本发明涉及一种含钾矿物制备硫酸钾和钾镁肥的工艺，具体涉及一种用难溶性杂卤石制备硫酸钾和钾镁肥的工艺。
背景技术：
杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O），是一种难溶性钾矿，广泛分布在硫酸盐型钾矿中，其理论含钾量（K2O）达到15.6%，是一种重要的潜在钾矿资源。世界杂卤石资源量十分丰富，研究杂卤石的开发利用技术，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溶出其中的钾和镁，含有K+和Mg2+的溶液多被用来制备硫酸钾或钾镁肥，已经有一些文献报道利用杂卤石制备硫酸钾或钾镁肥的方法，但用杂卤石制备硫酸钾，不仅工艺复杂，而且K+利用率低，而用杂卤石制备钾镁肥，虽然K+利用率高，但经济效益较差。
文献中报道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。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是，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硫酸钾和钾镁肥的工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种用杂卤石制备硫酸钾和钾镁肥的工艺，具体包括以下步骤：
（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-120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：用水洗涤步骤（1）中磨细的杂卤石，去除其中的氯化钠；
进一步，步骤（2）中，用水洗涤完杂卤石，过滤时可用适量水淋洗滤饼。淋洗后杂卤石中的氯化钠含量≤0.6wt%；洗涤杂卤石矿后的溶液可以反复使用，一方面可以节约用水量，另一方面洗涤氯化钠的同时，杂卤石中的也会有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；
磨矿产物经洗涤除钠精制提纯后，氯化钠的含量≤0.6wt%，洗涤过程中钾离子的平均损失量小于5.0wt%。
（3）焙烧：高温焙烧步骤（2）洗涤后的矿物，焙烧温度为380～530℃（优选430～490℃），焙烧时间为10～100min（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：浸取步骤（3）中焙烧后杂卤石中的钾和镁，液固质量比为1～10:1（优选1～4:1），浸取时间为10～120min（优选40～70min），浸取温度为20～100℃（优选80～100℃），得浸取矿浆；
步骤（4）中所用浸取液为水或者K+浓度小于2.5wt%的浸取母液；
进一步，步骤（4）中，浸取杂卤石，可采用单级或多级逆流浸取，浸取后的母液尚未饱和，可继续浸取杂卤石，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；
浸取完成时，K+的浸取率大于90%。
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10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，即可得到浸取母液（即含有硫酸钾和硫酸镁的浸取母液）；
步骤（5）中固液分离后，可加入水淋洗滤饼，淋洗滤饼的水为滤饼重量的5～30wt%。
步骤（5）中固液分离后，如果浸取母液中K+浓度小于2.5wt%，浸取母液可返回步骤（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+：2.8～3.3wt%；当K+浓度为2.8～3.3wt%时，浸取母液中离子浓度一般为Mg2+：0.9～1.2wt%，SO42-：7.0～8.2wt%）时，则进入步骤（6）中的蒸发操作。
（6）蒸发：当步骤（5）所得浸取母液中K+浓度≥2.5wt%时，将步骤（5）所得的浸取母液蒸发，开始析出硫酸钾，当蒸发掉相当于浸取母液67～69wt%的水时，过滤分离，得到硫酸钾产品和母液Ⅰ；将过滤所得母液Ⅰ继续蒸发掉相当于母液Ⅰ重量45～50%的水，过滤分离，得到钾镁肥产品。
进一步地，步骤（6）中过滤分离得到硫酸钾产品时，由于过滤时母液温度会略微下降，有可能析出硫酸镁，降低硫酸钾产品品位，因此，需快速过滤（过滤越快越好）。
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、蒸发结晶工艺制得硫酸钾和钾镁肥产品，解决了工艺复杂、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%）。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）K+利用率高，产品品位较高。
（6）得到的硫酸钾产品符合GB20406-2006一等品要求，钾镁肥产品符合GB/T20937-2007合格品要求。
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含量为38.5wt%，具体包括以下操作步骤：
（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-120目87wt%；
（2）洗涤：用相当于杂卤石重量0.4倍的水洗涤去除杂卤石中的氯化钠，过滤后用相当于滤饼重量0.2倍的水淋洗滤饼，淋洗后杂卤石中氯化钠含量为0.42wt%；洗涤过程中钾离子的平均损失量小于5.0wt%；
（3）焙烧：将洗涤后的矿物在430℃焙烧40min；
（4）浸取：用水二级逆流浸取焙烧后的杂卤石，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）中得到的母液蒸发，开始析出硫酸钾，当蒸发掉相当于浸取母液68wt%的水时，快速过滤分离，得到硫酸钾产品和母液Ⅰ；将过滤所得母液Ⅰ继续蒸发掉相当于过滤所得母液Ⅰ重量 45.5wt%的水，过滤分离，得到钾镁肥产品。
本实施例K+的浸取率为90.1wt%，K+的利用率为84.3%，硫酸钾产品K2O的含量达到51.8wt%，钾镁肥产品K2O的含量达到22.7wt%。
实施例2
本实施例以国外某地杂卤石矿为例，矿物中NaCl含量为29.7wt%，具体包括以下操作步骤：
（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-120目89wt%；
（2）洗涤：用实施例1中洗过杂卤石的溶液继续洗涤杂卤石，过滤后用相当于滤饼重量0.15倍的水淋洗滤饼，淋洗后杂卤石中氯化钠含量为0.43wt%；洗涤过程中钾离子的平均损失量小于5.0wt%；
（3）焙烧：将洗涤后的矿物在450℃焙烧30min；
（4）浸取：用水二级逆流浸取焙烧后的杂卤石，液固质量比为3:1，浸取时间为50min，浸取温度为90℃；过滤，浸取母液中K+浓度小于2.5wt%，用母液继续浸取一次杂卤石，浸取条件与第一次相同，得浸取矿浆；
（5）固液分离：将浸取矿浆进行固液分离，即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的母液；浸取母液中K+浓度为2.8wt%；
（6）蒸发：将步骤（5）中的浸取母液蒸发，开始析出硫酸钾，当蒸发掉相当于浸取母液68.5wt％的水时，快速过滤得到硫酸钾产品和母液Ⅰ；将过滤所得母液Ⅰ继续蒸发相当于过滤所得母液Ⅰ重量47.5wt%的水，过滤得到钾镁肥产品。
本实施例K+的浸取率为92.5wt%，K+的利用率为87.2%，硫酸钾产品K2O的含量达到51.6wt%，钾镁肥产品K2O的含量达到22.1wt%。
实施例3
本实施例以我国某地杂卤石矿为例，矿物中NaCl含量为20.9wt%，具体包括以下操作步骤：
（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-120目86wt%；
（2）洗涤：用相当于杂卤石重量0.3倍的水洗涤去除杂卤石中的氯化钠，过滤后用相当于滤饼重量0.25倍的水淋洗滤饼，淋洗后杂卤石中氯化钠含量为0.38wt%；洗涤过程中钾离子的平均损失量小于5.0wt%；
（3）焙烧：将洗涤后的矿物在470℃焙烧30min；
（4）浸取：用水二级逆流浸取焙烧后的杂卤石，液固质量比为3.5:1，浸取时间为60min，浸取温度为90℃；过滤，浸取母液中K+浓度小于2.5wt%，用母液继续浸取一次杂卤石，浸取条件与第一次相同，得浸取矿浆；
（5）固液分离：将浸取矿浆进行固液分离即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的母液；浸取母液中K+浓度为3.0wt%；
（6）蒸发：将步骤（5）中得到的母液蒸发，开始析出硫酸钾，当蒸发掉相当于浸取母液67wt%的水时，快速过滤得到硫酸钾产品和母液Ⅰ；将过滤所得母液Ⅰ继续蒸发掉相当于过滤所得母液Ⅰ重量48wt%的水，过滤得到钾镁肥产品。
本实施例K+的浸取率为93.6wt%，K+的利用率为88.9%，硫酸钾产品K2O的含量达到52.1wt%，钾镁肥产品K2O的含量达到23.1wt%。
实施例4
本实施例以我国某地杂卤石矿为例，矿物中NaCl含量为13.7wt%，具体包括以下操作步骤：
（1）磨矿：将杂卤石磨矿至-120目90wt%；
（2）洗涤：用实施例3中洗过杂卤石的溶液继续洗涤杂卤石，过滤后用相当于滤饼重量0.3倍的水淋洗滤饼，淋洗后杂卤石中氯化钠含量为0.30wt%；洗涤过程中钾离子的平均损失量小于5.0wt%；
（3）焙烧：将洗涤后的矿物在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，浸取母液中K+浓度小于2.5wt%，用母液继续浸取两次杂卤石，浸取的条件与第一次相同，得浸取矿浆；
（5）固液分离：将浸取矿浆进行固液分离，即可得到含有硫酸钾和硫酸镁的母液；浸取母液中K+浓度为3.2wt%；
（6）蒸发：将步骤（5）中得到的母液蒸发，开始析出硫酸钾，当蒸发掉相当于浸取母液69wt%的水时，快速过滤得到硫酸钾产品和母液Ⅰ；将过滤所得母液Ⅰ继续蒸发掉相当于过滤所得母液Ⅰ重量49wt%的水时，过滤得到钾镁肥产品。
本实施例K+的浸取率为95.8wt%，K+的利用率为90.9%，硫酸钾产品K2O的含量达到52.3wt%，钾镁肥产品K2O的含量达到23.7wt%。