一種雜鹵石浸取可溶鉀的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種含鉀礦物的浸取工藝，具體涉及一種難溶性雜鹵石浸取可溶鉀的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]雜鹵石(K2SO4.MgSO4.2CaS04.2^0)是一種廣泛分布在硫酸鹽型鉀鹽礦中的難溶性鉀礦，其理論含鉀量(K2SO4)最高達(dá)28.9%，是一種重要的鉀礦資源。已發(fā)現(xiàn)我國(guó)四川、湖北、江蘇、山東、山西、青海等省的海相沉積盆地深部蘊(yùn)藏著豐富的雜鹵石礦。其中，以四川、湖北礦量最大，僅(四)川東(部)雜鹵石資源折合K2O儲(chǔ)量約在200億噸以上，成為我國(guó)鉀肥工業(yè)的重要原料。由于我國(guó)是一種嚴(yán)重缺鉀的農(nóng)業(yè)大國(guó)，至今仍未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模、易開發(fā)的固體鉀礦，若僅限開采有限的可溶鉀礦難以自給。因此，研究不溶性或難溶性的其它鉀礦資源的開發(fā)技術(shù)，對(duì)于緩解我國(guó)鉀資源的缺乏，改善鉀工業(yè)現(xiàn)狀，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。
[0003]雜鹵石具有十分穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)，溶解性能極差，對(duì)于雜鹵石礦提取鉀鹽的研究，自上世紀(jì)30年代就有相繼的研究報(bào)道，其中以前蘇聯(lián)和波蘭研究最多。有將雜鹵石焙燒后直接用作長(zhǎng)效肥料的研究，有使用無(wú)機(jī)酸(如硝酸和硫酸)分解雜鹵石之后，將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行中和生產(chǎn)無(wú)氯鉀肥的工藝，也有使用無(wú)機(jī)鹽等發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)分解雜鹵石的研究。但是，上述方法均存在分解產(chǎn)物肥效低，營(yíng)養(yǎng)釋放緩慢，作物難以吸收和無(wú)機(jī)酸分解效率低、復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)物分離難等技術(shù)缺陷。
[0004]而我國(guó)對(duì)于雜鹵石的研究報(bào)道以成都理工大學(xué)對(duì)川東雜鹵石的溶浸研究居多，如CN1766138A公開了一種采用無(wú)機(jī)鹽溶液對(duì)雜鹵石礦進(jìn)行溶浸開采的方法，通過采用含有Ca2+和或Ba2+的水溶液，和/或含有C032—、HC03—、P042—、HP04—、Si032—中至少一種的水溶液作為溶浸劑通過復(fù)分解反應(yīng)促使難溶性雜鹵石礦中K+的溶解，從而達(dá)到開發(fā)利用的目的。但是，鉀收率僅為80%以上，且存在浸取劑成本高、浸取速度慢等缺點(diǎn)。
[0005]若采用煅燒浸取聯(lián)合工藝，可大大提高浸取速度。如CN103930371A公開了一種煅燒水解法加工雜鹵石礦制取硫酸鉀的方法，將雜鹵石礦經(jīng)煅燒分解后在水性介質(zhì)中浸取提取硫酸鉀，可大大提高浸取速度，大約30min以上停留時(shí)間即可實(shí)現(xiàn)90%左右浸出率，但由于硫酸鉀溶解度有限，依然存在浸取介質(zhì)用量大，浸取母液濃度稀，后續(xù)蒸發(fā)工藝能耗大等缺點(diǎn)；黎春閣等人公開了雜鹵石生產(chǎn)硫酸鉀工藝研究，考查了不同溶浸劑和固液比對(duì)雜鹵石中K+浸出率的影響，結(jié)果表明:以CaO為溶浸劑，反應(yīng)溫度70 °C，固液比1:4時(shí)，K+浸出率為78.8%，以水為溶浸劑，反應(yīng)溫度70 °C，固液比1:6時(shí)，K+浸出率僅為73.0%，浸出液K+濃度一般維持在2.0?3.0wt%，但是，該工藝浸出率低，浸出液濃度低，增加后期蒸發(fā)結(jié)晶能耗(黎春閣等.雜鹵石生產(chǎn)硫酸鉀工藝研究.化工礦物與加工，2013年第7期)；CN104878197A公開了一種超聲波輔助常壓低溫浸出鉀的方法，同樣采用了酸、礦混合浸取工藝，但所針對(duì)礦物為鉀長(zhǎng)石，與雜鹵石礦物性質(zhì)完全不同，且所需反應(yīng)條件十分苛刻，無(wú)法解決雜鹵石礦浸取可溶鉀的關(guān)鍵技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種浸取劑成本低，節(jié)能降耗，浸出率高，浸取周期短，浸出母液濃度高的雜鹵石浸取可溶性鉀的工藝。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:一種雜鹵石浸取可溶鉀的工藝，包括以下步驟:
(1)磨礦:將雜鹵石礦經(jīng)破碎后磨礦至<80目，得磨礦產(chǎn)物；
(2)焙燒:將步驟(I)所得磨礦產(chǎn)物在350?5500C下，焙燒20?90min，得焙燒產(chǎn)物；
(3)酸浸:在步驟(2)所得焙燒產(chǎn)物中，以固液比為1:0.8?5.0的比例加入酸性溶液，在25?100°C下，浸取20?120min，得雜鹵石礦漿；
(4)固液分離:將步驟(3)所得雜鹵石礦漿進(jìn)行固液分離，得可溶鉀溶液。
[0008]步驟(I)中，將雜鹵石磨礦至一定細(xì)度可增大接觸面積，提高焙燒效果和酸浸效率等。
[0009]進(jìn)一步，步驟(I)中，所述雜鹵石礦中K2O含量2 9.5%。雜鹵石的化學(xué)式為K2SO4.MgSO4.2CaS04.2H20，純凈雜鹵石中K2O的最高理論含量為29%左右。
[0010]步驟(2)中，高溫焙燒可破壞雜鹵石的結(jié)構(gòu)，使其徹底解離，焙燒溫度和時(shí)間的選擇都會(huì)影響雜鹵石的分解程度和進(jìn)一步浸取效果，同時(shí)選擇合適的條件組合可在一定程度上降低焙燒能耗。
[0011]進(jìn)一步，步驟(2)中，所述焙燒的溫度為400?500°C，焙燒的時(shí)間為30?60min。
[0012]步驟(3)中，發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，在所述固液比、酸浸溫度和時(shí)間下，鉀的浸出率較高。特別是固液比的選擇，由于雜鹵石的浸取很復(fù)雜，不是單純的溶解過程，也有逆反應(yīng)發(fā)生，若浸取液用量過大，溶解的鉀會(huì)與雜鹵石逆反應(yīng)生成鉀石膏等難溶礦，反而降低了鉀的浸出率，由于煅燒后固樣很干，吸水性很強(qiáng)，若浸取液用量過少會(huì)導(dǎo)致難以攪動(dòng)。
[0013]進(jìn)一步，步驟(3)中，所述固液比為1:0.9?4.0。
[0014]進(jìn)一步，步驟(3)中，所述固液比為1:1?3。
[0015]進(jìn)一步，步驟(3)中，所述浸取的溫度為50?80°C，浸取的時(shí)間為30?80min。
[0016]進(jìn)一步，步驟(3)中，所述酸性溶液為質(zhì)量濃度10?80被％的有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸溶液，或pH<6的酸性浸取母液中的一種或幾種。加入酸性溶液的目的是利用酸液中的H+與焙燒礦解離產(chǎn)物硫酸鉀反應(yīng)生成溶解度更大的硫酸氫鉀，從而在盡可能降低浸取液用量的基礎(chǔ)上提高鉀的浸出效率和浸出液濃度，降低后續(xù)母液蒸發(fā)-結(jié)晶工藝的能耗；同時(shí)，酸性條件也可抑制浸取過程中浸出組分重新結(jié)合生成新的雜鹵石和鉀石膏等，提高了浸取效率。
[0017]進(jìn)一步，所述無(wú)機(jī)酸為鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸或高氯酸等中的一種或幾種;所述有機(jī)酸為羧酸、磺酸、亞磺酸或硫羧酸等中的一種或幾種;所述酸性浸取母液為富鉀的酸性溶液。
[0018]進(jìn)一步，將步驟(4)所得可溶鉀溶液返回步驟(3)作為酸性溶液參與浸取。步驟(4)固液分離后的可溶鉀浸出母液為酸性溶液，且硫酸鉀尚不飽和，返回步驟(3)替代酸液進(jìn)行循環(huán)浸取即可實(shí)現(xiàn)酸液中H+的有效利用，同時(shí)母液在循環(huán)過程中不斷濃縮，也達(dá)到降低后續(xù)蒸發(fā)-濃縮工藝能耗的目的。
[0019]本發(fā)明工藝所得可溶鉀溶液可通過再加工工藝制取硫酸鉀產(chǎn)品。
[0020]本發(fā)明將焙燒解離與溶浸工藝相結(jié)