鉀鎂肥副產(chǎn)尾鹽回收技術(shù)研究

于雪峰，屈小榮,孟 浩，4

(1.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木 816000；2.國(guó)家鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，青海 格爾木 816000；3.青海省鹽湖資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海 格爾木 816000；4.青海鹽湖工業(yè)股份有限公司鉀肥分公司，青海 格爾木 816000)

我國(guó)柴達(dá)木盆地有眾多鹽湖，其中，硫酸鎂亞型鹽湖在數(shù)量和資源方面占有重要比例。硫酸鎂亞型鹽湖一般生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是硫酸鉀鎂肥(軟鉀鎂礬)。硫酸鉀鎂肥的生產(chǎn)原料——鉀混鹽，是由硫酸鎂亞型鹽湖鹵水經(jīng)過蒸發(fā)灘曬制得。生產(chǎn)鉀混鹽具有時(shí)間周期長(zhǎng)、受外界因素影響較大(溫度、降水量等)、原料投資相對(duì)較高等特點(diǎn)。鑒于以上原因，所以，在生產(chǎn)過程中要盡可能提高原料利用率，以降低生產(chǎn)成本。

1 試驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x

由鹽田鹵水曬1 m3的鉀混鹽，大約需要12 m3的鹵水(滲漏量以0計(jì))，而且鉀混鹽中含鉀量一般在7%～8%左右，硫酸根一般在17%～20%左右。目前生產(chǎn)車間所排放的尾鹽中含鉀一般在3%左右(見表1)，硫酸根一般在7%左右，也就是說鉀鎂肥副產(chǎn)的尾鹽中有大量的鉀沒有得到回收利用。經(jīng)過進(jìn)行的一系列相關(guān)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些尾鹽有非?？捎^的再利用價(jià)值。

2 試驗(yàn)原理

由于鈉鹽田鹵水中只有氯化鈉達(dá)到過飽和狀態(tài)，而鉀、鎂和硫酸根還沒有達(dá)到飽和，所以，提高鹵水中鉀、鎂和硫酸根含量的方法有兩種：

(1)蒸發(fā)濃縮，此方法受外界因素影響較大，比如溫度和降水量等。

(2)加相應(yīng)溶質(zhì)以提高其在鹵水中的含量。而車間所排放的尾鹽中恰好就含有鉀、鎂和硫酸根這三種成分。

圖五元水鹽體系相圖Fig.1 Phase diagram of K+, Na+, Mg2+∥Cl-, five element water salt system

圖相圖局部放大圖Fig.2 Partial enlarged diagram of K+, Na+、Mg2+∥Cl-、 注：圖中1、2、3、4、5點(diǎn)為不同組分的原鹵水在相圖中的系統(tǒng)點(diǎn)。1′、2′、3′、4′、5′點(diǎn)為相應(yīng)鹵水加入尾鹽后，根據(jù)相圖理論推算的系統(tǒng)變化點(diǎn)，1＂、2＂、3＂、4＂、5＂點(diǎn)為相應(yīng)鹵水加入尾鹽后，實(shí)際化驗(yàn)分析的鹵水系統(tǒng)點(diǎn)。

3 試驗(yàn)方法

根據(jù)研究思路，取一定量同成分尾鹽(50 g或100 g)與五組不同組分原鹵水，做5組試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。每組試驗(yàn)均攪拌30 min，盡可能地使尾鹽中有益組分完全溶解，然后取其液體進(jìn)行分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1～表5。

表1 試驗(yàn)1數(shù)據(jù)表Tab.1 Data sheet of Test 1

表2 試驗(yàn)2數(shù)據(jù)表Tab.2 Data sheet of Test 2

表3 試驗(yàn)3數(shù)據(jù)表Tab.3 Data sheet of Test 3

表4 試驗(yàn)4數(shù)據(jù)表Tab.4 Data sheet of Test 4

表5 試驗(yàn)5數(shù)據(jù)表Tab.5 Data sheet of Test 5

4 結(jié)果分析

圖3 各組試驗(yàn)鹵水離子濃度增加量變化Fig.3 Change of brine ion concentration increase in each group

(2)結(jié)合相圖分析可以看出，不同試驗(yàn)組的原鹵水，雖然在相圖中系統(tǒng)點(diǎn)位置不同，但在尾鹽中鎂、鉀組分溶于鹵水后，鹵水組分有了變化，在相圖中鹵水系統(tǒng)點(diǎn)位置有了較大移動(dòng)，均向遠(yuǎn)離C點(diǎn)方向移動(dòng)。

圖4 各組試驗(yàn)鹵水離子濃度提升率變化Fig.4 Change of brine ion concentration increase in each group

(4)由于尾鹽中Mg2+與K+的比例較低，所以加入尾鹽可以對(duì)鹵水中兩離子的比例起到一定的調(diào)節(jié)作用。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，加尾鹽后鹵水中的Mg2+含量比同期鹵水中含量低4 g/L～10 g/L，所以當(dāng)此鹵水變?yōu)槔消u時(shí)，可以為后續(xù)生產(chǎn)碳酸鋰節(jié)省一筆除鎂成本(后續(xù)生產(chǎn)碳酸鋰時(shí)，需要對(duì)鹵水中的鎂進(jìn)行降除)。

(5)由相圖可以看出，加一定量的尾鹽后，鹵水組成的理論點(diǎn)和實(shí)際點(diǎn)雖然沒有完全重合(因?qū)嶋H化驗(yàn)分析誤差)，但大致變化方向一致。在加入尾鹽后，鹵水組成點(diǎn)向相圖左上方移動(dòng)。這樣的鹵水對(duì)后續(xù)曬礦非常有利，既提高了鉀混鹽礦的質(zhì)量，又增加了鉀混鹽礦的產(chǎn)量。實(shí)際需要加尾鹽的量，要盡可能結(jié)合相圖，這樣才能最大限度的利用好尾鹽。

(7)尾鹽中有益組分得到回收再利用，既增加了鹽田原礦和產(chǎn)品產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)增加可觀的經(jīng)濟(jì)收益，也有效提高了資源的利用率。