察爾汗鹽湖光鹵石礦冷分解-反浮選工藝研究

高國龍 張玉玲

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816099)

1 冷分解原理及光鹵石的組成

光鹵石冷分解法簡單來說就是將光鹵石進行加水分解，由于加入的水是常溫水，屬于低溫度層次，因此稱為冷分解。

在控制變量法的分解過程研究中，控制其他條件一定，要想光鹵石分解程度不同需要加入的水量也不相同，最終得到的產(chǎn)物和產(chǎn)物的質(zhì)量也不一樣，在光鹵石礦當中含有MgCl2一樣前提下，加水量保持一定，所得到的產(chǎn)物增加，極大的提升了光鹵石礦的分解度，提高分解效果。

2 察爾汗鹽湖光鹵石礦冷分解-反浮選工藝研究

2.1 溶劑制取工程

在溶劑的制取過程中，老鹵和自然淡水的混合后不能達到使用溶劑的標準，因此為了將溶劑制取達到要求，需要提高老鹵和淡水的利用率，不同配比的老鹵和淡水所轉(zhuǎn)化成溶劑的效果不一樣，根據(jù)在適當?shù)倪^程中增加調(diào)節(jié)混合加工中心，從而提高老鹵和淡水的融合度。通過在澀聶湖西北粘土地帶修建溶劑制取泵站，通過將老鹵和淡水進行緩沖，修建專門的緩沖渠道，將老鹵、淡水同時引到兌鹵泵站前池，在通過專門的混合設(shè)備將老鹵和淡水進行混合，從而制造出合格的溶劑。日制取溶劑量≥60 萬m3。這樣的溶劑產(chǎn)出量可以基本的滿足日常產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)需求。

2.2 轉(zhuǎn)化動態(tài)研究工程

水鹽均勻配比對于整個的固體鉀礦的溶解轉(zhuǎn)換有一定的影響，通過不斷的調(diào)整水鹽參數(shù)，可以實時掌握整個動態(tài)轉(zhuǎn)化，從而得到固體鉀礦的溶解數(shù)據(jù)，對于改進工藝有促進作用，因此需要做好轉(zhuǎn)化動態(tài)監(jiān)測。在建立動態(tài)監(jiān)測過程中建立起覆蓋整個礦區(qū)的基礎(chǔ)，全過程都需要加入動態(tài)監(jiān)測，例如對于溶劑輸送渠道、采鹵渠道等進行建立動態(tài)監(jiān)測站，通過對于全礦區(qū)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析溶解情況。

光鹵石是一種不相稱復鹽(純光鹵石分子式 KCl·MgCl2·6H2O)，加工廠處理的原料為鹽田日曬光鹵石礦(夾帶部分氯化鈉及水不溶物Ins)。

由于對于光鹵石礦的分解步驟不一樣，其在進行分解當中普遍應(yīng)用兩種模式：

(1)先脫除氯化鎂的路線：使光鹵石中氯化鎂先分解溶于液相，將所得到的氯化鉀和氯化鈉進行分離，通過分離得到潔凈的氯化鉀。這種分離方式是通過使用冷分解法將光鹵石進行溶解，其次再使用反浮選法利用氯化鉀和氯化鈉在添加劑中對于水的親疏性不同進行篩選，從而得到氯化鉀的篩選。這種制取模式具有相對簡單的特點，并且對于設(shè)備的要求也不高，具有成本低廉、操作簡單的特點，不需要消耗過多的其他添加劑，對于企業(yè)的生產(chǎn)來說具有經(jīng)濟優(yōu)勢。但是由于采用的設(shè)備工藝精度不高，在進行篩選的過程中會有篩選質(zhì)量不高，轉(zhuǎn)化率不高的缺點，并且需要投入較大的添加劑進行制取。這種裝置是傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，在改造前采用本工藝較多。

熱溶結(jié)晶法：這種生產(chǎn)工藝是利用氯化鉀和氯化鈉的屬性，利用其在不同溫度下溶解度不同，從而將鉀、鈉進行分離，得到潔凈的鉀、鈉原料。采用熱熔結(jié)晶法是由一定的優(yōu)勢，采用氯化鉀和氯化鈉的物理屬性，在制取分離中不需要添加其他的材料，因此得到的鉀、鈉是較為純凈的。但是由于需要提供一定的溫度，這樣需要消耗巨大的能源物質(zhì)，并且在熱熔法中對于設(shè)備的腐蝕也是較為常見的，因此這種生產(chǎn)工藝是需要較高的設(shè)備質(zhì)量要求，目前約旦阿拉伯鉀鹽公司年產(chǎn)120 萬t 氯化鉀的生產(chǎn)裝置采用本工藝。

(2)先脫除氯化鈉的路線：即先提純光鹵石，將光鹵石其他雜質(zhì)進行去除，在進行對光鹵石進行中加水使得光鹵石進行分解，從而得到氯化鈉晶體，按不同的脫鈉方式工藝路線包括反浮選—冷結(jié)晶法、4#工藝兌鹵法等，其特點分別簡述如下：

4#工藝兌鹵法：利用光鹵石點鹵水和水氯鎂石點鹵水摻兌后析出的氯化鈉與光鹵石粒度上的差異使光鹵石與氯化鈉分離。這樣的制取工藝是可以獲得較高純度的產(chǎn)品，在制取過程中沒有添加添加劑，因此所得到的氯化鈉具有較高的質(zhì)量。這樣的方式對于鉀元素的回收效率較低，由于其二次光鹵石沒有得到再次的回收提取，不適合大量的進行生產(chǎn)，在后期需要對于該工藝進行優(yōu)化，進而提高鉀元素的回收率。

反浮選—冷結(jié)晶法：反浮選通俗講就是在生產(chǎn)提取中加入特殊的吸附劑，依托氯化鈉和光鹵石對于吸附劑的吸附能力的差異進行提取分離，在進行分離過后對于光鹵石進行加水溶解，得到氯化鉀產(chǎn)品(見圖1)。這種工藝在國外應(yīng)用較為普遍，以色列有年產(chǎn)130 萬t 氯化鉀的生產(chǎn)裝置、約旦有年產(chǎn)40 萬t 氯化鉀的生產(chǎn)裝置。采用反浮選-冷結(jié)晶的方式所得到的產(chǎn)品質(zhì)量是比較高的，并且對于各種原料氯化鉀、氯化鈉的回收效果比較好，同時在制取設(shè)備的要求也相對較低，所消耗的材料和其他添加劑也相對簡單，比較適合鉀、鈉的提取分離。這種工藝的唯一缺點就是制取過程復雜，相對操作繁瑣，對生產(chǎn)效率有一定的影響。

圖1 反浮選—冷結(jié)晶工藝流程圖

3 溶解轉(zhuǎn)化開采主要工藝技術(shù)參數(shù)

根據(jù)《察爾汗鹽湖固體鉀礦溶解轉(zhuǎn)化試驗及工程化研究》課題研究成果和礦床開采特性，主要技術(shù)參數(shù)初步選取如下：

(1)固體鉀礦溶解回采率80%～85%，當溶劑為鈉鹽溶劑時，取80%，當溶劑為鎂鈉溶劑時，取85%；本項目規(guī)模論證選80%。

(2)溶出液品位1.0%～2.0%，溶解單元內(nèi)剩余固體礦品位KCl ＜1.0%時，溶出液平均品位取1.0%；溶解單元內(nèi)剩余固體礦品位KCl≥1.0%時，溶出液平均品位取2.0%。

4 鹵水開采規(guī)模

本項目氯化鉀生產(chǎn)能力為100 萬t，根據(jù)鹽田工藝計算年需原始鹵水(KCl 含量2.27%、NaCl 含量4.52%、MgCl2含量21.76%)7600 萬m3，正常需鹵量26 萬m3/d，最大需鹵量35 萬m3/d。

5 結(jié)語

我國工業(yè)的發(fā)展離不開生產(chǎn)工藝的不斷的優(yōu)化，深入研究在生產(chǎn)過程中的工藝優(yōu)點和缺陷可以幫助企業(yè)發(fā)展成低投入、高產(chǎn)出的生產(chǎn)模式，進而提高企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量，因此分析光鹵石礦冷分解-反浮選工藝對于在制取鉀、鈉元素的發(fā)展是具有前瞻性的。