
[0006]马海盐湖高不溶物、低品位地表矿固体钾矿擦洗脱泥技术研究(《盐湖研究》)
[0007]采用筛分脱泥、一级旋流脱泥、二级旋流脱泥、旋流一筛分脱泥工艺对马海盐湖高不溶物、低品位地表钾矿固体钾矿进行了脱泥实验，结果表明，马海盐湖高不溶物、低品位地表钾矿经旋流一筛分脱泥后，脱泥矿可以达到浮选法生产氯化钾对原料不溶物的要求，使高不溶物地表钾矿得到了较好的开发利用，高效利用了钾资源。
[0008]含泥钾矿脱泥分离技术研究《无机盐工业》
[0009]进行了青海马海盐湖含泥钾矿组成和结构以及脱泥技术研究。结果表明:矿泥主要成分为硅铝酸盐，矿泥的颗粒大小主要集中在100~160 μ m，矿泥大部分被包裹在盐类矿物晶体间，或单独以微薄片层结构分布。采用旋流一筛分组合工艺可将氯化钾品位在8%、12%的含泥矿富集为氯化钾品位为16%~20%、含泥量为10%~15% (质量分数)的优质矿；而氯化钾品位为4%的高含泥矿，可富集至氯化钾品位为8%、含泥量为10%~15% (质量分数)的钾矿，该矿与优质矿掺兑使用，可进入车间进行生产。本研究可含泥钾矿的高效利用提供一定的技术支撑。
[0010]含泥钾矿浮选分离技术研究(《环境工程学报》)
[0011]从钾矿性质和浮选技术2个方面对盐湖含泥钾矿进行资源化利用研究，首选运用X射线荧光光谱仪、X射线衍射和扫描电镜对含泥钾矿的矿泥化学组成及其特征进行了分析，其次选用盐酸十八胺和煤油为浮选药剂，对浮选法脱除钾矿中泥进行了研究。结果表明，盐湖矿泥中70%以上为钾长石、粘土和粉砂等为主的硅铝酸盐；矿泥多充填包裹于盐类矿物粒晶间，或单独以微薄片层结构分布；盐酸十八胺对矿泥浮选效果差，低于1%，但矿泥却消耗大量的十八胺药剂；煤油在饱和卤水对含泥量为20%~50%的钾矿除泥率>50%。本研究可为低品位钾资源的高效利用提供有力的技术支撑。
[0012]高粘土钾矿石浮选脱泥工艺的完善(《国外金属矿选矿》)
[0013]研究了捕收剂胺的羟乙基化程度对钾矿石浮选脱泥效率和选择性的影响。实验室实验和工业试验结果表明，采用羟乙基化胺可以提高矿泥产品中不容杂质的回收率，提高矿泥浮选的选择性和浮选速度。采用羟乙基化胺作为捕收剂，可以为BK II Py-2浮选厂制定新的高效从钾矿石中脱除矿泥的工艺流程。该流程在脱泥回路中消除了浮选泡沫产品返回，降低了钾盐浮选给矿中的不容杂质的含量，提高了钾盐浮选指标。
[0014]中国专利CN102350399A公开了一种低品位地表固体钾矿的脱泥方法。将低品位地表固体钾矿与饱和卤水向调浆槽内匀速加入，控制矿浆浓度并进行全混流连续搅拌，然后用渣浆泵将矿浆输送至水力旋流器中进行一段分级脱泥，分离的细泥进入水力旋流器溢流并流入细腻沉降池，粗粒级物料进入水力旋流器的底流并自流至水力旋流器底流缓冲槽；在向缓冲槽内再加入饱和卤水，控制矿浆浓度为10%~40%，然后用渣浆泵将矿浆40%,然后用渣浆泵将矿浆输送至振动筛中进行二段分级脱泥，经过筛分，细泥进入振动筛筛下物并流入细泥沉降池，振动筛筛上物即为脱泥精矿。脱泥精矿可用作浮选的原料。两段脱泥的总脱泥率可达90%以上。
[0015]青海海西巴仑马海干盐湖具有丰富的地表固体光卤石矿，其含粘土量较高，基于上述现有公开生产钾肥的技术，均不能用于这种矿直接生产高品位KC1。
[0016]目前马海地区钾肥企业基本将高粘土地表光卤石矿闲置不利用，即使小规模的开采使用，也是采用溶采技术，修筑大面积盐田，注入大量淡水，然后将这些地表光齒石矿溶解，再蒸发，直至光卤石矿析出再生产，目前没有直接开采利用这些地表光卤石矿的成熟工艺技术。
【发明内容】
[0017]本发明的目的是，针对上述问题，提供一种从青海柴达木盆地高粘土地表光卤石矿中生产KCl的方法。
[0018]青海海西巴仑马海干盐湖具有丰富的地表光卤石矿，其含粘土量较高，目前生产钾肥的现有技术，均不能直接运用于这种矿的开发。本发明涉及一种针对此种矿生产高品位KCl的方法，该方法省去了大面积盐田蒸发工艺，操作流程短、节省了大量淡水资源、便于工业化生产。
[0019]本发明的地表光卤石矿生产KCl的方法，包括以下步骤:
[0020]I)将地表光卤石矿与高Mg2+卤水溶液按1: (I~1.4)比例混合，搅拌制得料浆；
[0021]2)将步骤I)所制料浆送入螺旋颗粒分级器进行一级脱泥，过滤出的细料从溢流管排出；颗粒分级后粗料送入水力旋流器进行两级旋流脱泥，旋流器底流经真空分离，固样即为脱泥光卤石矿；
[0022]3)将步骤2)所述脱泥光卤石矿，按1: (1.05~1.25)比例与水混合搅拌冷分解20 ~30min ；
[0023]4)向冷分解后的脱泥光卤石矿中按1: (2~2.5)固液比加入步骤3)冷分解获得的分解母液，加入浮选药剂，采用两精一扫浮选工序，扫选中矿，返回浮选工序，获得KCl的二精精矿。本发明所述针对的地表光卤石矿产自青海海西巴仑马海干盐湖，其含粘土量较高，高粘土地表光卤石矿中粘土含量一般在35 %~45 %。
[0024]本发明所述高Mg2+卤水溶液中Mg2+质量浓度为7.0%~9.0%，具体是将柴达木盆地某盐湖饱和老卤配制成高Mg2+溶液。所述饱和老卤为本领域的技术人员公知的卤水。例如，所述卤水的主要组成可以是(质量浓度):K+:0%~0.05%，Na+:0%~0.06%，Mg2+:
8.00%~9.50%, CF:22.80%~24.00%, SO广:2.50%~3.25%。由于不同盐湖饱和卤水组成会有差异，有些盐湖饱和卤水中Mg2+浓度达不到要求，因此需要自行配制调节保证高Mg2+卤水溶液中Mg2+质量浓度为7.0 %~9.0 %。配置高Mg2+溶液时，可以使用本领域常用的镁盐(例如，氯化镁固体)调节Mg2+浓度。
[0025]根据本发明的地表光卤石矿生产KCl的方法，所述步骤I)在室温下搅拌2.5~3h,搅拌转速控制在350~400r/min,以便矿物中的粘土与粘附在表面的不溶物等脱离，同时完成矿物中钾转化成光卤石。
[0026]根据本发明的地表光卤石矿生产KCl的方法，所述步骤2)进行两级旋流脱泥时控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa。所述脱泥光卤石矿，其平均粒径为0.2 μ m，真空分离液相回收，其组成为:K+7.95 ~10.01%, Mg2+4.92 ~6.23%, CF32.14 ~35.57%,S042_1.35~3.52%, Na+6.45~7.74%，其脱泥工艺流程如图1所示。此处两级脱泥是以螺旋颗粒分级器脱泥为第一级，水力旋流器脱泥一次算两级。水力旋流器脱泥时，还可以加入高Mg2+卤水溶液，此处加入的卤水即高Mg2+卤水，其用途是用于调浆用，只要使调制的料浆能保证颗粒分级器和水力旋流器正常运转即可，无需固定用量。水力旋流器底流经真空分离出的液体浆料，经沉降分离获得粘土，所述沉降分离后的母液可以返回颗粒分级器和水力旋流器循环利用。
[0027]根据本发明的地表光卤石矿生产KCl的方法，所述步骤3)将脱泥光卤石矿在冷分解前球磨至20目下，所述冷分解步骤为在室温下，直接加淡水搅拌分解。
[0028]步骤3)所使用的水为淡水即可。
[0029]根据本发明的地表光卤石矿生产KCl的方法，步骤4)按400~450g/t KCl比例加入浮选药剂，所使用的浮选药剂为盐酸十八胺。所述两精一扫浮选工序为本领域公知的矿物浮选方法，即浮选工艺是一次扫选工序，中矿返回下一级粗选，然后将粗选矿连续进行两次精选。
[0030]上述确定浮选药剂用量时，可以将矿物才用四分法混合均匀后，取样做化学全分析，根据各个离子测定结果配盐，算出KCI理论含量。
[0031]本发明步骤4)所获得的二精精矿K+组成为:44.97~47.68%，尾矿K+组成为:
0.74 ~2.51%。
[0032]现有技术一般就是将高粘土光卤石矿与淡水混合，置于盐田蒸发，此过程需要修筑大面积盐田，而且需要大量淡水来溶解这些矿，然后需要日晒蒸发直至光卤石矿析出，此过程周期长。本技术无需盐田溶采、蒸发过程，节省了盐田修筑费用和淡水资源，大幅度缩短了由高粘土光卤石矿生产KCl的整个生产工艺流程和生产周期。同时直接实现矿物和粘土物理分离，生产出品位> 95 %的KCl产品。
[0033]本发明涉及一种从高粘土地表光卤石矿中生产高品位KCl的方法，该方法包括以下步骤:配制高Mg2+卤水，按照一定矿液比，在搅拌槽中将地表光卤石矿与其充分搅拌，让矿物中的粘土与粘附在表面的不溶物等脱离；将初步脱离得到的料浆送入螺旋颗粒分级器进行一级脱泥，过滤出的细料从溢流管排出；溢流料浆送入水力旋流器进行二级旋流脱泥，旋流器底流经沉降分离，固样即为脱泥光卤石矿；脱泥光卤石矿球磨至泰勒筛20目筛下，直接加水分解一浮选，制备出品位95%的KC1。
[0034]本发明的具体优点在于:
[0035]1、此方法实现了粘土与矿物的物理分离，粘土脱除率达到90%以上；
[0036]2、此方法在生产I吨KCl过程中，可节省2.9吨淡水资源；
[0037]3、此方法浮选生产KCl时可大幅降低分解母液的加入量；
[0038]4、此方法可获得KCl产品品位大于等于95%。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本发明中地表光卤石矿脱泥流程示意图。
【具体实施方式】
[0040]以下通过实施例进一步阐述本发明，这些实施例仅用于举例说明的目的，并没有限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件。
[0041]实施例1
[0042]按矿液比1: 1.05将地表光卤石矿与高Mg2+卤水(Mg2+质量浓度为7.0% )混合，室温搅拌2.5h，转速控制在350r/min，然后将料浆依次送入螺旋颗粒分级器和水力旋流器，控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa，完成矿物转化和脱泥，得到矿物组成为:K+7.95%, Mg2+6.12%, CF35.57%, SO广1.86%、Na+7.71 %，将该光卤石矿与淡水按质量比1:1.05搅拌分解30min得到料浆，按照1:2.5固液比加入上述的分解母液，按400g/t KCl比例浮选药剂(盐酸十八胺)，采用两精一扫工序，获得KCl。
[0043]实施例2
[0044]按矿液比1:1将地表光卤石矿与高Mg2+卤水(Mg2+质量浓度为8.0% )混合，室温搅拌3h，转速控制在350r/min，然后将料浆依次送入螺旋颗粒分级器和水力旋流器，控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa，完成矿物转化和脱泥，得到矿物组成为:K+7.95%,Mg2+6.12%,Cl-35.57%、SO广1.86%,Na+7.71 %，将该光卤石矿球磨至泰勒筛 20目筛下，然后与淡水按质量比1:1.25搅拌分解30min得到料浆，按照1:2固液比加入上述的分解母液，按450g/t KCl比例浮选药剂(盐酸十八胺)，采用两精一扫工序，获得KCl。
[0045]实施例3
[0046]按矿液比1:1.2将地表光卤石矿与高Mg2+卤水(Mg2+质量浓度为9.0% )混合，室温搅拌2.8h，转速控制在380r/min，然后将料浆依次送入螺旋颗粒分级器和水力旋流器，控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa，完成矿物转化和脱泥，得到矿物组成为:K+9.23%、Mg2+6.23%、CF35.48%、SO广1.35%、Na+6.45%，将该光卤石矿球磨至泰勒筛 20目筛下，然后与淡水按质量比1:1.15搅拌分解30min得到料浆，按照1:2.5固液比加入上述的分解母液，按420g/t KCl比例浮选药剂(盐酸十八胺)，采用两精一扫工序，获得KCl。
[0047]实施例4
[0048]按矿液比1:1.2将地表光卤石矿与高Mg2+卤水(Mg2+质量浓度为8.0% )混合，室温搅拌2.5h，转速控制在380r/min，然后将料浆依次送入螺旋颗粒分级器和水力旋流器，控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa，完成矿物转化和脱泥，得到矿物组成为:K+9.23%、Mg2+6.23%、CF35.48%、SO广1.35%、Na+6.45%，将该光卤石矿球磨至泰勒筛 20目筛下，然后与淡水按质量比1: 1.25搅拌分解30min得到料浆，按照1:2.3固液比加入上述的分解母液，按430g/t KCl比例浮选药剂(盐酸十八胺)，采用两精一扫工序，获得KCl。
[0049]实施例5
[0050]按矿液比1:1.4将地表光卤石矿与高Mg2+卤水(Mg2+质量浓度为9.0% )混合，室温搅拌3h，转速控制在380r/min，然后将料浆依次送入螺旋颗粒分级器和水力旋流器，控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa，完成矿物转化和脱泥，得到矿物组成为:K+1.07%,Mg2+4.92%,032.14%、SO42I 52%,Na+7.30%，将该光卤石矿球磨至泰勒筛 20目筛下，然后与淡水按质量比1:1.10搅拌分解30min得到料浆，按照1:2.5固液比加入上述的分解母液，按400g/t KCl比例浮选药剂(盐酸十八胺)，采用两精一扫工序，获得KCl。
[0051]实施例6
[0052]按矿液比1:1.4将地表光卤石矿与高Mg2+卤水(Mg2+质量浓度为7.0% )混合，室温搅拌2.6h，转速控制在400r/min，然后将料浆依次送入螺旋颗粒分级器和水力旋流器，控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa，完成矿物转化和脱泥，得到矿物组成为:K+1.07%,Mg2+4.92%,032.14%、SO42I 52%,Na+7.30%，将该光卤石矿球磨至泰勒筛 20目筛下，然后与淡水按质量比1:1.20搅拌分解30min得到料浆，按照1:2.1固液比加入上述的分解母液，按400g/t KCl比例浮选药剂(盐酸十八胺)，采用两精一扫工序，获得KCl。
[0053]当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种地表光齒石矿生产KCl的方法,包括以下步骤: 1)将地表光卤石矿与高Mg2+卤水溶液按1:(I~1.4)比例混合，搅拌制得料浆； 2)将步骤I)所制料浆送入螺旋颗粒分级器进行一级脱泥，过滤出的细料从溢流管排出；颗粒分级后粗料送入水力旋流器进行两级旋流脱泥，旋流器底流经真空分离，固样即为脱泥光卤石矿； 3)将步骤2)所述脱泥光卤石矿，按1:(1.05~1.25)比例与水混合搅拌冷分解20~30min ； 4)向冷分解后的脱泥光卤石矿中按1:(2~2.5)固液比加入步骤3)冷分解获得的分解母液，加入浮选药剂，采用两精一扫浮选工序，扫选中矿，返回浮选工序，获得KCl的二精精矿。
2.根据权利要求1所述的地表光卤石矿生产KCl的方法，其特征在于，所述高Mg2+卤水溶液中Mg2+质量浓度为7.
3.根据权利要求1或2所述的地表光卤石矿生产KCl的方法，其特征在于，所述步骤1)在室温下搅拌2.5~3h，搅拌转速控制在350~400r/min。
4.根据权利要求1或2所述的地表光卤石矿生产KCl的方法，其特征在于，所述步骤2)进行两级旋流脱泥，控制水力旋流器的入口压力为0.10~0.30Mpa。
5.根据权利要求1或2所述的地表光卤石矿生产KCl的方法，其特征在于，所述步骤3)将脱泥光卤石矿在冷分解前球磨至20目下。
6.根据权利要求1所述的地表光卤石矿生产KCl的方法，其特征在于，步骤4)按400~450g/t KCl比例加入浮选药剂。
7.根据权利要求1或6所述的地表光卤石矿生产KCl的方法，其特征在于，所述步骤4)中的浮选药剂为盐酸十八胺。
【文档编号】C01D3/08GK104163440SQ201410429135
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】赵冬梅, 张志宏, 董生发, 马艳芳, 付振海, 张永明, 安东 申请人:中国科学院青海盐湖研究所