專利名稱：一種地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬無(wú)機(jī)鹽工業(yè)領(lǐng)域，特別涉及一種地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)鉀鹽資源嚴(yán)重匱乏，現(xiàn)已探明地質(zhì)儲(chǔ)量約10億噸。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，鉀肥基礎(chǔ)需求量約700萬(wàn)噸，是全球第二大消費(fèi)國(guó)和第二大進(jìn)口國(guó)。農(nóng)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，為了保證我國(guó)21世紀(jì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全，就必須要確保氮、磷、鉀肥料尤其是鉀肥的穩(wěn)定供應(yīng)，就必須實(shí)施“走出去”的發(fā)展戰(zhàn)略，合作開(kāi)發(fā)周邊國(guó)家的鉀鹽礦產(chǎn)資源，這是解決我國(guó)鉀肥需求、保障未來(lái)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，使國(guó)內(nèi)生產(chǎn)、境外生產(chǎn)和國(guó)際進(jìn)口達(dá)到1:1:1的格局。因此，立足于國(guó)外可溶性固體鉀鹽礦，尋求好的氯化鉀生產(chǎn)方法是很有意義的。老撾具有豐富的鉀鹽礦資源，已探明基礎(chǔ)儲(chǔ)量約100億噸。目前老撾鉀鹽礦正處于資源開(kāi)發(fā)的起步階段，老撾鉀鹽礦床是大型古代地下埋藏可溶性固體鉀鹽礦床，對(duì)其鉀元素的提取技術(shù)，由于有著特殊的自然環(huán)境和環(huán)境保護(hù)要求，老撾鉀鹽礦的開(kāi)發(fā)利用，尚沒(méi)有成熟經(jīng)驗(yàn)可以作為借鑒。國(guó)內(nèi)外固體鉀鹽礦資源分為鉀石鹽礦、光鹵石礦、光鹵石-鉀石鹽混合礦，根據(jù)鉀鹽礦資源的不同特點(diǎn)，主要采用的加工工藝有:化學(xué)浮選法、熱溶冷結(jié)晶法、重介質(zhì)分選法、靜電分選法技術(shù)。鑒于我國(guó)已探明的鉀鹽儲(chǔ)量中，95%的儲(chǔ)量來(lái)自第四紀(jì)鹽湖鹵水礦床，缺少大型可溶性固體鉀鹽礦床，國(guó)內(nèi)在利用古代固體鉀鹽資源生產(chǎn)氯化鉀的技術(shù)相對(duì)薄弱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種技術(shù)可靠、工藝穩(wěn)定、產(chǎn)品純度高、結(jié)晶粒度大、鉀收率高、無(wú)污染物排放的利用地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶法生產(chǎn)氯化鉀的方法。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法，包括下述步驟:
(I)地下埋藏鉀鹽礦原料破碎至粒徑小于IOmm后，在原料礦中加入循環(huán)鉀母液進(jìn)行分解，原料礦:循環(huán)鉀母液的重量比為2.30 2.40:1，室溫下分解時(shí)間15 45分鐘，得到分解料漿；
(2 )將所述步驟(I)所得的分解料漿進(jìn)行篩分分級(jí)，其篩分目數(shù)為16 35目，篩下物經(jīng)過(guò)固液分離，得到含氯化鉀50% 75%粗鉀礦物，得到的篩上物固相氯化鈉直接回填井下；
(3)將所述步驟(2)所得的含氯化鉀50% 75%粗鉀礦物，按粗鉀礦物:循環(huán)母液:水的重量比為1: 1.70 1.80:0.85 1.0，其在90 110°C下進(jìn)行熱溶解，熱溶時(shí)間30 60分鐘，保持熱溶料漿溫度在90 110°C下進(jìn)行熱過(guò)濾分離，去除未溶解的氯化鈉固相后得到含氯化鉀的熱溶解液；
(4)將所述步驟(3)所得的熱溶解液進(jìn)入循環(huán)結(jié)晶器，設(shè)定循環(huán)冷卻的溫度為15 35°C，結(jié)晶出大顆粒氯化鉀，經(jīng)過(guò)固液分離、洗滌、干燥后可得到工業(yè)級(jí)氯化鉀(K2O) >62%，氯化鉀收率> 75%，氯化鉀平均粒度> 0.5mm。所述的固液分離、洗滌得到循環(huán)母液返回到步驟(I)和步驟(3)。所述步驟(I)中的地下埋藏固體鉀鹽礦是以光鹵石礦和伴生石鹽為主，鉀石鹽礦為次，其光鹵石礦質(zhì)量百分比為45 70%，石鹽礦質(zhì)量百分比為30 50%，鉀石鹽礦質(zhì)量百分比為O 5%ο所述步驟(I)和所述步驟(3)中的循環(huán)鉀母液的組成:氯化鉀的質(zhì)量百分比為
9.0 12.0%，氯化鎂的質(zhì)量百分比為2.0 4.0%，氯化鈉的質(zhì)量百分比為16.0 19.0%。所述步驟(2)中的粗鉀礦物的組成:氯化鉀的質(zhì)量百分比為50% 75%，氯化鎂的質(zhì)量百分比為3.0 10.0%，氯化鈉的質(zhì)量百分比為15% 40%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明在制取過(guò)程中不需要任何浮選劑，無(wú)污染物排放，綠色環(huán)保。2、由于本發(fā)明中，分解母液中的鎂被應(yīng)用制鎂產(chǎn)品，固相氯化鈉直接用于回填，因此無(wú)三廢排放，符合環(huán)保要求。3、本發(fā)明中，絕大部分氯化鈉在通過(guò)冷分解步驟后即被篩分分離掉，只有少部分氯化鈉進(jìn)入了熱溶步驟，減少了能耗，對(duì)保證工業(yè)氯化鉀品質(zhì)有利。4、本發(fā)明具有技術(shù)可靠、工藝穩(wěn)定、產(chǎn)品純度高、結(jié)晶粒度大、鉀收率高的顯著優(yōu)點(diǎn)。



:圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以老撾地下埋藏固體鉀鹽礦生產(chǎn)的實(shí)例進(jìn)行詳述。原礦為地下埋藏固體鉀鹽礦鉆探巖心,直徑IOcm,光齒石礦質(zhì)量百分比為45 70%，石鹽礦質(zhì)量百分比為30 50%，鉀石鹽礦質(zhì)量百分比為O 5%。實(shí)施例1
(1)原礦(KCl:13.89% NaCl:49.23% MgCl2:15.50% H2O:21.38%)經(jīng)錘式破碎機(jī)破碎至粒徑小于IOmm后，取原料礦IOOOgJP 428.09g循環(huán)鉀母液在分解槽中進(jìn)行分解，室溫下分解反應(yīng)時(shí)間為15分鐘，得到1428.09g料漿；
(2)料漿進(jìn)行濕篩分，泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩目數(shù)為16目，得到大顆粒固相氯化鈉篩上物470.07g和帶有固相氯化鉀的混合料漿篩下物，篩上物氯化鈉直接回填井下，篩下物經(jīng)抽濾固液分離，得到粗鉀礦物337.06g和分解母液620.96g ；
(3)粗鉀礦物加573.02g循環(huán)鉀母液和239.74g水和30.86g洗滌水在90°C下熱溶，熱溶時(shí)間為45分鐘，最后得到1180.68g料漿，料漿在95°C下進(jìn)行保溫過(guò)濾，得到熱溶出液1125.56g和固相氯化鈉顆粒55.12g，固相氯化鈉直接回填井下；
(4)熱溶出液在85°C時(shí)加入晶種，養(yǎng)晶30分鐘后，調(diào)整程序溫度控制器，按經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化冷卻曲線控制降溫速率進(jìn)行冷卻結(jié)晶，終溫設(shè)定為25°C，達(dá)到終溫養(yǎng)晶30min分鐘，將得到的料漿進(jìn)行固液分離，即得到大顆粒固體氯化鉀產(chǎn)品124.45g和循環(huán)鉀母液1001.Hg,再將循環(huán)鉀母液返回步驟(I)中的分解工序和步驟(3)中的熱溶工序進(jìn)行利用，而氯化鉀用23.92g水淋洗，30.86g淋洗水用于循環(huán)，氯化鉀用烘箱在110°C下干燥I小時(shí)，得到111.70g氯化鉀(KCl:98.71% NaCl:0.93% MgCl2:0.08% H2O:0.28%),回收率79.44%，平均粒度0.5189mm，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)氯化鉀GB6549-2011 I類優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2
(1)原礦(KCl:13.73% NaCl:49.50% MgCl2:15.40% H2O:21.37%)經(jīng)錘式破碎機(jī)破碎至粒徑小于IOmm后,取原料礦IOOOg,加434.78g循環(huán)鉀母液分解槽中進(jìn)行分解,室溫下分解反應(yīng)時(shí)間為30分鐘，得到1434.78g料漿；
(2)料漿進(jìn)行濕篩分，泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩目數(shù)為35目，得到大顆粒固相氯化鈉篩上物540.24g和帶有固相氯化鉀的混合料漿篩下物，篩上物氯化鈉直接回填井下，篩下物經(jīng)抽濾固液分離，得到粗鉀礦物280.78g和分解母液613.77g ；
(3)粗鉀礦物加605.86g循環(huán)鉀母液和244.20g水和28.68g洗滌水在110°C下熱溶，熱溶時(shí)間為30分鐘，得到熱溶出液1162.71g ；
(4)熱溶出液在105°C時(shí)加入晶種，養(yǎng)晶30分鐘后，調(diào)整程序溫度控制器，按經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化冷卻曲線控制降溫速率進(jìn)行冷卻結(jié)晶，終溫設(shè)定為35°C，達(dá)到終溫養(yǎng)晶30min分鐘，將得到的料漿進(jìn)行固液分離，即得到大顆粒固體氯化鉀產(chǎn)品118.88g和循環(huán)鉀母液1040.64g，再將循環(huán)鉀母液返回步驟(I)中的分解工序和步驟(3)中的熱溶工序進(jìn)行利用，而氯化鉀用22.23g水淋洗，28.68g淋洗水用于循環(huán)，氯化鉀用烘箱在105 °C下干燥1.5小時(shí)，得到106.97g氯化鉀(KCl:98.82% NaCl:0.74% MgCl2:0.17% H2O:0.28%),回收率 76.99%，平均粒度0.5045mm，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)氯化鉀GB6549-2011 I類優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
(1)原礦(KCl: 17.94% NaCl:36.26% MgCl2:20.52% H2O:25.28%)經(jīng)錘式破碎機(jī)破碎至粒徑小于IOmm后,取原料礦IOOOg,加416.66g循環(huán)鉀母液在分解槽中進(jìn)行分解,室溫下分解反應(yīng)時(shí)間為45分鐘，得到1416.66g料漿；
(2)料漿進(jìn)行濕篩分，泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩目數(shù)為20目，得到大顆粒固相氯化鈉篩上物371.Slg和帶有固相氯化鉀的混合料漿篩下物，篩上物氯化鈉直接回填井下，篩下物經(jīng)抽濾固液分離，得到粗鉀礦物278.13g和分解母液766.72g ；
(3)粗鉀礦物加623.0lg循環(huán)鉀母液和271.56g水和32.16g洗滌水在100°C下熱溶，熱溶時(shí)間為60分鐘，最后得到1204.86g料漿；
(4)熱溶出液在95°C時(shí)加入晶種，養(yǎng)晶30分鐘后，調(diào)整程序溫度控制器，按經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化冷卻曲線控制降溫速率進(jìn)行冷卻結(jié)晶，終溫設(shè)定為15°C，達(dá)到終溫養(yǎng)晶30min分鐘，將得到的料漿進(jìn)行固液分離，即得到大顆粒固體氯化鉀產(chǎn)品165.19g和循環(huán)鉀母液1039.67g，再將循環(huán)鉀母液返回步驟(I)中的分解工序和步驟(3)中的熱溶工序進(jìn)行利用，而氯化鉀用
24.57g水淋洗，32.16淋洗水用于循環(huán)，氯化鉀用烘箱在100°C下干燥2小時(shí)，得到150.43g氯化鉀(KCl:98.73% NaCl:0.89% MgCl2:0.12% H2O:0.26%),回收率 82.79%,平均粒度
0.5103mm，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)氯化鉀GB6549-2011 I 類優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法，包括下述步驟 (I)地下埋藏鉀鹽礦原料破碎至粒徑小于IOmm后，在原料礦中加入循環(huán)鉀母液進(jìn)行分解，原料礦循環(huán)鉀母液的重量比為2. 30 2. 40:1，室溫下分解時(shí)間15 45分鐘，得到分解料漿； (2 )將所述步驟(I)所得的分解料漿進(jìn)行篩分分級(jí)，其篩分目數(shù)為16 35目，篩下物經(jīng)過(guò)固液分離，得到含氯化鉀50% 75%粗鉀礦物，得到的篩上物固相氯化鈉直接回填井下； (3)將所述步驟(2)所得的含氯化鉀50% 75%粗鉀礦物，按粗鉀礦物循環(huán)母液水的重量比為I: I. 70 I. 80:0. 85 I. 0，其在90 110°C下進(jìn)行熱溶解，熱溶時(shí)間30 60分鐘，保持熱溶料漿溫度在90 110°C下進(jìn)行熱過(guò)濾分離，去除未溶解的氯化鈉固相后得到含氯化鉀的熱溶解液； (4)將所述步驟(3)所得的熱溶解液進(jìn)入循環(huán)結(jié)晶器，設(shè)定循環(huán)冷卻的溫度為15 35°C，結(jié)晶出大顆粒氯化鉀，經(jīng)過(guò)固液分離、洗滌、干燥后可得到工業(yè)級(jí)氯化鉀(K2O) > 62%，氯化鉀收率> 75%，氯化鉀平均粒度> O. 5mm ； 所述的固液分離、洗滌得到循環(huán)母液返回到步驟(I)和步驟(3)。
2.權(quán)利要求I所述的一種地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法，其特征在于所述步驟(I)中的地下埋藏固體鉀鹽礦是以光鹵石礦和伴生石鹽為主，鉀石鹽礦為次，其光鹵石礦質(zhì)量百分比為45 70%，石鹽礦質(zhì)量百分比為30 50%，鉀石鹽礦質(zhì)量百分比為O 5%ο
3.權(quán)利要求I所述的一種地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法，其特征在于所述步驟(I)和所述步驟(3)中的循環(huán)鉀母液的組成氯化鉀的質(zhì)量百分比為.9. O 12. 0%，氯化鎂的質(zhì)量百分比為2. O 4. 0%，氯化鈉的質(zhì)量百分比為16. O 19. 0%。
4.權(quán)利要求I所述的一種地下埋藏固體鉀鹽礦熱溶結(jié)晶生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法，其特征在于所述步驟(2)中的粗鉀礦物的組成氯化鉀的質(zhì)量百分比為50% 75%，氯化鎂的質(zhì)量百分比為3. O 10. 0%，氯化鈉的質(zhì)量百分比為15% 40%。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工礦物加工范疇，特別涉及地下埋藏固體鉀鹽礦的熱溶結(jié)晶法生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法。該方法將地下埋藏固體鉀鹽礦破碎至粒徑小于10mm，加循環(huán)鉀母液分解鉀鹽礦，分解料漿經(jīng)篩分，篩上物為大顆粒氯化鈉拋出；篩下物經(jīng)固液分離，得到含氯化鉀的粗鉀礦物后，加循環(huán)鉀母液和水熱溶，熱溶料漿進(jìn)行保溫過(guò)濾除去固相氯化鈉；將熱溶液循環(huán)冷卻，結(jié)晶出大顆粒氯化鉀經(jīng)固液分離、洗滌、干燥后可得到工業(yè)級(jí)氯化鉀。本發(fā)明是針對(duì)地下埋藏固體鉀鹽礦的分解分級(jí)特性，采用熱溶結(jié)晶法生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀的方法，具有技術(shù)可靠、工藝穩(wěn)定、產(chǎn)品純度高、粒度大、鉀收率高、無(wú)污染物排放的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01D3/08GK103253685SQ20131006626
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者曾波, 王國(guó)棟, 李驥, 樂(lè)有貴 申請(qǐng)人:云南省化工研究院, 云天化集團(tuán)有限責(zé)任公司