本發(fā)明涉及一種含鉀礦物制備硫酸鉀和鉀鎂肥的工藝，具體涉及一種用難溶性雜鹵石制備硫酸鉀和鉀鎂肥的工藝。

背景技術(shù)：

雜鹵石（K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O），是一種難溶性鉀礦，廣泛分布在硫酸鹽型鉀礦中，其理論含鉀量（K₂O）達(dá)到15.6%，是一種重要的潛在鉀礦資源。世界雜鹵石資源量十分豐富，研究雜鹵石的開發(fā)利用技術(shù)，對于緩解世界鉀礦資源形勢，改善鉀鹽工業(yè)現(xiàn)狀，提高戰(zhàn)略資源儲備具有重大的意義。

由于雜鹵石的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，水溶性較差，需經(jīng)過一定的處理才能溶出其中的鉀和鎂，含有K⁺和Mg²⁺的溶液多被用來制備硫酸鉀或鉀鎂肥，已經(jīng)有一些文獻(xiàn)報(bào)道利用雜鹵石制備硫酸鉀或鉀鎂肥的方法，但用雜鹵石制備硫酸鉀，不僅工藝復(fù)雜，而且K⁺利用率低，而用雜鹵石制備鉀鎂肥，雖然K⁺利用率高，但經(jīng)濟(jì)效益較差。

文獻(xiàn)中報(bào)道的雜鹵石都不含氯化鈉或者氯化鈉含量較低，而雜鹵石礦多與石鹽伴生，有些地區(qū)的雜鹵石氯化鈉含量較高，為了保證產(chǎn)品的純度，還需要解決氯化鈉雜質(zhì)的去除問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有效去除雜鹵石中的氯化鈉雜質(zhì)、K⁺浸取率和利用率高、工藝路線簡單的用雜鹵石制備硫酸鉀和鉀鎂肥的工藝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種用雜鹵石制備硫酸鉀和鉀鎂肥的工藝，具體包括以下步驟：

（1）磨礦：將雜鹵石磨礦至-120目85wt%以上；

所述雜鹵石中NaCl含量≤50wt%；

磨礦至一定細(xì)度是為了增大接觸面積，提高洗滌、焙燒、浸取效率；

（2）洗滌：用水洗滌步驟（1）中磨細(xì)的雜鹵石，去除其中的氯化鈉；

進(jìn)一步，步驟（2）中，用水洗滌完雜鹵石，過濾時可用適量水淋洗濾餅。淋洗后雜鹵石中的氯化鈉含量≤0.6wt%；洗滌雜鹵石礦后的溶液可以反復(fù)使用，一方面可以節(jié)約用水量，另一方面洗滌氯化鈉的同時，雜鹵石中的也會有K⁺、Mg²⁺溶解，洗滌完氯化鈉的溶液中含有K⁺、Mg²⁺，反復(fù)使用可以抑制雜鹵石中K⁺、Mg²⁺進(jìn)入洗滌溶液中，減少K⁺、Mg²⁺損失；

磨礦產(chǎn)物經(jīng)洗滌除鈉精制提純后，氯化鈉的含量≤0.6wt%，洗滌過程中鉀離子的平均損失量小于5.0wt%。

（3）焙燒：高溫焙燒步驟（2）洗滌后的礦物，焙燒溫度為380～530℃（優(yōu)選430～490℃），焙燒時間為10～100min（優(yōu)選20～50min）；

焙燒是為了破壞雜鹵石的結(jié)構(gòu)，使難溶性雜鹵石變成可溶性鉀鹽；

（4）浸?。航〔襟E（3）中焙燒后雜鹵石中的鉀和鎂，液固質(zhì)量比為1～10:1（優(yōu)選1～4:1），浸取時間為10～120min（優(yōu)選40～70min），浸取溫度為20～100℃（優(yōu)選80～100℃），得浸取礦漿；

步驟（4）中所用浸取液為水或者K⁺濃度小于2.5wt%的浸取母液；

進(jìn)一步，步驟（4）中，浸取雜鹵石，可采用單級或多級逆流浸取，浸取后的母液尚未飽和，可繼續(xù)浸取雜鹵石，不僅可以節(jié)約水的用量，還可以提高溶液中K⁺、Mg²⁺的濃度，為后續(xù)母液蒸發(fā)-結(jié)晶工藝降低能量消耗，但母液中K⁺、Mg²⁺的濃度達(dá)到一定值時，繼續(xù)浸取，母液中K⁺、Mg²⁺濃度增加有限；

浸取完成時，K⁺的浸取率大于90%。

浸取時，原則上來說，用水越多，浸取率越高，但如果用水量太多，浸取率增加有限，會造成水資源的浪費(fèi)，后續(xù)蒸發(fā)過程中的能耗也會增加。本發(fā)明有效的將浸取所用水的總量控制在相當(dāng)于雜鹵石質(zhì)量的10倍甚至是4倍以內(nèi)，在保證浸取率的同時，減少水資源的浪費(fèi)，也減少后續(xù)蒸發(fā)過程中的能耗。

（5）固液分離：將步驟（4）中得到的浸取礦漿進(jìn)行固液分離，即可得到浸取母液（即含有硫酸鉀和硫酸鎂的浸取母液）；

步驟（5）中固液分離后，可加入水淋洗濾餅，淋洗濾餅的水為濾餅重量的5～30wt%。

步驟（5）中固液分離后，如果浸取母液中K⁺濃度小于2.5wt%，浸取母液可返回步驟（4）繼續(xù)浸取雜鹵石，不僅可以節(jié)約水的用量，還可以提高溶液中K⁺、Mg²⁺的濃度，為后續(xù)母液蒸發(fā)-結(jié)晶工藝降低能量消耗，但母液中K⁺、Mg²⁺的濃度達(dá)到一定值時，繼續(xù)浸取，母液中K⁺、Mg²⁺濃度增加有限。如果浸取母液中K⁺濃度≥2.5wt%（優(yōu)選K⁺：2.8～3.3wt%；當(dāng)K⁺濃度為2.8～3.3wt%時，浸取母液中離子濃度一般為Mg²⁺：0.9～1.2wt%，SO₄^2-：7.0～8.2wt%）時，則進(jìn)入步驟（6）中的蒸發(fā)操作。

（6）蒸發(fā)：當(dāng)步驟（5）所得浸取母液中K⁺濃度≥2.5wt%時，將步驟（5）所得的浸取母液蒸發(fā)，開始析出硫酸鉀，當(dāng)蒸發(fā)掉相當(dāng)于浸取母液67～69wt%的水時，過濾分離，得到硫酸鉀產(chǎn)品和母液Ⅰ；將過濾所得母液Ⅰ繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于母液Ⅰ重量45～50%的水，過濾分離，得到鉀鎂肥產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，步驟（6）中過濾分離得到硫酸鉀產(chǎn)品時，由于過濾時母液溫度會略微下降，有可能析出硫酸鎂，降低硫酸鉀產(chǎn)品品位，因此，需快速過濾（過濾越快越好）。

本發(fā)明通過洗滌方法有效去除雜鹵石中的氯化鈉，再通過焙燒、浸取、蒸發(fā)結(jié)晶工藝制得硫酸鉀和鉀鎂肥產(chǎn)品，解決了工藝復(fù)雜、K⁺浸取率和利用率低、蒸發(fā)成本較高等問題，特別適于處理NaCl含量較高的雜鹵石（NaCl含量≥10wt%）。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）工藝簡單、原料來源廣、成本低。

（2）可有效去除雜鹵石中的氯化鈉。

（3）K⁺浸取率高，浸取用水量較少。

（4）浸取母液中K⁺濃度高，降低后期蒸發(fā)結(jié)晶能耗。

（5）K⁺利用率高，產(chǎn)品品位較高。

（6）得到的硫酸鉀產(chǎn)品符合GB20406-2006一等品要求，鉀鎂肥產(chǎn)品符合GB/T20937-2007合格品要求。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例以國外某地雜鹵石礦為例，礦物中NaCl含量為38.5wt%，具體包括以下操作步驟：

（1）磨礦：將雜鹵石磨礦至-120目87wt%；

（2）洗滌：用相當(dāng)于雜鹵石重量0.4倍的水洗滌去除雜鹵石中的氯化鈉，過濾后用相當(dāng)于濾餅重量0.2倍的水淋洗濾餅，淋洗后雜鹵石中氯化鈉含量為0.42wt%；洗滌過程中鉀離子的平均損失量小于5.0wt%；

（3）焙燒：將洗滌后的礦物在430℃焙燒40min；

（4）浸?。河盟壞媪鹘”簾蟮碾s鹵石，液固質(zhì)量比為2:1；浸取時間為40min；浸取溫度為80℃，得浸取礦漿；

（5）固液分離：將浸取礦漿進(jìn)行固液分離，即可得到含有硫酸鉀和硫酸鎂的浸取母液；浸取母液中K⁺濃度為2.5wt%；

（6）蒸發(fā)：將步驟（5）中得到的母液蒸發(fā)，開始析出硫酸鉀，當(dāng)蒸發(fā)掉相當(dāng)于浸取母液68wt%的水時，快速過濾分離，得到硫酸鉀產(chǎn)品和母液Ⅰ；將過濾所得母液Ⅰ繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于過濾所得母液Ⅰ重量 45.5wt%的水，過濾分離，得到鉀鎂肥產(chǎn)品。

本實(shí)施例K⁺的浸取率為90.1wt%，K⁺的利用率為84.3%，硫酸鉀產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到51.8wt%，鉀鎂肥產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到22.7wt%。

實(shí)施例2

本實(shí)施例以國外某地雜鹵石礦為例，礦物中NaCl含量為29.7wt%，具體包括以下操作步驟：

（1）磨礦：將雜鹵石磨礦至-120目89wt%；

（2）洗滌：用實(shí)施例1中洗過雜鹵石的溶液繼續(xù)洗滌雜鹵石，過濾后用相當(dāng)于濾餅重量0.15倍的水淋洗濾餅，淋洗后雜鹵石中氯化鈉含量為0.43wt%；洗滌過程中鉀離子的平均損失量小于5.0wt%；

（3）焙燒：將洗滌后的礦物在450℃焙燒30min；

（4）浸?。河盟壞媪鹘”簾蟮碾s鹵石，液固質(zhì)量比為3:1，浸取時間為50min，浸取溫度為90℃；過濾，浸取母液中K⁺濃度小于2.5wt%，用母液繼續(xù)浸取一次雜鹵石，浸取條件與第一次相同，得浸取礦漿；

（5）固液分離：將浸取礦漿進(jìn)行固液分離，即可得到含有硫酸鉀和硫酸鎂的母液；浸取母液中K⁺濃度為2.8wt%；

（6）蒸發(fā)：將步驟（5）中的浸取母液蒸發(fā)，開始析出硫酸鉀，當(dāng)蒸發(fā)掉相當(dāng)于浸取母液68.5wt％的水時，快速過濾得到硫酸鉀產(chǎn)品和母液Ⅰ；將過濾所得母液Ⅰ繼續(xù)蒸發(fā)相當(dāng)于過濾所得母液Ⅰ重量47.5wt%的水，過濾得到鉀鎂肥產(chǎn)品。

本實(shí)施例K⁺的浸取率為92.5wt%，K⁺的利用率為87.2%，硫酸鉀產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到51.6wt%，鉀鎂肥產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到22.1wt%。

實(shí)施例3

本實(shí)施例以我國某地雜鹵石礦為例，礦物中NaCl含量為20.9wt%，具體包括以下操作步驟：

（1）磨礦：將雜鹵石磨礦至-120目86wt%；

（2）洗滌：用相當(dāng)于雜鹵石重量0.3倍的水洗滌去除雜鹵石中的氯化鈉，過濾后用相當(dāng)于濾餅重量0.25倍的水淋洗濾餅，淋洗后雜鹵石中氯化鈉含量為0.38wt%；洗滌過程中鉀離子的平均損失量小于5.0wt%；

（3）焙燒：將洗滌后的礦物在470℃焙燒30min；

（4）浸?。河盟壞媪鹘”簾蟮碾s鹵石，液固質(zhì)量比為3.5:1，浸取時間為60min，浸取溫度為90℃；過濾，浸取母液中K⁺濃度小于2.5wt%，用母液繼續(xù)浸取一次雜鹵石，浸取條件與第一次相同，得浸取礦漿；

（5）固液分離：將浸取礦漿進(jìn)行固液分離即可得到含有硫酸鉀和硫酸鎂的母液；浸取母液中K⁺濃度為3.0wt%；

（6）蒸發(fā)：將步驟（5）中得到的母液蒸發(fā)，開始析出硫酸鉀，當(dāng)蒸發(fā)掉相當(dāng)于浸取母液67wt%的水時，快速過濾得到硫酸鉀產(chǎn)品和母液Ⅰ；將過濾所得母液Ⅰ繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于過濾所得母液Ⅰ重量48wt%的水，過濾得到鉀鎂肥產(chǎn)品。

本實(shí)施例K⁺的浸取率為93.6wt%，K⁺的利用率為88.9%，硫酸鉀產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到52.1wt%，鉀鎂肥產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到23.1wt%。

實(shí)施例4

本實(shí)施例以我國某地雜鹵石礦為例，礦物中NaCl含量為13.7wt%，具體包括以下操作步驟：

（1）磨礦：將雜鹵石磨礦至-120目90wt%；

（2）洗滌：用實(shí)施例3中洗過雜鹵石的溶液繼續(xù)洗滌雜鹵石，過濾后用相當(dāng)于濾餅重量0.3倍的水淋洗濾餅，淋洗后雜鹵石中氯化鈉含量為0.30wt%；洗滌過程中鉀離子的平均損失量小于5.0wt%；

（3）焙燒：將洗滌后的礦物在490℃焙燒25min；

（4）浸取：用水二級逆流浸取焙燒后的雜鹵石，液固質(zhì)量比為4:1，浸取時間為70min，浸取溫度為100℃；過濾，浸取母液中K⁺濃度小于2.5wt%，用母液繼續(xù)浸取兩次雜鹵石，浸取的條件與第一次相同，得浸取礦漿；

（5）固液分離：將浸取礦漿進(jìn)行固液分離，即可得到含有硫酸鉀和硫酸鎂的母液；浸取母液中K⁺濃度為3.2wt%；

（6）蒸發(fā)：將步驟（5）中得到的母液蒸發(fā)，開始析出硫酸鉀，當(dāng)蒸發(fā)掉相當(dāng)于浸取母液69wt%的水時，快速過濾得到硫酸鉀產(chǎn)品和母液Ⅰ；將過濾所得母液Ⅰ繼續(xù)蒸發(fā)掉相當(dāng)于過濾所得母液Ⅰ重量49wt%的水時，過濾得到鉀鎂肥產(chǎn)品。

本實(shí)施例K⁺的浸取率為95.8wt%，K⁺的利用率為90.9%，硫酸鉀產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到52.3wt%，鉀鎂肥產(chǎn)品K₂O的含量達(dá)到23.7wt%。