化工部长沙设计研究院 湖南长沙 410000
摘要：通过筛分分析、加水转化试验、浮现试验、再浆洗涤试验，研究了某含钾的硫酸盐矿制取硫酸钾镁肥的工艺条件，得到硫酸钾镁肥的制备工艺路线。
关键词：钾盐；硫酸钾镁肥；转化；浮选
硫酸盐型硫酸镁亚型盐湖含钾卤水在盐田日晒、蒸发过程中都能获得含钾硫酸盐矿。含钾矿物主要以硫酸盐复盐的形式存在，主要由氯化钠、软钾镁钒、硫酸镁、钾盐镁钒、钾石盐等构成；含钾卤水中主要含有钾、镁、钠、氯、硫酸根，不同盐湖卤水中这些成分含量存在较大差异。含硫钾混盐矿是加工制取硫酸钾镁肥的主要原料。有文献报道采用冷分解转化工艺加工软钾镁矾制取硫酸钾镁肥，具有操作简单、无污染、经济成本低等特点，或利用石盐＋泻利盐＋氯化钾”和石盐＋泻利盐＋光卤石中析盐段的钾混盐生产硫酸钾镁肥[1-5]。
以青海柴达木盆地某盐湖盐田日晒蒸发所得的含硫钾混盐矿为原料，进行加工制取硫酸钾镁肥试验，为该矿产资源的开发利用提供参考。
1原料、仪器与试验方法
1.1 原料性质
试验所用的含硫混盐样品取自青海柴达木盆地某盐田，主要化学成分分析结果见表1。
表1 原料主要化学成分分析结果 %
由表1的硫钾混盐原料主要化学成分含量，并结合偏光显微镜及XRD确定，原料主要由氯化钠、软钾镁钒、钾盐镁钒、六水硫酸镁（由七水硫酸镁脱水而来）构成。
由表2得出矿物总量（≥0.250mm）约占筛分试验矿物总量的90%以上，根据已有的认知：大颗粒物料在分解转化时，一部分无法完全转化完成，从而影响精矿的品位及质量，同时也影响浮选过程钾的回收率，确定磨矿粒度要求：（100%）≤0.250mm。
1.2 试剂与仪器
试剂：HCl、浮选药剂P12均为分析纯，试验介质为1次蒸馏水。其他试剂：癸醚胺，工业级，配成2%浓度使用；十二烷基磺酸钠，工业级，配成2%浓度使用。
主要仪器：XMQ-φ2 400 mm×90 mm实验室球磨机，XFG型挂槽式浮选机、DL-5C多用途真空过滤机、101A-1JS电热干燥箱等。
1.3 试验方法
根据Na、K、Mg//Cl、SO42-—H2O五元交互体系相图，含钾硫酸盐磨矿至一定细度后，加水分解可转化主要含氯化钠、硫酸镁和软钾镁钒的混和盐，其它含钾矿物转化为软钾镁钒。分解完成形成矿浆后，通过浮选从中选出硫酸钾镁，初步实现硫酸钾镁盐与其它矿物分离，再经再浆洗涤、脱镁、脱钠等工序处理，最终得到硫酸钾镁肥产品。
2 试验结果与讨论
2.1 加水分解试验
为分析含硫钾混盐矿原料分解特性，在分解温度20±5 ℃，分解时间1 h条件下，分别进行含硫钾混盐矿与水质量比（矿水比）分别为100︰25、100︰30、100︰33的加水分解试验，结果见表3。
表3 含硫钾混盐矿加水分解试验
注：S代表固相，L代表液相
由表3可得：矿水比为100：25时，矿物转化较好，极少部分矿物未转化，存在少量钾盐镁钒；矿水比为100：30时，矿物转化较好，矿物完成转化；矿水比为100：33时，矿物转化较好，矿物完成转化。
矿物XRD鉴定结果显示，当加水量大于原料量的25%时，95%的矿物已完成转化，加水量达到原矿量的30%时，100%原矿完成转化。XRD图谱显示转化完成后，矿浆中固体主要为氯化钠、七水硫酸镁、软钾镁钒，为欲选矿物。确定原矿转化分解加水量为原矿量20-30%，当矿物转化加水量大于上述加水量时，矿物转化将会更好，但转化后钾的回收率将会降低。
2.2 浮选试验
对分解后的物料进行转化、浮选试验，对精矿产品进行分析，得到合适的转化、浮选试验条件。原矿分解转化加水量、转化时间、转化温度等试验条件为：分解加水量为原矿量20-30%，转化温度20±5℃，转化时间1小时。试验结果见表4。加水是多少？请补充浮选流程。
表4.原矿转化试验结果
图1.浮选试验流程
表5.浮选试验结果
备注：L-2分解转化液由矿水比100：55分解转化制得。S代表固相，L代表液相，M代表浮选物料
对粗选精矿及精选精矿进行XRD鉴定，确定选出矿物主要为软钾镁钒、附带少量氯化钠及硫酸镁。通过矿物转化、浮选单流程试验确定如下浮选工艺参数：
浮选时间：粗选时间： 18min
扫选时间： 10min
精选时间： 15min
药剂消耗： P12：200g/t原矿
浮选矿浆浓度：
粗扫选： 矿浆浓度30-40%
精选： 矿浆浓度20-30%
2.3精选精矿再浆洗涤试验
对精选精矿进行再浆洗涤试验，脱Na、Cl制得硫酸钾镁肥湿产品，同时为闭路循环试验准备再浆洗涤母液。精选精矿再浆洗涤试验结果见表5。
表5.精选精矿进行再浆洗涤试验结果
注：S-5为对滤饼未进行洗涤；S-6为对滤饼进行了洗涤。S代表固相，L代表液相
通过分析可得：洗涤后Na、Cl进入液相，得到最终的硫酸钾镁肥产品。
2.4全流程闭路试验
有母液返回的全流程闭路试验，能得到稳定、可信的流程数据，通过全流程试验，得出全流程试验的数质量流程图，见图1。
图1 全流程数质量流程图
盐湖含钾卤水盐田日晒蒸发所得含钾硫酸盐矿经破碎、球磨、分解转化、浮选、再浆洗涤等工序之后，可得到硫酸钾镁肥，产品质量达到国家合格品标准。流程数据稳定、可靠。
3结论
1.青海柴达木盆地某盐湖盐田日晒蒸发所得含硫混盐矿大颗粒物料在分解转化时，一部分无法完全转化完成，需保证磨矿细度。加水量达到原矿量的30%时，100%原矿完成转化。精矿再浆洗涤后，Na、Cl进入液相。
2.通过磨矿、浮选、转化，再浆洗涤等条件试验，确定最优的全流程闭路试验条件，最终全流程闭路试验可得到符合国家合格品标准的硫酸钾镁肥产品。
参考文献
[1] 曹海英、孙衍忠.硫酸盐型卤水制取软钾镁矾的试验研究[J].化工矿物与加工.2006，（8）
[2] 安东，张志宏等.硫酸盐型卤水蒸发过程钾盐镁矾结晶区域研究[J].无机盐工业.第47卷第8期.2015，（8）
[3] 苑庆忠，利用光卤石和硫酸镁制取硫酸钾的相图研究[J].山东轻工业学院学报.第8卷第2期.1994，（6）
[4] 梁保民.水盐体系相图原理及运用[M].北京：轻工业出版社，1986.
[5] 吴小王，朱海丽．西台吉乃尔盐湖开发工艺及工业化现状[J]．广东化工，2012，39（1）：64.
论文作者:张明强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第18期
论文发表时间:2017/12/7
标签：硫酸钾论文; 矿物论文; 分解论文; 盐矿论文; 原矿论文; 精矿论文; 硫酸镁论文; 《建筑学研究前沿》2017年第18期论文;