一种液体钾矿选矿路线的确定方法与流程

本发明涉及探矿技术领域，尤其涉及一种液体钾矿选矿路线的确定方法。

背景技术：

柴达木盆地黑北凹地液体钾矿区位于柴达木盆地西部，行政区划隶属青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖镇管辖。详查区海拔一般在2700m-2900m,相对高差100m-200m。地表水系极不发育，除北部及西南部山前冲洪积扇上发育有少量冲沟，雨季偶有暂时性洪流外，再无其它地表水系。区内属典型内陆沙漠性干旱气候，主要表现为干燥多风、雨量较少、蒸发强烈、气温低寒、昼夜温差大等持征。详查区内属典型的荒漠地带，荒无人烟。

针对上述矿区，为合理制定其选矿工艺路线，选矿前期对获取的卤水样品应进理化分析以作为选矿路线的依据。因此，如何更加合理科学的对卤水进行详细分析并根据分析结果确定合理的选矿路线成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种液体钾矿选矿路线的确定方法，主要目的是解决不能合理有效制定选矿路线的问题。

为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种液体钾矿选矿路线的确定方法，所述方法包括以下步骤：获取所述液体钾矿的原始卤水样品；对所述原始卤水样品分别进行夏季自然蒸发实验和冬季自然蒸发实验，观察所述原始卤水样品的蒸失水量、固体密度、液体密度、新矿物的析出情况；分别获得所述原始卤水样品在夏季和冬季自然蒸发过程中各类盐类矿物的析出种类、顺序、各组分的富集区间、富集规律以及固液分离点的选矿信息；通过所述选矿信息确定出合理的液体钾矿选矿路线。

作为优选，所述夏季自然蒸发实验的自然温度为19℃-33℃；所述冬季自然蒸发实验的自然温度为零下18℃-零上13℃；所述自然蒸发的地点为露天室外。

作为优选，所述夏季自然蒸发实验的过程中，分别从开始蒸发的第7-8天、第15-17天、第19-22天、第23-26天、第25-29天、第27-32天及第29-34天分别对卤水样品进行固液分离，测液体重量、密度、固体重量、蒸发失水重量、组分含量、相图指数及绘制蒸发结晶路线。

作为优选，所述冬季自然蒸发实验的过程中，分别从开始蒸发的第56-60天、第94-96天、第136-140天、第147-150天、第158-160天以及第167-170天别对卤水样品进行固液分离，测液体重量、密度、固体重量、蒸发失水重量、组分含量、相图指数及绘制蒸发结晶路线。

作为优选，所述液体钾矿位于柴达木盆地黑北凹地液体钾矿区，属于硫酸盐型卤水中的硫酸镁亚型卤水；所述液体钾矿获取的原始卤水样品的密度为1.20g/ml-1.21g/ml；所述卤水样品的化学组成为：钠离子重量含量为8.0％-8.30％，钾离子重量含量为0.570％-0.575％，钙离子重量含量为0.063％-0.071％，镁离子重量含量为0.905％-0.910％，硫酸根离子重量含量为0.799％-0.816％，氯离子重量含量为15.23％-15.33％，三氧化二硼重量含量为0.014％，锂离子重量含量为0.0007％。

作为优选，所述钾离子和所述钠离子的分析结果是采用原子发射光谱法获得；所述镁离子的分析结果是采用edta容量法获得，所述钙离子和所述硫酸根离子的分析结果是采用等离子体发射光谱法获得，所述氯离子的分析结果是采用硝酸银容量法获得。

作为优选，所述夏季自然蒸发实验中的原始卤水在蒸发过程中依次析出石盐、钾石盐、泻利盐与钾石盐混合物、泻利盐与光卤石混合物；所述冬季自然蒸发实验中的原始卤水在蒸发过程中依次析出水石盐、钾石盐以及泻利盐与光卤石混合物。

作为优选，所述夏季和冬季蒸发实验获得盐类光卤的分离控制条件，所述分离控制条件为硫酸盐型卤水中的硫酸镁亚型卤水，所述分离控制条件对硫酸镁亚型卤水具有专属性。

作为优选，所述通过所述选矿信息确定出合理的液体钾矿选矿路线具体为：对于柴达木盆地黑北凹地液体钾矿区的选矿工艺路线，以所述夏季自然蒸发为主，冬季自然蒸发到钠分离点为止，再采用夏季自然蒸发得到的钾石盐和钾混盐，比蒸发系数采用夏季自然蒸发数据；钾混盐矿采用浮选方法加工生产软钾镁矾；钾石盐矿采用先磨矿再浮选生产氯化钾，或利用兑卤生产光卤石，再浮选生产氯化钾。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明针对不能合理有效制定液体钾矿选矿路线的技术问题，采用夏季和冬季分阶段对蒸发过程中的卤水样品进行各种理化分析，并根据得到的卤水在各季节时间的蒸发结晶顺序与析盐特征确定选矿工艺路线的技术手段，达到合理有效为液体钾矿制定选矿路线提供科学依据的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的硫酸盐型卤水13sy4304-1′和13sy4304-1在na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^－,so4^2--h2o五元水盐体系25℃介稳相图中的位置图；

图2是本发明实施例1提供的硫酸盐型卤水13sy4304-1′在na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^－,so4^2--h2o五元水盐体系25℃介稳相图中的位置及其夏季自然蒸发过程的结晶路线图；

图3是本发明实施例1提供的硫酸盐型卤水在夏季自然蒸发工艺流程图；

图4是本发明实施例1提供的硫酸盐型卤水13sy4304-1在na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^－,so4^2--h2o五元水盐体系15℃介稳相图中的冬季自然蒸发过程结晶路线图；

图5是本发明实施例1提供的硫酸盐型卤水13sy4304-1在na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^－,so4^2--h2o五元水盐体系0℃介稳相图中的冬季自然蒸发过程结晶路线图；

图6是本发明实施例1提供的硫酸盐型卤水在冬季自然蒸发工艺流程图；

图7是本发明实施例1提供的表3实验数据图；

图8是本发明实施例1提供的表4实验数据图；

图9是本发明实施例1提供的表5实验数据图；

图10是本发明实施例1提供的表6实验数据图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

本实施例以柴达木盆地黑北凹地液体钾矿区为研究对象，在对黑北凹地液体钾矿床的地质勘查过程中获取该矿区卤水样品四桶(约100l)；分别对其进行夏季和冬季蒸发实验。将获得的卤水样品分为两组,夏季自然蒸发试验样品编号为13sy4304-1′,重54.90kg；冬季自然蒸发试验样品编号为13sy4304-1,重54.85kg；化学组成见表1，根据库尔纳科夫特征系数的计算，r值分别为0.2229和0.2246，样品水化学性质属于硫酸盐型卤水中的硫酸镁亚型卤水，其在na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^－,so4^2-—h2o(25℃)五元水盐体系相图上的位置标示见图1；两样品是同一个样,化学组成几乎一样,在相图上的位置也几乎一样，只是分析取样时间不同及分析误差造成的差别。

表1.原始卤水样品化学组成及相图指数

本试验所有样品均由试验小组人员自行分析，各组分含量的分析方法均为国家非标准方法(卤水及固体化学盐样的分析目前没有国家标准方法)，该非标准方法通过青海省技术监督局及国家认可委批准并执行。样品的制备是：液体以洗耳球吸取部分样品缓缓滴入小烧杯中称取一定质量(一般20.0g)冲入250ml容量瓶中定容；固体混匀后直接称取一定质量(一般20.0g)冲入250ml容量瓶中定容，各组分的化学分析方法列于表2。

表2.组分含量的化学分析方法

样品测试结果的监控依据标准dz/t0130.6-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》，以样品自身的阴阳离子平衡和试验中的物料平衡为主。

卤水样品的夏季自然蒸发试验：

卤水样品(13sy4304-1′)属于硫酸盐型卤水，多年研究经验和该卤水样在相图上所处的位置，该卤水样品可采用na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^－,so4^2-—h2o五元水盐体系25℃介稳相图理论和观察新相产生为分离点，进行分离取样分析固、液化学组成。有些区间适当增加(分离)取样点。从而了解该卤水样品在夏季自然蒸发过程中各类盐类矿物的析出种类，顺序、各组分的富集区间、富集规律和固液分离点的合理选择。为了更好地进行试验工作，每天定时观测，观测内容包括蒸失水量、固液密度、新矿物的析出情况等，并根据试验需要及时取样品进行化学分析。

将卤水样品倒入两个的塑料盆中进行自然蒸发，同时用一个同样大小的盆装入同样体积的淡水进行比蒸发系数试验。三盆样品全部放在测试中心后院的水泥地上自然蒸发。样品地点不挡风、不遮光、不避雨，属于露天室外自然蒸发。

按上述方法和条件2013年8月1日起对样品13sy4304-1′进行夏季自然蒸发试验。2013年8月9日对样品进行固液分离，液体重22.00㎏，编号13sy4304-5′，密度1.223/22℃，固体重10.00㎏，编号13sy4304-6′，蒸发失水(包括损失)22.90㎏，组分含量及其相图指数载于表3(见附图7)，蒸发结晶路线见图2；继续对样品进行自然蒸发。2013年8月18日对样品进行固液分离，液体重9.080㎏，编号13sy4304-12′，密度1.274/22℃，固体重3.800㎏，编号13sy4304-13′，蒸发失水(包括损失)9.120㎏，组分含量及其相图指数载于表2，蒸发结晶路线见图2；继续对样品进行自然蒸发。2013年8月22日对样品进行固液分离，液体重6.750㎏，编号13sy4304-14′，密度1.297/27℃，固体重0.760㎏，编号13sy4304-15′，蒸发失水(包括损失)1.570㎏，组分含量及其相图指数载于表3(附图7)，蒸发结晶路线见图2；继续对样品进行自然蒸发。2013年8月26日对样品进行固液分离，液体重5.960㎏，编号13sy4304-16′，密度1.310/23℃，固体重0.280㎏，编号13sy4304-17′，蒸发失水(包括损失)0.510㎏，组分含量及其相图指数载于表3，蒸发结晶路线见图2；继续对样品进行自然蒸发。2013年8月28日对样品进行固液分离，液体重5.460㎏，编号13sy4304-18′，密度1.305/22℃，固体重0.345㎏，编号13sy4304-19′，蒸发失水(包括损失)0.155㎏，组分含量及其相图指数载于表2，蒸发结晶路线见图2；继续对样品进行自然蒸发。2013年8月31日对样品进行固液分离，液体重3.955㎏，编号13sy4304-20′，密度1.310/23℃，固体重0.970㎏，编号13sy4304-21′，蒸发失水(包括损失)0.535㎏，组分含量及其相图指数载于表6，蒸发结晶路线见图3；继续对样品进行自然蒸发。2013年9月2日对样品进行固液分离，液体重2.605㎏，编号13sy4304-22′，密度1.341/29℃，固体重0.595㎏，编号13sy4304-23′，蒸发失水(包括损失)0.755㎏，组分含量及其相图指数载于表3(见附图7)，蒸发结晶路线见图2；样品进入老卤阶段，故对样品停止蒸发。

样品夏季自然蒸发试验结果：样品的前两段分离出的固体(13sy4304-6′和13sy4304-13′)都是以石盐(nacl)为主，钾、镁、硫酸根没有结晶析出，母液密度愈大固体夹带的母液愈多，石盐阶段共产出石盐13.80㎏，产率为25.14％，钠的析出率为94.82％，钾饱和液(13sy4304-12′)9.080㎏，产率为16.54％，共失水32.02㎏，石盐阶段比蒸发系数为0.6809。样品在8月18日至8月26日分离出的固体(13sy4304-15′、13sy4304-17′)以钾石盐为主，共计1.040㎏，产率为1.89％，此阶段产出钾饱和液(13sy4304-16′)5.960㎏，产率为10.86％，共失水2.080㎏，比蒸发系数为0.5095。样品在8月28日分离出的固体(13sy4304-19′)以泻利盐、钾石盐为主，含少量氯化钠，共计0.345㎏，产率0.63％，此阶段产出钾饱和液(13sy4304-18′)5.460㎏，产率9.95％，共失水0.155㎏，比蒸发系数为0.4426。样品在8月31日和9月2日分离出的固体(13sy4304-21′、13sy4304-23′)以泻利盐、光卤石为主，共计1.565㎏，产率为2.85％，此阶段产出老卤(13sy4304-22′)2.605㎏，产率4.74％，共失水1.290㎏，比蒸发系数为0.3902。各阶段组分含量、组分中钾镁硫酸根的分布率、组分产率、比蒸发系数等见表3(见附图7)。

样品夏季自然蒸发试验结果讨论：

(1)黑北凹地液体钾矿床的卤水为硫酸盐型卤水，夏季自然蒸发试验时其相图点在na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^-、so4^2——h2o25℃介稳相图中的钾石盐区内，钾含量(kcl)1.10％，钠含量(nacl)20.54％，所以石盐阶段较长，为减少母液夹带量考虑两次分离nacl。固液分离样品时固体采用堆空的方法，故固体母液夹带稍高。

(2)由图3样品的蒸发结晶路线可以看出，试验样品的整个结晶路线与na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^-、so4^2——h2o25℃介稳相图基本符合。

(3)由表4(附图8)可知氯化钠的析出区间主要集中在13sy4304-1′至13sy4304-12′。在此区间内钠的析出率为94.82％，而钾、镁、硫酸根基本不析出，此时钾、镁、硫酸根的损失为母液夹带损失。如果再继续蒸发将有大量钾盐析出，故13sy4304-12′点为钠的分离点。此时钾的含量为2.86％。

(4)钾的析出区间为13sy4304-12′至13sy4304-22′，钾的析出率占卤水总钾的79.03％，此区间产出的钾盐共2.950kg,产率5.37％，平均品位kcl16.52％，nacl20.02％，mgso49.79％，作为提取硫酸钾的原料有点差，但该析出区间的前半段13sy4304-12′至13sy4304-16′获得的钾石盐共1.040kg,产率1.89％，平均品位kcl26.83％，nacl42.74％，mgcl26.42％,mgso42.34％，可作为提取氯化钾的原料，它的钾的析出率占卤水中总钾的45.24％；区间后半段13sy4304-16′至13sy4304-22′获得的钾混盐共1.910kg,产率3.48％，平均品位kcl10.91％，nacl7.65％，mgso415.44％，mgcl219.59％,可作为提取硫酸钾的原料，它的钾的析出率占卤水中总钾的33.79％。老卤中的b2o3的含量为0.220％，有一定的利用价值。

(5)通过对卤水样品夏季自然蒸发试验达到了试验的目的，了解了蒸发过程中卤水的化学组成变化，水分的蒸失量，盐类矿物的析出顺序、种类和数量及物理化学性质的特导变化，获得了盐类矿物的分离控制条件。

卤水样品的冬季自然蒸发试验：

卤水样品(13sy4304-1)属于硫酸盐型卤水，根据柴综院等单位多年来对柴达木盆地卤水矿利用研究的结果和该卤水样在相图上所处的位置，该卤水样品可采用na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^－,so4^2-—h2o五元水盐体系0℃和15℃两个温度的相图理论和观察新相产生为分离点，进行分离取样分析固、液化学组成。有些区间适当增加(分离)取样点。从而了解该卤水样品在冬季自然蒸发过程中各类盐类矿物的析出种类，顺序、各组分的富集区间、富集规律和固液分离点的合理选择。为了更好地进行试验工作，我们定时观测。观测内容包括蒸失水量、固液密度、新矿物的析出情况等，并根据试验需要及时取样品进行化学分析。

将卤水样品倒入两个的塑料盆中进行自然蒸发，两盆样品全部放在测试中心后院的水泥地上自然蒸发。样品地点不挡风、不遮光、不避雨，属于露天室外自然蒸发。

按上述方法和条件2013年10月8日起对样品13sy4304-1进行冬季自然蒸发试验。2013年12月6日对样品进行固液分离，液体重16.35㎏，编号13sy4304-6，密度1.241/-7℃，固体重15.25㎏，编号13sy4304-7，蒸发失水(包括损失)23.25㎏，组分含量及其相图指数载于表5(附图9)，蒸发结晶路线见图4；继续对样品进行自然蒸发。2014年1月13日对样品进行固液分离，液体重10.96㎏，编号13sy4304-8，密度1.244/-11℃，固体重2.550㎏，编号13sy4304-9，蒸发失水(包括损失)2.850㎏，组分含量及其相图指数载于表3(附图7)，蒸发结晶路线见图3；继续对样品进行自然蒸发。2014年2月26日对样品进行固液分离，液体重7.410㎏，编号13sy4304-10，密度1.264/-7℃，固体重0.985㎏，编号13sy4304-11，蒸发失水(包括损失)2.565㎏，组分含量及其相图指数载于表3，蒸发结晶路线见图4；继续对样品进行自然蒸发。2014年3月6日对样品进行固液分离，液体重5.855㎏，编号13sy4304-12，密度1.272/-6℃，固体重0.660㎏，编号13sy4304-13，蒸发失水(包括损失)0.895㎏，组分含量及其相图指数载于表6，蒸发结晶路线见图4；继续对样品进行自然蒸发。2014年3月17日对样品进行固液分离，液体重4.560㎏，编号13sy4304-14，密度1.282/11℃，固体重0.590㎏，编号13sy4304-15，蒸发失水(包括损失)0.705㎏，组分含量及其相图指数载于表5，蒸发结晶路线见图3；继续对样品进行自然蒸发。2014年3月26日对样品进行固液分离，液体重3.465㎏，编号13sy4304-17，密度1.309/13℃，固体重0.475㎏，编号13sy4304-18，蒸发失水(包括损失)0.620㎏，组分含量及其相图指数载于表5，蒸发结晶路线见图4；样品进入老卤阶段，故对样品停止蒸发。

样品冬季自然蒸发试验结果：

样品的第一段分离出的固体(13sy4304-7)是以水石盐(nacl·2h2o)为主，钾、镁没有结晶析出，但硫酸根有少量冻出，母液密度愈大固体夹带的母液愈多，石盐阶段共产出水石盐15.25㎏，产率为27.80％，钾饱和液(13sy4304-6)16.35㎏，产率为29.81％，共失水23.25㎏。样品在2013年12月6日至2014年2月6日分离出的固体(13sy4304-9、13sy4304-11)以钾石盐为主，共计3.535㎏，产率为6.44％，此阶段产出钾饱和液(13sy4304-10)7.410㎏，产率为13.51％，共失水5.415㎏。样品在2014年3月6日至2014年3月26日分离出的固体(13sy4304-13，13sy4304-15，13sy4304-17)以泻利盐、光卤石为主，共计1.725㎏，产率为3.14％，此阶段产出老卤(13sy4304-18)3.465㎏，产率6.32％，共失水2.105㎏。各阶段组分含量、组分中钾，镁，硫酸根的分布率、组分产率等见表6(附图10)。

样品冬季自然蒸发试验结果分析：

(1)黑北凹地液体钾矿床的卤水为硫酸盐型卤水，冬季自然蒸发试验时其相图点开始在na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^-、so4^2——h2o15℃相图中的钾石盐区内，钾含量(kcl)1.09％，钠含量(nacl)21.00％，所以石盐阶段较长。固液分离样品时固体采用堆空的方法，故固体母液夹带稍高。

(2)由于冬季自然蒸发试验过程时间较长，温度差别较大(低时-15℃以下，高时10℃以上，具体见表3样品各阶段卤温)，故采用na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^-、so4^2——h2o两个温度(0℃和15℃)的相图。由图4na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^-、so4^2——h2o15℃相图和图5na⁺、k⁺、mg²⁺/cl^-、so4^2——h2o0℃相图中样品的蒸发结晶路线可以看出，试验样品的整个结晶路线与相图基本符合。

(3)由表3可知氯化钠的析出区间主要集中在13sy4304-1至13sy4304-6。在此区间内钠的析出率为82.74％，而钾、镁基本不析出，此时钾、镁的损失为母液夹带损失，而硫酸根有部分冻出，硫酸根的冻出率为36.80％。如果再继续蒸发将有大量钾盐析出，故13sy4304-6点为钠的分离点。此时钾的含量为1.56％，钠的析出率不高，主要是冬季温度低，钾在体系中饱和时含量低所致。

(4)钾的析出区间为13sy4304-6至13sy4304-17，钾的析出率占卤水总钾的82.53％，此区间产出的钾盐共5.260kg,产率9.59％。该析出区间的前半段13sy4304-6至13sy4304-10获得的钾石盐共3.535kg,产率6.44％，平均品位kcl8.15％，nacl49.85％，mgso43.15％，可作为提取氯化钾的原料有点差，它的钾的析出率占卤水中总钾的48.25％；区间后半段13sy4304-10至13sy4304-17获得的钾混盐共1.725kg,产率3.14％，平均品位kcl11.87％，nacl17.60％，mgso49.87％，mgcl218.25％。可作为提取硫酸钾的原料质量一般，它的钾的析出率占卤水中总钾的34.28％。

(5)通过对卤水样品冬季自然蒸发试验达到了试验的目的，了解了蒸发过程中卤水的化学组成变化，水分的蒸失量，盐类矿物的析出顺序、种类和数量及物理化学性质的特导变化，获得了盐类矿物的分离控制条件。

综上所述：本发明通过夏季自然蒸发试验(13sy4301-1′)得到的钾石盐和钾混盐质量都要比冬季自然蒸发试验(13sy4301-1)得到的钾石盐和钾混盐要高，故建议该样品的选矿工艺路线要以夏季自然蒸发为主。冬季自然蒸发到钠分离点为止，再采用夏季自然蒸发得到的钾石盐和钾混盐。比蒸发系数采用夏季自然蒸发试验的数据。

钾混盐矿可采用浮选的方法加工生产软钾镁矾；钾石盐矿不太好加工生产氯化钾(一般采用先磨矿再浮选生产氯化钾)，也可以利用兑卤生产光卤石，再浮选生产氯化钾。

本发明通过对卤水样品夏季自然蒸发试验(13sy4301-1′)和冬季自然蒸发试验(13sy4301-1)了解了卤水在夏季和冬季的蒸发结晶顺序，析盐特征，为该样品确定选矿工艺路线提供合理建议。

本发明实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。

以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。