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    鉀鎂肥副產(chǎn)尾鹽回收技術(shù)研究

    2020-12-24 03:11:10于雪峰屈小榮
    鹽科學(xué)與化工 2020年12期
    關(guān)鍵詞:格爾木硫酸根鹽湖

    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。

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