氯化鉀浮選尾鹽回收研究探索

李 鑫，杜 劍

(青海省化工設(shè)計(jì)研究院有限公司，青海西寧 810000)

1 前言

青海省察爾汗鹽湖是青海省西部的一個(gè)鹽湖，位于柴達(dá)木盆地南部，由達(dá)布遜湖、南霍布遜、北霍布遜、澀聶湖等鹽池匯聚而成，總面積5 856 km2。格爾木河、柴達(dá)木河等多條內(nèi)流河注入該湖，由于水分不斷蒸發(fā)，鹽湖上形成堅(jiān)硬的鹽蓋，青藏鐵路和青藏公路直接修建于鹽蓋之上。察爾汗鹽湖蘊(yùn)藏有豐富的氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂等無機(jī)鹽，總儲(chǔ)量達(dá)600多億t，是國內(nèi)最大的可溶性鉀鎂鹽礦，同時(shí)也是我國最大的鉀肥工業(yè)生產(chǎn)基地。

目前，察爾汗鹽湖氯化鉀產(chǎn)能已突破700萬t，每年副產(chǎn)尾鹽近千萬噸，尾鹽中氯化鈉含量高達(dá)75%以上。作為國家柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，如何高效回收利用尾鹽中的氯化鈉和氯化鉀是鹽湖地區(qū)需要攻克的一大技術(shù)難題。文章通過對(duì)浮選尾鹽洗滌進(jìn)行氯化鈉和氯化鉀的回收進(jìn)行研究，對(duì)柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

2 工藝原理

察爾汗地區(qū)的鉀肥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)鉀肥后排放的浮選尾鹽量大，含固量通常在20%左右排放至尾鹽山進(jìn)行堆存處理，母液返回鹽田繼續(xù)灘曬光鹵石。排放的尾鹽中含有一定的浮選藥劑，且排放的尾鹽粒度細(xì)，含KCl量一般在2%～5%之間。根據(jù)15℃四鹽水鹽體系相圖可知，氯化鉀、氯化鈉和氯化鎂共存時(shí)，加水溶解時(shí)優(yōu)先溶解氯化鎂和氯化鉀，因此利用加水洗滌的方式可以提純尾鹽氯化鈉。首先對(duì)尾鹽進(jìn)行調(diào)漿洗滌，調(diào)漿洗滌后的尾鹽料漿進(jìn)行再次淋洗尾鹽中夾帶母液的氯化鎂和氯化鉀，就可以達(dá)到工業(yè)級(jí)的氯化鈉要求，該工藝也是利用這一規(guī)律得到高純度的工業(yè)鹽和含鉀鹵水進(jìn)行光鹵石的曬制。

3 工藝流程

針對(duì)生產(chǎn)鉀肥排放的含鉀尾鹽可以通過再漿洗滌和淋洗的方式回收尾鹽中的氯化鈉和氯化鉀，達(dá)到鉀鈉綜合回收利用的目的和效果。首先，將生產(chǎn)鉀肥排放的浮選尾鹽通過管道輸送到濃密機(jī)進(jìn)行增濃，通過濃密機(jī)增濃達(dá)到預(yù)定的濃度后，尾鹽料漿通過濃密機(jī)底流泵轉(zhuǎn)入再漿洗滌槽進(jìn)行調(diào)漿洗滌，調(diào)漿洗滌后的料漿用泵輸送至固液分離裝置進(jìn)行固液分離，分離設(shè)備選用水平帶式過濾機(jī)，在水平帶式過濾機(jī)過濾過程中對(duì)濾餅加水進(jìn)行噴淋洗滌，將固相中夾帶母液中的氯化鉀和氯化鎂全部溶解轉(zhuǎn)入液相，得到曬制光鹵石礦的含鉀鹵水。固相分成兩段進(jìn)行淋洗，第一段的淋洗含鉀母液返回鹽田灘曬光鹵石，第二段淋洗的高鈉母液返回再漿洗滌槽和泡沫槽回收利用，通過再漿洗滌和兩段淋洗可以制得工業(yè)鹽NaCl，可以供察爾汗地區(qū)生產(chǎn)純堿企業(yè)使用，富裕的工業(yè)鹽可以外銷或者配置鈉溶劑返回采區(qū)進(jìn)行固液轉(zhuǎn)化。工藝流程見圖1。

圖1 尾鹽回收氯化鉀工藝流程Fig.1 Process flow of recovering KCl from tail salt

4 相圖分析

4.1 尾鹽組分

氯化鉀浮選尾鹽主要含量有NaCl、少量未分解的光鹵石(MgCl2·KCl·6H2O)和夾帶的鹵水母液組成。其中，NaCl含量為78%～85%，KCl含量為2%～5%， MgCl2含量為4%～8%，結(jié)晶H2O含量為5%～10%。取100 kg組分如下的氯化鉀浮選尾鹽，以15 ℃四元水鹽體系相圖進(jìn)行分析。尾鹽組分見表1。

表1 尾鹽組分Tab.1 Component of tail salt

4.2 四元水鹽體系干基相圖分析(圖2)

通過分析原料組成，可以確定只要選擇合適的淡水加入量使光鹵石和夾帶母液完全轉(zhuǎn)化到液相中，固液分離后就可以制得生產(chǎn)所需的工業(yè)鹽NaCl產(chǎn)品。選擇15 ℃條件下K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O四元水鹽體系相圖作為理論分析依據(jù)，將浮選尾鹽組成點(diǎn)d稱為系統(tǒng)點(diǎn)，標(biāo)注在干基相圖上。

圖2 15 ℃ K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O水鹽體系相圖Fig.2 Phase diagram of K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O water salt system at 15 ℃

洗鹽制取工業(yè)鹽的加水過程分為兩個(gè)階段：

第一個(gè)階段為KCl·MgCl2·6H2O和NaCl共溶及夾帶母液的稀釋，初始液相點(diǎn)為夾帶母液點(diǎn)為n點(diǎn)，此時(shí)的液相點(diǎn)落在曲線FE上，并沿FE向E點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)液相點(diǎn)落在E點(diǎn)時(shí)，尾鹽組分中的KCl·MgCl2·6H2O完全溶解，此時(shí)的固相點(diǎn)在h點(diǎn)。由于KCl·MgCl2·6H2O是一種異成分復(fù)鹽，加水分解過程中因?yàn)橥x子效應(yīng)會(huì)有一部分氯化鉀以固相形式析出。

第二個(gè)階段為KCl和NaCl的共溶，此時(shí)的液相點(diǎn)落在曲線Em上，并沿Em向m點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)液相點(diǎn)落在m點(diǎn)時(shí)，尾鹽組分中的KCl全部溶完，此時(shí)的固相點(diǎn)為B點(diǎn)。此時(shí)系統(tǒng)中的固相為純NaCl，如果繼續(xù)加水固相NaCl就會(huì)溶解。洗滌后固相工業(yè)鹽組分和洗滌母液見表2。

表2 洗滌后固相和母液組分Tab.2 Components of solid phase and mother liquid after washing %

4.3 四元水鹽體系加水相圖分析(圖3)

在圖3上，利用洗鹽制取工業(yè)鹽的加水過程也分為兩個(gè)階段，并且各階段液相點(diǎn)及固相點(diǎn)和干基圖上的各點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。

圖3 K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O四元體系相圖水圖Fig.3 Phase diagram of K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O quaternary system water diagram

第二階段的加水過程，液相點(diǎn)落在曲線E′n′上，并沿E′n′向n′點(diǎn)移動(dòng)，當(dāng)液相點(diǎn)落在n′點(diǎn)時(shí)，組分中的KCl完全溶解，此時(shí)的固相點(diǎn)為b′點(diǎn)，此時(shí)系統(tǒng)中的固相為純NaCl。連接n′E′與過系統(tǒng)點(diǎn)m′的豎直線交于h2點(diǎn)，線段h1h2長度即為第二階段加水量。

5 結(jié)論及建議

1)洗滌后的工業(yè)鹽的主含量純度可以滿足純堿企業(yè)的原料指標(biāo)要求。

2)利用尾鹽洗滌方式制得的工業(yè)鹽粒度較細(xì)，需要考慮如何通過工藝優(yōu)化調(diào)整滿足純堿企業(yè)對(duì)工業(yè)鹽原料粒度的指標(biāo)要求。

3)通過浮選尾鹽洗鹽得到的工業(yè)鹽中存在一定的浮選藥劑，在生產(chǎn)過程應(yīng)考慮如何最大幅度的降低工業(yè)鹽中的藥劑含量以滿足純堿企業(yè)的原料指標(biāo)要求。