專利名稱：固體礦溶浸開采——多元結(jié)晶制取氯化鉀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從固體鉀鹽礦物中直接生產(chǎn)氯化鉀的方法，屬于固體礦物溶解開采及加工技術(shù)領(lǐng)域。
目前，國內(nèi)外對固體鉀鹽礦的開采有包括地下開采和露天開采的固相開采法，而液相開采則包括全溶解和選擇性溶解兩種開采法。固相開采雖然生產(chǎn)能力大，工效高，回采成本低，便于使用大型設(shè)備作業(yè)，但基建投資和礦石開采量大，礦石損失率和貧化率較高，地表及其植被破壞嚴(yán)重，而且在開采過程中，雜質(zhì)礦物也隨有用礦物一起被開采出來，不僅對環(huán)境造成污染和破壞，而且增加后序加工量和加工難度，因此，不適宜開采低品位的鉀鹽礦。液相開采雖然基建投資小，開采成本低，有用礦物回收率高，廢石產(chǎn)出量少，開采安全性高，環(huán)境污染小，占地面積小，對地表及其植被破壞小，但由于現(xiàn)有的液相開采大多用淡水作為溶劑，在采出氯化鉀的同時，仍然要采出大量的氯化鎂和氯化鈉，這對富含氯化鎂的老撾光鹵石礦來說，不僅開采難度大，而且經(jīng)濟(jì)效益低，尤其對環(huán)保要求較嚴(yán)的湄公河流域可謂一個難題。
本發(fā)明的目的在于提供一種投資小，成本低，回收率高，不污染環(huán)境，不破壞地表及其植被的選擇性溶浸開采-多元結(jié)晶方法。
本發(fā)明利用光鹵石加工過程中產(chǎn)生的廢液、廢鹽、廢水作為溶浸液，進(jìn)行選擇性溶浸開采，以便在不采出氯化鈉和氯化鎂的同時，只從固體鉀鹽礦石中采出富含氯化鉀的鹵液，并直接通過結(jié)晶工藝一步獲取高品質(zhì)氯化鉀。
本發(fā)明通過下列工藝步驟實(shí)現(xiàn)它包括選擇性溶浸開采，以及將開采出來的富鉀鹵水蒸發(fā)結(jié)晶，其特征在于選擇性溶浸開采所用的溶浸液由下列重量百分比的化學(xué)組分組成氯化鉀 ≤0.4％氯化鈉 1.8-2％氯化鎂 24.5-26％
余量為廢鹽液及水；溶浸液溫度25-60℃；溶浸壓力孔深每下降1米，所需要表面壓力為0.115kg/cm2；溶浸液出鹵量200-450m3/小時；開采出來的富鉀鹵液直接經(jīng)下列結(jié)晶工藝步驟1、在30-145℃溫度條件下，進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，蒸發(fā)水返回溶浸液池；結(jié)晶析出物經(jīng)分離得含氯化鈉的高溫鹽和析鹽母液，高溫鹽返回溶浸池；2、在20-40℃溫度條件下，將上述析鹽母液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，析出低鈉光鹵石，分離出低鈉光鹵石后，得到主要成分為氯化鎂的老鹵；3、在15-40℃溫度條件下，按下列重量比投料光鹵石∶水∶循環(huán)母液＝1∶0.5∶4-6，進(jìn)行控速分解結(jié)晶，控制攪拌速度50-100rpm，結(jié)晶反應(yīng)時間60-90分鐘，分離出粗鉀后，得分解母液；4、將2步驟的老鹵和3步驟的分解母液進(jìn)行兌鹵結(jié)晶，控制攪拌速度100-300rpm，反應(yīng)時間30-70分鐘，兌鹵比M25∶F＝1∶2，結(jié)晶得光鹵石料漿和兌鹵母液，兌鹵母液返回溶浸池，光鹵石料漿再返回3步驟進(jìn)行控速分解結(jié)晶出粗鉀；5、將返回溶浸池的蒸發(fā)水、高溫鹽、兌鹵母液配制成溶浸液后回注到礦體中進(jìn)行選擇性開采。
所述溶浸液流速和流量要根據(jù)溶浸時間、溫度、采鹵量等指標(biāo)確定；所述溶浸液出鹵量則根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模確定；所述溶浸時間根據(jù)溶浸液溫度、壓力、礦物成分、溶浸液成分確定，本發(fā)明的溶浸時間4-10小時；溶浸液流速 150-250ml/分鐘；溶浸液流量 0.8-1.2m3/小時；溶浸液出鹵量200-450m3/小時。
所述結(jié)晶出的粗鉀在洗滌槽中，按粗鉀∶淡水＝1∶0.3，加水進(jìn)行洗滌，分離固、液相后，得優(yōu)質(zhì)氯化鉀，洗滌后的水返回富鉀鹵水循環(huán)使用。
洗滌中的加水量按下列計算公式得出W2=Q2×{(M2-M2′)+(M3-M3′)0.296-0.0006(t2-15)-N2}]]>式中W2粗鉀洗滌實(shí)際用水量(噸)Q2粗鉀重量(噸)M2粗鉀含氯化鈉量(噸/噸)M2精鉀中氯化鈉充許含量(噸/噸)M3粗鉀含氯化鎂量(噸/噸)M3精鉀中氯化鎂充許含量(噸/噸)t2洗滌溫度(℃)N2粗鉀含水量(噸/噸)。
所述控速分解結(jié)晶用水量按下列公式進(jìn)行計算W1=Q1×(M10.3541+0.00085t1-N1)]]>式中W1光鹵石分解實(shí)際用水量(噸)Q1光鹵石重量(噸)M1光鹵石中氯化鎂含量(噸/噸)N1光鹵石中含水量(噸/噸)T1分解過程的分離溫度(℃)。
所述冷卻結(jié)晶分為一段冷卻，二段冷卻，所用設(shè)備為兩級真空結(jié)晶器，并輔以冷析結(jié)晶、空氣冷卻等自然冷卻手段。
所述蒸發(fā)結(jié)晶采用以多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)為主，太陽能加熱為輔的加熱方式。
所述溶浸開采中，溶浸液各成分的要求是KCl含量越低，則采出的富鉀鹵水中KCl量就越多，效益越高；NaCl含量應(yīng)保持飽和或近飽和，以便不采出或少采出NaCl；MgCl2含量應(yīng)接近KCl、NaCl及KCl·MgCl2·6H2O三鹽共飽和點(diǎn)時的MgCl2量，以便有效控制MgCl2采出量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果1、用本發(fā)明配制的溶浸液進(jìn)行選擇性溶浸開采固體鉀鹽礦，使有用的氯化鉀礦物溶解進(jìn)入液相得富鉀鹵液而被采出，且氯化鉀采收率較高，成本較低。而不需要的雜質(zhì)礦物則原地留下，既不產(chǎn)生廢液和廢物，又不破壞地表及其植被，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)生態(tài)環(huán)境；2、通過多元結(jié)晶工藝的有機(jī)與巧妙組合，不僅可充分發(fā)揮各種結(jié)晶工藝的特色與優(yōu)勢，而且可反復(fù)回收有價的氯化鉀，并獲得便于深加工的高品質(zhì)、粗粒度氯化鉀產(chǎn)品，有效提高產(chǎn)品得率，降低能耗；3、結(jié)晶過程產(chǎn)生的鹽液再配制成溶浸液回注礦體循環(huán)開采，而廢水則返回富鉀鹵液循環(huán)使用，從而不排放任何廢水和廢物，在不污染環(huán)境的同時，有效降低了生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明之工藝流程圖。
下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳述。
實(shí)施例以老撾萬象鉀鹽礦的礦石為原料，其生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)10萬噸氯化鉀。礦石主要化學(xué)成分KCl 7.61-22.26％，平均15.70％，MgCl20.53-28.36％，平均21.48％，NaCl 20-30％，Br 0.2-0.3％。
礦物組成主要為光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)、鉀石鹽(KCl、NaCl)、水氯鎂石(MgCl2·6H2O)、少量溢晶石(CaCl2·MgCl2·12H2O)。
采用雙井溶浸法開采，在首采區(qū)布置中心孔225mm鉆井兩對(4口)，以構(gòu)成一個生產(chǎn)單元1、溶浸開采過程工藝條件溶浸液化學(xué)組分(重量百分比)氯化鉀0.1％氯化鈉2％氯化鎂25％
余量為廢鹽液及水；溶浸液溫度45℃；溶浸液流量5m3/分鐘；溶浸時間6小時；溶浸壓力孔深每下降1米，所需要表面壓力為0.115kg/cm2，按300m孔深計，為34.7Kg/cm2；溶浸液出鹵量300m3/小時；浸出液(富鉀鹵液)化學(xué)成分KCl 4.18％，MgCl226.6％，NaCl 2％；2、結(jié)晶步驟2.1、將采出的富鉀鹵液送入多效蒸發(fā)器，采用四效強(qiáng)制循環(huán)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，其工藝參數(shù)見表1，其溫度為100℃，蒸發(fā)水返回溶浸液池；結(jié)晶析出物經(jīng)沉降、離心分離后，得含氯化鈉的高溫鹽和析鹽母液，高溫鹽返回溶浸池配制溶浸液，析鹽母液送去冷卻結(jié)晶；2.2、在30℃溫度條件下進(jìn)行冷卻結(jié)晶，將析鹽母液送入兩級真空冷卻結(jié)晶器中，冷卻、降溫，用地下水作冷卻劑，冷卻結(jié)晶工藝參數(shù)見表2、表3，冷析低鈉光鹵石成分KCl/NaCl≥5％，NaCl≤5％，分離出低鈉光鹵石后的老鹵成分是；MgCl2≥34.5％；2.3、在15-40℃、常壓下進(jìn)行控速分解結(jié)晶，按投料配比為光鹵石∶水∶循環(huán)母液＝1∶0.5∶5，均速將光鹵石加入分解結(jié)晶反應(yīng)器，控制攪拌速度80rpm，結(jié)晶反應(yīng)時間80分鐘，結(jié)晶析出粗鉀，用離心分離器分離出粗鉀后，得分解母液，粗鉀成分為KCl≥84％，NaCl 5％，MgCl23.6％，平均粒度0.5mm，分解母液成分為KCl 3％，NaCl 2.3％，MgCl224.5％，控速分解結(jié)晶工藝參數(shù)見表4；2.4、將2步驟的老鹵和3步驟的分解母液均速加入兌鹵結(jié)晶器中進(jìn)行兌鹵結(jié)晶，控制攪拌速度200rpm，反應(yīng)時間50分鐘，兌鹵比M25∶F＝1∶2，進(jìn)一步將老鹵和分解母液中的氯化鉀成分結(jié)晶析出，得光鹵石料漿和兌鹵母液，光鹵石成分為KCl/NaCl≥4％，NaCl≤5％，平均粒徑0.7mm，兌鹵母液成分為KCl 0.2％，NaCl 0.7％，MgCl231％，兌鹵母液返回溶浸池配制溶浸液，兌鹵光鹵石送3步驟進(jìn)行控速分解結(jié)晶出粗鉀，兌鹵工藝參數(shù)見表5；2.5、將返回溶浸池的蒸發(fā)水、高溫鹽、兌鹵母液用于配制成溶浸液后回注到礦體中進(jìn)行選擇性開采；2.6、結(jié)晶出的粗鉀在洗滌槽中，按粗鉀∶淡水＝1∶0.3，加水進(jìn)行洗滌，分離固、液相后，得優(yōu)質(zhì)氯化鉀，其產(chǎn)品成分為KCl 98％，NaCl 1％，MgCl20.3％，平均粒徑0.35mm，洗滌后的水返回富鉀鹵水循環(huán)使用，粗鉀洗滌工藝參數(shù)見表6。
表1四效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)設(shè)計參數(shù)
表2一段光鹵石冷卻結(jié)晶設(shè)計參數(shù)
表3 二段低溫鹽冷卻結(jié)晶設(shè)計參數(shù)
表4控速分解結(jié)晶工藝主要設(shè)計參數(shù)
表5 兌鹵結(jié)晶工藝主要設(shè)計參數(shù)
表6粗鉀洗滌工藝主要設(shè)計參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種固體礦溶浸開采-多元結(jié)晶制取氯化鉀的方法，它包括選擇性溶浸開采，以及將開采出來的富鉀鹵水蒸發(fā)結(jié)晶，其特征在于選擇性溶浸開采所用的溶浸液由下列重量百分比的化學(xué)組分組成氯化鉀 ≤0.4％氯化鈉 1.8-2％氯化鎂 24.5-26％余量為廢鹽液及水；溶浸液溫度25-60℃；溶浸壓力孔深每下降1米，所需要表面壓力為0.115kg/cm2；溶浸液出鹵量200-450m3/小時；開采出來的富鉀鹵液直接經(jīng)下列結(jié)晶工藝步驟A、在30-145℃溫度條件下，進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，蒸發(fā)水返回溶浸液池；結(jié)晶析出物經(jīng)分離得含氯化鈉的高溫鹽和析鹽母液，高溫鹽返回溶浸池；B、在20-40℃溫度條件下，將上述析鹽母液進(jìn)行冷卻結(jié)晶，析出低鈉光鹵石，分離出低鈉光鹵石后，得到主要成分為氯化鎂的老鹵；C、在15-40℃溫度條件下，按下列重量比投料光鹵石∶水∶循環(huán)母液＝1∶0.5∶4-6，進(jìn)行控速分解結(jié)晶，控制攪拌速度50-100rpm，結(jié)晶反應(yīng)時間60-90分鐘，分離出粗鉀后，得分解母液；D、將2步驟的老鹵和3步驟的分解母液進(jìn)行兌鹵結(jié)晶，控制攪拌速度100-300rpm，反應(yīng)時間30-70分鐘，兌鹵比M25∶F＝1∶2，結(jié)晶得光鹵石料漿和兌鹵母液，兌鹵母液返回溶浸池，光鹵石料漿再返回3步驟進(jìn)行控速分解結(jié)晶出粗鉀；E、將返回溶浸池的蒸發(fā)水、高溫鹽、兌鹵母液配制成溶浸液后回注到礦體中進(jìn)行選擇性開采。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述溶浸時間、溶浸液流速和流量、溶浸液出鹵量為溶浸時間4-10小時；溶浸液流速 150-250ml/分鐘；溶浸液流量 0.8-1.2m3/小時；溶浸液出鹵量200-450m3/小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述結(jié)晶出的粗鉀在洗滌槽中，按粗鉀∶淡水＝1∶0.3，加水進(jìn)行洗滌，分離固、液相后，得優(yōu)質(zhì)氯化鉀，洗滌后的水返回富鉀鹵水循環(huán)使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述冷卻結(jié)晶分為一段冷卻，二段冷卻，所用設(shè)備為兩級真空結(jié)晶器，并輔以冷析結(jié)晶、空氣冷卻的自然冷卻手段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述蒸發(fā)結(jié)晶采用以多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)為主，太陽能加熱為輔的加熱方式。
全文摘要
本發(fā)明提供一種固體礦溶浸開采——多元結(jié)晶制取氯化鉀的方法。利用光鹵石加工過程中產(chǎn)生的廢液、廢鹽、廢水作為溶浸液，進(jìn)行選擇性溶浸開采，以便在不采出氯化鈉和氯化鎂的同時，只從固體鉀鹽礦石中采出富含氯化鉀的鹵液，并直接通過結(jié)晶工藝一步獲取高品質(zhì)氯化鉀，同時用結(jié)晶過程的廢液配成溶浸液回注礦體循環(huán)開采，廢水則循環(huán)使用，不排放任何廢水和廢物，因此不污染環(huán)境、不破壞地表及其植被，并有效降低生產(chǎn)成本。通過多元結(jié)晶工藝的有機(jī)與巧妙組合，在充分發(fā)揮各種結(jié)晶工藝的特色與優(yōu)勢的同時，能反復(fù)回收有價的氯化鉀，獲得便于深加工的高品質(zhì)、粗粒度氯化鉀產(chǎn)品，有效提高產(chǎn)品得率，降低能耗。
文檔編號C01D3/06GK1490246SQ0213391
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月15日
發(fā)明者程忠, 李曉明, 程 忠 申請人:李曉明, 程忠