《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》是化工部長沙設計研究院於2011年11月30日申請的發明專利，該專利的申請號為2011103882876，公布號為CN102491372A，公布日為2012年6月13日，發明人是馮躍華、盧志斌、劉小力、戴斌聯、潘友明、孫成高。
《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》其包括以下步驟：（1）尾礦分解；（2）鹽田蒸發；（3）熱溶；（4）分離；（5）三級串聯真空冷析結晶；（6）分離乾燥。該發明之光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法，鹽田鉀回收率≥65%，加工廠鉀回收率≥70%，產品KCl含量≥98%，鉀流失減少，鉀收率提高，可以有效提高鹽湖鉀資源的利用率。
2014年11月6日，《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法
- 公布號：CN102491372A
- 公布日：2012年6月13日
- 申請號：2011103882876
- 申請日：2011年11月30日
- 申請人：化工部長沙設計研究院
- 地址：湖南省長沙市雨花區洞井鋪洞株路6號
- 發明人：馮躍華、盧志斌、劉小力、戴斌聯、潘友明、孫成高
- 分類號：C01D3/08（2006.01）I
- 代理機構：長沙星耀專利事務所
- 類別：發明專利
- 代理人：寧星耀
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2011年11月前，中國生產氯化鉀肥料主要採用可溶性鉀鹽礦光鹵石、鉀石鹽為原料，其製取氯化鉀的主要方法為浮選法。浮選都有尾礦產生，而尾礦仍含有或多或少的鉀，對於浮選尾礦中鉀的回收一直是該領域備受關注的研究課題。光鹵石正浮選法生產氯化鉀的工藝產生的尾礦是含鉀廢液，中國專利200410073691.4公開了一種光鹵石浮選尾液中氯化鉀的回收方法，較好的解決了正浮選尾礦中鉀的回收問題。
反浮選法生產氯化鉀工藝產生的尾礦是含鉀廢鹽。2011年11月前中國國內光鹵石礦生產氯化鉀的反浮選冷結晶裝置最大已達到年產200萬噸KCl規模，該工藝設計每生產一噸KCl產品，就有1.2噸含KCl質量分數在7%左右的浮選尾礦廢鹽產生，對這種含鉀廢鹽，尚沒有合適的生產裝置和生產工藝加工回收，故而棄置未用，既造成嚴重的資源浪費，長期堆積又影響正常生產，污染環境。中國專利200610137218.7公開了一種鹽湖廢棄礦中氯化鉀的回收方法，但該方法所針對的鹽湖廢棄鹽是指未能進入浮選選礦流程的低品位含鉀廢鹽，該方法是將廢鹽全部分解，除雜，調節組成後重新結晶出光鹵石，其耗水量大，工藝流程長，同時未能與鹽湖實際生產過程中的反浮選工藝相結合，因此，很難實際套用到實際生產中。
發明內容
專利目的
《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》要解決的技術問題是，克服2011年11月前已有技術的不足，提供一種鉀回收率高，耗水量少的光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法。
技術方案
《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》解決所述技術問題所採用的技術方案，包括以下步驟：
（1）尾礦分解：將含鉀質量分數為5－8%的反浮選尾礦料漿導入反應槽，加入相當於尾礦料漿質量35－50%的淡水分解10—20分鐘，採用帶式真空過濾分離母液，濾液經輸鹵渠送至鹽田的鈉鹽池；
（2）鹽田蒸發：將步驟（1）導入鈉鹽池的濾液蒸發析出氯化鈉，在氯化鉀析出前將滷水導入鉀石鹽池進行蒸發，析出的固體礦即為從尾礦回收的鉀石鹽礦，蒸發至液相中KCl質量分數≤3.1%，Mg質量分數≥25.3%時，液相排入光鹵石池蒸發，得到光鹵石固體礦和老鹵；
（3）熱溶：從鉀石鹽池採集的鉀石鹽礦及從光鹵石池蒸發采出的光鹵石礦進入熱溶工段，採用兩段熱溶流程，即由4台熱溶槽分二段串聯、每段再由二台串聯，由第1段第1級進料、第2級出氯化鉀飽和母液，由第2段第2級出鹽渣；其中，第一段進料固液質量比為0.11~0.14，溫度為93~95℃，溶解時間15~20分鐘；第二段進料固液比為0.13~0.16，溫度為93~95℃，溶解時間17~25分鐘；
（4）分離：熱溶槽溢流出來的料漿進入沉降槽增稠，沉降槽中溢流出來的清液流入母液貯槽，用離心泵送至步驟（5）結晶器冷卻結晶；沉降槽底流料漿經緩衝槽送離心機進行離心過濾，濾餅用清水或步驟（5）結晶母液按照質量比母液:濾餅=1:30~50的比例洗滌；濾液、洗液進母液貯槽；通常，初次濾餅用清水洗滌，從第二次開始，優選用步驟（5）結晶母液洗滌；
（5）三級串聯真空冷析結晶：將步驟（4）所得濾液、洗液混合液由母液儲槽泵入多級串聯真空冷析系統，採用斯文森兩段結晶器進行三級結晶，所述濾液、洗液的混合液從一級進入，控制一級結晶器溫度74~77℃，壓力25~30千帕；二級結晶器溫度53~55℃，壓力8~10千帕；末級結晶器溫度34~36℃，壓力3~5千帕，逐級結晶析鹽；冷析液蒸發的蒸汽用母液直接冷卻冷凝，回收蒸發熱，為平衡工藝路線中Mg的含量，將末級結晶器分離後的母液即老鹵總質量的20%-30%送入尾礦分解工段；
（6）分離乾燥：從末級結晶器排出的冷析料漿經沉降池沉降2~3小時，離心分離，分離母液即老鹵總質量的70%-80%返回熱溶系統，固相用淡水按照質量比洗滌液:濾餅=1:50~70的比例洗滌，然後置於轉筒乾燥機中，145-155℃下乾燥1~3小時，即得氯化鉀成品。
改善效果
《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》之光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法，依據K、Na、Mg//Cl—H2O四元水鹽體系相圖理論，採用日曬蒸髮結晶的生產工藝路線，經冷分解、鹽田蒸發、熱溶、分離、多級串聯真空冷析結晶，分離乾燥得到成品氯化鉀，鉀流失減少，鉀收率提高，可以有效提高鹽湖鉀資源的利用率。使用該發明方法，鹽田鉀回收率≥65%，加工廠鉀回收率≥70%，產品KCl含量≥98%。
權利要求
《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》其特徵在於，包括以下步驟：
（1）尾礦分解：將含鉀質量分數為5－8%的反浮選尾礦料漿導入反應槽，加入相當於尾礦料漿質量35－50%的淡水分解10—20分鐘，採用帶式真空過濾分離母液，濾液經輸鹵渠送至鹽田的鈉鹽池；
（2）鹽田蒸發：將步驟（1）導入鈉鹽池的濾液蒸發析出氯化鈉，在氯化鉀析出前將滷水導入鉀石鹽池進行蒸發，析出的固體礦即為從尾礦回收的鉀石鹽礦，蒸發至液相中KCl質量分數≤3.1%，Mg質量分數≥25.3%時，液相排入光鹵石池蒸發，得到光鹵石固體礦和老鹵；
（3）熱溶：從鉀石鹽池採集的鉀石鹽礦及從光鹵石池蒸發采出的光鹵石礦進入熱溶工段，採用兩段熱溶流程，即由4台熱溶槽分二段串聯、每段再由二台串聯，由第1段第1級進料、第2級出氯化鉀飽和母液，由第2段第2級出鹽渣；其中，第一段進料固液質量比為0.11～0.14，溫度為93～95℃，溶解時間15～20分鐘；第二段進料固液比為0.13～0.16，溫度為93～95℃，溶解時間17～25分鐘；
（4）分離：熱溶槽溢流出來的料漿進入沉降槽增稠，沉降槽中溢流出來的清液流入母液貯槽，用離心泵送至步驟（5）結晶器冷卻結晶；沉降槽底流料漿經緩衝槽送離心機進行離心過濾，濾餅用清水或步驟（5）結晶母液按照質量比母液:濾餅=1:30～50的比例洗滌；濾液、洗液進母液貯槽；
（5）三級串聯真空冷析結晶：將步驟（4）所得濾液、洗液混合液由母液儲槽泵入多級串聯真空冷析系統，採用斯文森兩段結晶器進行三級結晶，所述濾液、洗液的混合液從一級進入，控制一級結晶器溫度74～77℃，壓力25～30千帕；二級結晶器溫度53～55℃，壓力8～10千帕；末級結晶器溫度34～36℃，壓力3～5千帕，逐級結晶析鹽；冷析液蒸發的蒸汽用母液直接冷卻冷凝，回收蒸發熱，為平衡工藝路線中Mg的含量，將末級結晶器分離後的母液即老鹵總質量的20%-30%送入尾礦分解工段；
（6）分離乾燥：從末級結晶器排出的冷析料漿經沉降池沉降2～3小時，離心分離，分離母液即老鹵總質量的70%-80%返回熱溶系統，固相用淡水按照質量比洗滌液:濾餅=1:50～70的比例洗滌，然後置於轉筒乾燥機中，145-155℃下乾燥1～3小時，即得氯化鉀成品。
實施方式
實施例1
該實施例包括以下步驟：
（1）尾礦分解：將含鉀質量分數為7.2%的反浮選尾礦料漿導入反應槽，加入相當於料漿質量40%的淡水進行分解18分鐘，採用帶式真空過濾分離母液，濾液經輸鹵渠送至鹽田的鈉鹽池；
（2）鹽田蒸發：將步驟（1）導入鈉鹽池的濾液蒸發析出氯化鈉，在氯化鉀析出前將滷水導入鉀石鹽池進行蒸發，析出的固體礦即為從尾礦回收的鉀石鹽礦，蒸發至液相中KCl質量分數≤3.1%，Mg質量分數≥25.3%時，液相排入光鹵石池蒸發，得到光鹵石固體礦和老鹵；
當於（3）熱溶：從鉀石鹽池採集的鉀石鹽礦以及從光鹵石池蒸發采出的光鹵石礦進入熱溶工段，採用兩段熱溶流程，即由4台熱溶槽分二段串聯、每段再由二台串聯，由第1段第1級進料、第2級出氯化鉀飽和母液，由第2段第2級出鹽渣；其中，第一段按照固液比0.12進料，控制溫度為95℃，溶解時間16分鐘；第二段按照固液比0.14進料，控制溫度為95℃，溶解時間20分鐘；
（4）分離：熱溶槽溢流出來的料漿進入沉降槽增稠，沉降槽中溢流出來的清液流入母液貯槽，用離心泵送至步驟（5）結晶器冷卻結晶；沉降槽底流料漿經緩衝槽送離心機進行離心過濾，濾餅用步驟（5）結晶母液按照質量比母液:濾餅=1:35的比例洗滌；初次濾餅洗滌使用清水；濾液、洗液進母液貯槽；
（5）三級串聯真空冷析結晶：將步驟（4）所得濾液、洗液混合液由母液儲槽泵入多級串聯真空冷析系統，採用斯文森兩段結晶器進行三級結晶，所述濾液、洗液的混合液從一級進入，控制一級結晶器溫度75℃，壓力27千帕；二級結晶器溫度54℃，壓力9千帕；末級結晶器溫度35℃，壓力3.5千帕，逐級結晶析鹽；冷析液蒸發的蒸汽用母液直接冷卻冷凝，回收蒸發熱，為平衡工藝路線中Mg的含量，將末級結晶器分離出的母液即老鹵總質量的23%送入尾礦分解工段；
（6）分離乾燥：從末級結晶器排出的冷析料漿經沉降池沉降3小時，離心分離，將分離母液即老鹵總質量的77%返回熱溶系統，固相用淡水按照質量比洗滌液:濾餅=1:55的比例洗滌，然後置於轉筒乾燥機中，150℃下乾燥2小時，得氯化鉀成品。
該實施例之鹽田鉀收率為67%，加工廠鉀收率為74%，產品KCl含量98.4%。
實施例2
該實施例包括以下步驟：
（1）尾礦分解：將含鉀質量分數為6.9%的反浮選尾礦料漿導入反應槽，按照料漿質量的42%加入淡水進行分解18分鐘，採用帶式真空過濾分離母液，濾液經輸鹵渠送至鹽田的鈉鹽池；
（2）鹽田蒸發：將步驟（1）導入鈉鹽池的濾液蒸發析出氯化鈉，在氯化鉀析出前將滷水導入鉀石鹽池進行蒸發，析出的固體礦即為從尾礦回收的鉀石鹽礦，蒸發至液相中KCl質量分數≤3.1%，Mg質量分數≥25.3%時，液相排入光鹵石池蒸發，得到光鹵石固體礦和老鹵；
（3）熱溶：從鉀石鹽池鹽田採集的鉀石鹽礦以及從光鹵石池蒸發采出的光鹵石礦進入熱溶工段，採用兩段熱溶流程，即由4台熱溶槽分二段串聯、每段再由二台串聯，由第1段第1級進料、第2級出氯化鉀飽和母液，由第2段第2級出鹽渣；其中，第一段按照固液比0.13進料，控制溫度為95℃，溶解時間17分鐘；第二段按照固液比0.15進料，控制溫度為95℃，溶解時間22分鐘；
（4）分離：熱溶槽溢流出來的料漿進入沉降槽增稠，沉降槽中溢流出來的清液流入母液貯槽，用離心泵送至步驟（5）結晶器冷卻結晶；沉降槽底流料漿經緩衝槽送離心機進行離心過濾，濾餅用步驟（5）結晶母液按照質量比母液:濾餅=1:40的比例洗滌，濾液、洗液進母液貯槽；初次濾餅洗滌使用清水；
（5）三級串聯真空冷析結晶：將步驟（4）所得濾液、洗液混合液由母液儲槽泵入多級串聯真空冷析系統，採用斯文森兩段結晶器進行三級結晶，所述濾液、洗液的混合液從一級進入，控制一級結晶器溫度76℃，壓力28千帕；二級結晶器溫度55℃，壓力9千帕；末級結晶器溫度36℃，壓力4千帕，逐級結晶析鹽；冷析液蒸發的蒸汽用母液直接冷卻冷凝，回收蒸發熱，為平衡工藝路線中Mg的含量，將末級結晶器分離出的母液即老鹵總質量的25%送入尾礦分解工段；
（6）分離乾燥：從末級結晶器排出的冷析料漿經沉降池沉降2小時，離心分離，分離母液即老鹵總質量的75%返回熱溶系統，固相用淡水按照質量比洗滌液:濾餅=1:55的比例洗滌，然後置於轉筒乾燥機中，150℃下乾燥2小時，得氯化鉀成品。
該實施例之鹽田鉀收率68%，加工廠鉀收率75%，產品KCl含量98.7%。
實施例3
該實施例包括以下步驟：
（1）尾礦分解：將含鉀質量分數為7.5%的反浮選尾礦料漿導入反應槽，按照料漿質量的38%加入淡水進行分解14分鐘，採用帶式真空過濾分離母液，濾液經輸鹵渠送至鹽田的鈉鹽池；
（2）鹽田蒸發：將步驟（1）導入鈉鹽池的濾液蒸發析出氯化鈉，在氯化鉀析出前將滷水導入鉀石鹽池進行蒸發，析出的固體礦即為從尾礦回收的鉀石鹽礦，蒸發至液相中KCl質量分數≤3.1%，Mg質量分數≥25.3%時，液相排入光鹵石池蒸發，得到光鹵石固體礦和老鹵；
（3）熱溶：從鉀石鹽池鹽田採集的鉀石鹽礦以及從光鹵石池蒸發采出的光鹵石礦進入熱溶工段，採用兩段熱溶流程，即由4台熱溶槽分二段串聯、每段再由二台串聯，由第1段第1級進料、第2級出氯化鉀飽和母液，由第2段第2級出鹽渣；其中，第一段按照固液比0.13進料，溫度為95℃，溶解時間15分鐘；第二段按照固液比0.14進料，控制溫度為95℃，溶解時間21分鐘；
（4）分離：熱溶槽溢流出來的料漿進入沉降槽增稠，沉降槽中溢流出來的清液流入母液貯槽，用離心泵送至步驟（5）結晶器冷卻結晶；沉降槽底流料漿經緩衝槽送離心機進行離心過濾，濾餅用步驟（5）結晶母液按照質量比母液:濾餅=1:36的比例洗滌；濾液、洗液進母液貯槽；初次濾餅洗滌使用清水；
（5）三級串聯真空冷析結晶：將步驟（4）所得濾液、洗液混合液由母液儲槽泵入多級串聯真空冷析系統，採用斯文森兩段結晶器進行三級結晶，所述濾液、洗液的混合液從一級進入，控制一級結晶器溫度77℃，壓力29千帕；二級結晶器溫度55℃，壓力8千帕；末級結晶器溫度36℃，壓力4千帕，逐級結晶析鹽；冷析液蒸發的蒸汽用母液直接冷卻冷凝，回收蒸發熱，為平衡工藝路線中Mg的含量，將末級結晶器分離後的母液即老鹵總質量的27%送入尾礦分解工段；
（6）分離乾燥：從末級結晶器排出的冷析料漿經沉降池沉降3小時，離心分離，分離母液即老鹵總質量的77%返回熱溶系統，固相用淡水按照質量比洗滌液:濾餅=1:58的比例洗滌，然後置於轉筒乾燥機中，150℃下乾燥3小時，得氯化鉀成品。
該實施例之鹽田鉀收率68%，加工廠鉀收率71%，產品KCl含量99%。
榮譽表彰
2014年11月6日，《一種光鹵石反浮選尾礦生產氯化鉀的方法》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
