钾盐的选矿与加工

(一) 可溶性钾盐矿的选矿及加工技术

制取氯化钾的主要矿物是钾石盐和光卤石。钾石盐成分单一、溶解度高、选矿工艺最简单。光卤石的选矿工艺则较复杂，必须先除去光卤石中的氯化镁，获得钾石盐后进一步加工。硫酸盐矿石的加工更复杂，除一般的选矿方法外，还需一定的化学反应，才能制取硫酸钾。

钾盐矿的选矿加工方法，氯化物型矿石通常有：热溶法、浮选法、静电法、重力法、冷分解法及冷分解-浮选联合法等。各种方法的基本原理为：

热溶法是利用钾石盐和石盐在不同温度下，水溶液中具有不同的溶解度而进行分离。其方法是将钾石盐与其他盐类矿物的共饱和溶液加热到某一温度，钾石盐全部进入溶液，而石盐的溶解度基本不变，以固相残渣而分离，然后将溶液冷却析出氯化钾。

浮选法是利用钾石盐与石盐表面润湿性差异进行分选。方法是把捕收剂、起泡剂、催化剂和介质调整剂放入饱和溶液中，使氯化钾表面形成一层薄膜与溶液隔离，当小空气泡通过时，氯化钾颗粒即吸附在气泡上，气泡把氯化钾晶体带到浮选槽顶部，经刮板刮出泡沫，过滤、干燥即为成品。

静电法是利用钾石盐和其他伴生盐类矿物加热、冷却及其他方法处理后表面带电性质的差异进行分选。分选前将物料加热到300～700℃，然后冷却到100～200℃，或用专门的调整剂处理，有选择地改变矿物表面的带电性质，从而达到分选的目的。

重介质法(或称重力法)：利用钾盐和其他盐类矿物密度的不同，在特定介质中分离。其方法是选择一种介于钾石盐和石盐密度之间的悬浮溶液，在此溶液中使石盐下沉，钾石盐上浮，达到分选的目的。

冷分解-浮选联合法：是上述两种方法的结合。先将分解光卤石的料浆过滤，分离掉母液，得到近似钾石盐的粗钾，其中的氯化钾是刚从光卤石中分离出来的，具有新生态表面，加入一定量的水，经浮选、脱水、干燥得成品。

典型选矿实例如下：

1.云南勐野井钾盐矿选矿工艺

勐野井钾盐矿，是一个钾石盐和石盐密切共生的矿床，主要含钾矿物为钾石盐，其次为光卤石。该矿现有小型选矿厂采用浮选法，年处理矿石2.4万t。入选矿石主要是青灰色类型钾石盐。原矿含KCl一般为10%～25%，含NaCl一般为60%～80%，含水不溶物3%～8%;原矿最大粒度300 mm，含水量3%～6%。浮选工艺原则流程见下图。

2.青海察尔汗盐湖卤水选矿工艺

青海钾肥厂，一选厂年产氯化钾肥料约4万t，二选厂年产氯化钾肥料20万t，二者均采用光卤石冷分解-浮选联合法工艺生产氯化钾。将含钾卤水泵入盐田，经日晒生产光卤石矿，然后加水分解，再浮选洗涤出产品(图4.9.5)。盐田光卤石矿的化学组成：KCl>16%、NaCl<26.25%、MgCl2<25.95%、CaSO4<0.5%、水不溶物0.2%、游离水<2%。

近年来，随着钾盐生产实践，化学工业部化工矿山设计研究院新开发了两个新工艺：

(1)兑卤脱钠控速分解法将K+、Na+、Mg2+/Cl-、H2O四元体系的卤水，泵入盐田，日晒蒸发，在结晶出含钾矿物光卤石之前将浓度大大提高了的卤水(相当于相图共饱线E点组成)送到加工厂与老卤(相当于相图共饱线F点组成)相兑，NaCl在兑卤瞬间就从卤水中以极细的颗粒结晶出来，同时卤水中的钾以光卤石晶体形式从卤水中结晶出来，但颗粒较粗大。细粒氯化钠很容易地从溢流中排除，剩余的部分是含少量氯化钠的光卤石(低钠光卤石)。向低钠光卤石加水,控制光卤石分解速度,使其中大部分氯化镁溶于水排掉,就得到了最终产品氯化钾(氯化钾含量可达98%)。如需提高纯度，再加淡水清洗即可。

图2青海钾肥厂光卤石冷分解—浮选联合法制取氯化钾工艺流程

1995年已建成两个万吨级生产装置。生产出优质氯化钾产品，其中间产品低钠光卤石已被用作电解金属镁的原料。该工艺流程不仅可获得高品质的氯化钾产品，而且节省了盐田面积，免去光卤石的采收过程，缩短了生产周期，设备可全部国产化。

(2)盐田光卤石溶解重结晶制取氯化钾：将原卤泵入钠盐池，经蒸发浓缩至光卤石时，再泵入兑卤池，同时泵入老卤兑卤，兑卤后析出的光卤石沉淀，达到一定厚度时(30～50 cm)停止兑卤，疏干池内卤水，加入淡水溶解光卤石，当接近饱和时，泵入钾盐池进行蒸发浓缩析出KCl，采收KCl经脱水、干燥得到钾盐产品;钾盐池卤水NaCl达到饱和时，排回钠盐池进行再循环生产。兑卤池析出光卤石后的卤水排入二段光卤石池，经蒸发浓缩析出二段光卤石，排放一部分终点卤水，另一部分排入老卤池兑卤和调节钠盐池卤水。二段光卤石池析出的光卤石，排干表面水后，加入淡水进行溶解，溶解液排回钠盐池供循环生产。

该工艺为中间试验规模，已运转数年。优点在于它全部利用盐田完成氯化钾生产的全过程，节省了选矿车间的设备;缺点是卤水的水质及生产过程，全部露天进行，受气候影响较大。

3.四川渠县农乐杂卤石矿生产工艺

将矿粉加入焙烧炉用烟道气加热焙烧后，粉尘经一级旋风分离器收尘回收，再经水洗塔循环水回收，尾气放空。将焙烧好的熟料加入已放好的循环液的溶液罐中溶出，30min后，料浆进入密压机中过滤与洗涤，洗涤甩干后的石膏渣取样后用水冲洗排放，石膏渣待自然脱水后送到制砖车间制砖或排放。滤液通过精滤泵入双效真空蒸发器内真空浓缩，当比重达到工艺要求后，放入结晶罐内冷却结晶，产品经离心甩干后立即包装，结晶后母液打入双效蒸发器内与新补充滤液继续蒸发浓缩。

该工艺是一个杂卤石制高浓度钾镁肥2 000 t/a中试开发科研项目。利用K2O含量为5%左右的杂卤石，K2O溶出率达90%以上。

(二) 不溶性含钾资源的综合利用

含钾的铝硅酸盐以及富钾岩石在我国分布十分广泛，储量巨大。为了开辟钾肥资源矿产资源，从含钾铝硅酸盐及富钾岩石中提取钾肥，开展了大量的工作，虽然目前尚处于扩大试验和推广阶段，但已有了良好的开端。已试验成功的范例有浙江平阳明矾石矿综合利用生产硫酸钾工艺、山西省闻喜县钾长石综合利用生产钾肥、碳酸钾和水泥工艺，以及云南个旧霞石综合利用生产碳酸钾工艺等。