氯化鈉粒徑對(duì)鉀肥生產(chǎn)工藝的影響

劉喜業(yè)

(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海省鹽湖資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國家鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，青海格爾木 816099)

1 前言

反浮選—冷結(jié)晶法是以光鹵石為原料制取氯化鉀的一條先進(jìn)工藝路線，生產(chǎn)的氯化鉀產(chǎn)品含量高、粒徑大、水分低。其主要原理是先用反浮選法分離光鹵石礦中的氯化鈉，得到高品位的精光鹵石,然后用結(jié)晶法制取氯化鉀產(chǎn)品。低鈉光鹵石中的氯化鈉含量及冷結(jié)晶工序中加入母液量攪拌速度，時(shí)間對(duì)氯化鉀質(zhì)量、粒徑有很大影響。

2 工藝原理及流程

2.1 反浮選—冷結(jié)晶法生產(chǎn)工藝原理

反浮選生產(chǎn)氯化鉀工藝是根據(jù)氯化鉀、氯化鈉所具有的表面物理化學(xué)特性，在光鹵石礦漿中加入氯化鈉浮選藥劑，使其表面具有疏水性，伴隨攪拌、充氣，礦漿中的氯化鈉選擇性地向氣泡附著呈懸浮狀態(tài)，氯化鈉泡沫刮出排放，將所需的低鈉光鹵石礦漿留在浮選槽內(nèi)，以達(dá)到分離氯化鈉的目的。此生產(chǎn)工藝使用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“反浮選——冷結(jié)晶”工藝，該工藝具有技術(shù)可靠、能耗低、產(chǎn)品粒度大、品位高等一系列優(yōu)點(diǎn)。光鹵石冷結(jié)晶的理論基礎(chǔ)是控速分解和控速結(jié)晶，光鹵石分解時(shí)存在兩個(gè)串聯(lián)過程，先是光鹵石溶解到溶液中，形成氯化鉀飽和溶液，從而使氯化鉀自溶液中析出結(jié)晶，而要得到顆粒較好的氯化鉀晶粒，必須控制第一過程，即光鹵石的溶解速度不能太快，否則就會(huì)形成過高的氯化鉀過飽和度，產(chǎn)生大量的氯化鉀細(xì)晶。降低光鹵石的溶解速度，就是利用具有一定組成的循環(huán)母液對(duì)其進(jìn)行冷分解結(jié)晶，降低光鹵石的溶解推動(dòng)力。

光鹵石是通過鹽湖鹽田鹵水?dāng)倳裾舭l(fā)形成，鹵水的主要組分是KCl、MgCl2、NaCl組成，根據(jù)Na+、K+、Mg2+/Cl-—H2O四元水鹽體系等溫相圖(圖1)，在鹵水蒸發(fā)時(shí)首先析出氯化鈉，然后在形成光鹵石，在原鹵進(jìn)入光鹵石蒸發(fā)池(鹽田)后首先進(jìn)入鈉鹽池，再進(jìn)入光調(diào)池，最后進(jìn)入成礦池，由于鹵水的快進(jìn)快出，最后進(jìn)入成礦池的鹵水實(shí)際不到光鹵石成礦點(diǎn)，即在光鹵石池中會(huì)后光鹵石析出的同時(shí)會(huì)伴隨氯化鈉顆粒析出，氯化鈉顆粒在加工系統(tǒng)中進(jìn)行分解結(jié)晶后到達(dá)精制工序，導(dǎo)致產(chǎn)量和品位出現(xiàn)波動(dòng)，產(chǎn)量下降，品位下滑。

圖1 Na+、K+、Mg2+∥Cl-—H2O 25 ℃等溫蒸發(fā)過程分析Fig.1 Analysis of 25 ℃ isothermal evaporation process of Na+、K+、Mg2+∥Cl-—H2O

2.2 反浮選—冷結(jié)晶法生產(chǎn)工藝流程(如圖2)

光鹵石在鹽田蒸發(fā)析出時(shí)形成大量的氯化鈉鹽顆粒(氯化鈉粒徑d≥0.4 mm)，而氯化鈉鹽顆粒在加工系統(tǒng)后反浮選工序無法排出，在加工系統(tǒng)“反浮選——冷結(jié)晶”生產(chǎn)工藝中，經(jīng)過反浮選和冷結(jié)晶工序，形成的粗鉀中氯化鈉含量較高，在精制工序中加入大量淡水進(jìn)行洗滌，而加入大量的淡水洗滌時(shí)往往KCl的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氯化鈉的損失，故整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)品位高時(shí)產(chǎn)量低，產(chǎn)量高時(shí)品位低的矛盾。

圖2 反浮選—冷結(jié)晶法生產(chǎn)工藝流程簡圖Fig.2 Process flow chart of reverse flotation-cold crystallization

3 氯化鈉顆粒與原礦、低鈉光鹵石、粗鉀和精鉀的組分分析

首先進(jìn)行原礦、低鈉光鹵石、粗鉀和精鉀的粒度和組份分析等基礎(chǔ)的采集(即分析品位中的NaCl、KCl、MgCl2)，分別用0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm篩分儀進(jìn)行篩分，然后每級(jí)做全分析。結(jié)果如表1。

表1 不同樣品數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistical table of data analysis for different samples

原礦分析。在新老百萬噸兩套裝置原礦分配罐中單取所有水采機(jī)供礦管線礦漿，進(jìn)行混合、沉淀、離心機(jī)固液分離，對(duì)固相光鹵石礦用無水乙醇進(jìn)行置換洗滌，然后用試驗(yàn)真空泵進(jìn)行抽濾、晾干、篩分。

低鈉分析。在新百萬噸裝置低鈉離心機(jī)和老百萬噸裝置粗鉀帶機(jī)取樣，用無水乙醇進(jìn)行置換洗滌，然后用試驗(yàn)真空泵進(jìn)行抽濾，晾干。粗鉀、精鉀分析：在新百萬噸裝置粗鉀、精鉀離心機(jī)和老百萬噸裝置粗鉀帶機(jī)取樣，用無水乙醇進(jìn)行置換洗滌，然后用試驗(yàn)真空泵進(jìn)行抽濾，晾干，篩分。

從表1物料組分粒徑分布分析可知：(1)原礦綜合樣中氯化鈉含量較高為23.7%，而且粒徑d≥0.4 mm的占56.9% (氯化鈉含量為20.96%)，說明原礦中含氯化鈉的大顆粒光鹵石占的比例較大，即存在大顆粒高鈉光鹵石礦，d≥0.4 mm的光鹵石礦在浮選工序中的浮選效果會(huì)降低(浮選的最佳粒度的粒徑為d≤0.4 mm)。目前原礦光鹵石中d≥0.4 mm的比例占55%以上，浮選效率很低，這是導(dǎo)致后系統(tǒng)中氯化鈉含量較高的原因之一。

(2)經(jīng)浮選工序后，低鈉光鹵石綜合樣中氯化鈉含量也都較高為17.42%，而且粒徑d≥0.4 mm占51.14% (氯化鈉含量為17.12%)，說明經(jīng)過浮選工序后低鈉光鹵石中仍然有一半比例的高鈉光鹵石礦，這是導(dǎo)致后系統(tǒng)中氯化鈉含量較高、浮選效果降低的原因之一。

(3)低鈉光鹵石中經(jīng)過冷結(jié)晶工序后形成粗鉀，對(duì)粗鉀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)粒徑d≥0.4 mm光鹵石所占比例為12.76%(氯化鈉含量為19.8%)，MgCl2含量為9.2%，為了精鉀品位，此時(shí)的氯化鈉和MgCl2需要在再漿洗滌工序中進(jìn)行除去，但是如此高比例的氯化鈉和MgCl2雜質(zhì)再漿洗滌時(shí)加入的淡水量更多，由于KCl極易溶于水，所以，再漿洗滌時(shí)加入過多的水會(huì)造成大量KCl損失浪費(fèi)，過少的水導(dǎo)致精鉀品位降低，這也是產(chǎn)量和品位成反比的原因。

4 結(jié)論

綜合分析，由于原礦中氯化鈉含量較高和d≥0.4 mm的高鈉光鹵石顆粒粒徑所占比例較高的原因，導(dǎo)致浮選工序?qū)@一粒徑分布區(qū)間的高鈉光鹵石很難去除，進(jìn)入下一工序后，隨著結(jié)晶器工序分解淡水的加入，部分高鈉光鹵石礦分解在系統(tǒng)中，在粗鉀中粒徑d≥0.4 mm高鈉光鹵石所占比例下降，但氯化鈉含量較高，結(jié)晶器只能除去MgCl2，而無法除去氯化鈉，最終導(dǎo)致成品KCl的品位不穩(wěn)，光鹵石中的氯化鈉粒度的大小是影響浮選效果和氯化鉀收率。