罗布泊盐湖卤水制取软钾镁矾技术工艺研究

秦兆明

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司，新疆维吾尔自治区 哈密 839000）



罗布泊盐湖卤水制取软钾镁矾技术工艺研究

秦兆明

（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司，新疆维吾尔自治区 哈密 839000）

摘 要：罗布泊盐湖中的卤水属硫酸镁亚型卤水，含有大量的钾、镁、钠、硫酸盐等成分，开发潜能巨大。软钾镁矾是一种富含镁元素、硫元素的一种无氯钾肥，近些年已经在农业方面取得了很大的成绩。镁和硫都是农作物生长所必须的元素，钾肥的广泛使用，不仅仅可以增加农作物的产量，而且还可以改善农作物的口感。因此，这种无氯钾肥被人称作是农作物生长的“黄金搭档”，并且给农作物生长提供均衡的养分，而且还可以提高农作物的产量和抗其他病菌的能力。

关键词：罗布泊盐湖卤水；制取软钾镁矾；技术工艺

据了解，已探明罗布泊钾盐资源量约占全国钾盐资源量30%左右，其中仅罗北凹地就蕴藏着一个以钾为主，伴（共）生有钠、镁盐、硫酸盐的综合性超大型矿床。因此，罗布泊盐湖的潜能是非常巨大的。对国内外的文献和资料进行大量的查阅后，并且根据罗布泊盐湖的特点，重点对罗布泊卤水和泻利盐矿、尾盐生产加工硫酸钾镁肥的工艺试验和操作流程进行分析和探索，本次试验的最终产品为软钾镁矾。这种工艺流程有效的将矿物进行综合和回收利用，对工艺的长期、循环发展做出了积极的探索和尝试。

1 硫酸钾镁肥工艺试验的研究进展

大量的专家、学者对盐湖中矿物制取硫酸钾镁肥的工艺流程进行分析和研究，著名的盐湖研究者陈怀德等人对新疆本土的硫酸盐湖卤水进行室内多层次的温度蒸发实验，将含有硫和钾的混合盐矿作为本次提取的原料，通过加入水，促进混合盐矿进行分解反应，从而得到粗制的软钾镁矾混矿，然后再采用反浮选脱钠技术对软钾镁矾混矿进行精制，从而得到含有1.78%的NACI软钾镁矾矿混精矿，在整个工艺过程中，钾的回收率达到64.75%。此外，青海湖研究所的著名研究者李显军等人通过水解反浮选工艺流程，在15℃的时候，将青海湖中某混合盐矿进行精制，并且得到的粗制软钾镁矾混矿中NACI的含量从原来的21%减少到1.78%，钠的排除率也高达95%以上，而且钾的回收率也达到了95%。对此工艺流程中的矿物质组分进行分析和计算，软钾镁矾的含量从之前的46%已经上升到62%。因此，可以得知，对硫酸盐型盐湖的卤水进行制取时，应该先将卤水进行水解，然后再进行蒸发、分解和反应的一系列过程，最终得到生产的软钾镁矾，这种方式得到的软钾镁矾含量高达92%以上。

总的来说，开展钾镁肥的试验主要是室内的研究比较多，但是，对大规模的生产研究就进行了很到。因此，对于生产硫酸钾和氯化钾的大规模工艺研究就明显的少之又少，这与我国生产钾镁肥企业的数目有直接的联系。

2 硫酸钾镁肥工艺试验过程的相图分析

盐湖卤水和海盐苦卤都是按照天然的蒸发过程进行的，也就是按照“太阳相图”进行操作的。简单来说，“太阳相图”就是一种和经典的稳定平衡相关系不一样的一种图，它是一种平衡状态的图。图1为Na、K、Mg/C1,SOQ-Hz0体系在25℃的时候的介稳相图，其中A点是大柴旦盐湖夏季原始卤水的组成点，A点存在于泻利盐(MgSO4·7H2O)结晶区内，在25℃的条件下进行天然蒸发的过程中，首先NACI先饱和析出，然后泻利盐、氯化钾、光卤石(KCI·MgCl2·6H2O)、水氯镁石(MgC12·6H2O)依次析出。在整个天然蒸发的过程中，没有出现任何的硫酸钾或其他形式的任何复盐。

将图1和稳定相图充分的进行对比，可以看出，在介稳相图中，没有出现钾镁肥和钾盐镁肥，并且软钾镁矾的相区几乎扩大了将近20倍。但是，如果将卤水的组成点，移动到软钾镁矾的相区内，那么在整个蒸发过程中就会得到含有硫酸钾的复盐-软钾镁矾。根据盐湖矿物的实际情况，将芒硝和光卤石两者与原始的卤水进行充分的混合，并且让形成的新的体系点E出现在软钾镁矾相区内。

图中的D点，是纯软钾镁矾的形成点。但是，如果将现有的体系进行调整后，让其更加的接近D点，那么，经过天然蒸发的过程后，产生的软钾镁矾将更多。但是，通过具有的实验和计算结果表明，如果将现有的体系调节到DE点之间，那么，析出的纯软钾镁矾中会含有大量的氯化钠，这完全不利于下一步加工。E点是一个非常理想化的一个点，经过研究人员多次的实验和计算得出，想要达到E点，那么就需要准备20kg的光卤石和10kg的芒硝，然后加入100kg的原始卤水，进行充分的反应。

图1 卤水组成调节和蒸发途径的相图描述

A—大柴旦盐湖卤水的组成点，

B—光卤石的组成点，

C—反应过程的中间点，

D—软钾镁矾的组成点，

E—调节后新形成的组成点

盐矿生产软钾镁矾的方式一般有两种：首先，需要进行连续的复分解反应来实现；其次，采用全溶重结晶法来实现。这两种方式都可以制取纯度较高的软钾镁矾矿，前者是将混合盐放入反应釜内，加入适当的纯净水，长时间的对其进行搅拌，使得混合盐中的不同组成充分的发生反应，最终提取出软钾镁矾矿。此方法的优点是可以节约水源，生产的软钾镁矾的颗粒比较细，能够更加便捷的进行加工和处理，得到硫酸钾，但是混合盐中含有的氯化钠会存在于软钾镁矾矿中，从而大大降低了软钾镁矾矿的品相。第二种方法是将混合盐矿加入充足的淡水进行溶解，过滤其中的杂质和水不溶物，然后对所得到的液体进行蒸发，从而得到软钾镁矾矿。此种方式是将混合盐矿进行充分的溶解，使得形成的液体在25℃的条件下介稳相图中处于软钾镁矾相区内，此时的混合盐并未达到饱和状态。这种方式的优点是可以得到较为纯净的产品，但是不利于节约水源。

3 对钾混盐加工软钾镁矾的工艺理论进行分析

目前，硫酸盐型的卤水中提取钾主要采用的是将硫酸盐型的卤水经过天然的蒸发之后得到的钾混盐，然后在经过一系列的加工流程最后得到软钾镁矾。从硫酸盐型的卤水中提取钾的原料为混合盐，其化学组成为：Cl-26.95%、Na+3.53%、SO42-12.07%、Mg2+8.35%、K+7.34%。转变成矿物混合组分为：泻利盐30.97%、石盐8.97%、水氯镁石6.01%、光卤石52.18%，共计98.13%。在25℃的条件下，Na+、Cl-、S42-、-H2O、Mg2+、K+这五元体系在相图的位置如图2中的1号点位置，加水分解后所得到的混合液体相点位于2号点，固相分解的相点位于3号点。

1号点组份的含量如下:K+7.34%、SO42-12.07%、Mg2+8.35%；2号点组份的含量如下:K+1.82%、SO42-4.61%、Mg2+7.13%；3号点组份的含量如下:K+9.74%、SO42-14.34%、Mg2+5.38%。

按照理论方式进行计算:1号点位置，钾混和盐加入32.75%放入分解水，能够使其分解固相点落在图中3号点位置。此过程中K+回收率为82.6%。

根据相图进行分析，3号点位置，固相直接转化为软钾镁矾的产率比较低(其中SO42-含量比较低)，因此，需要在3号点位置加入适量的SO42-，使其落在4号点位置，这样才能有效的提高产率，并且使得品位有所提高。

经过分析和计算，3号点位置中，向分解固相中加如质量为8.25%的SO42-，能够帮助其点落在图中4号点位置。4号点位置，固相经过转化过程，可以得到软钾镁矾产品，并且软钾镁矾产率为25.48%、K+回收率为73.04%(产率和回收率均按钾混盐为入料计)。

图2 Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO42-__H2O五元体系介稳相图

4冷分解一转化工艺制取软钾镁矾试验

依据理论方式进行计算，在转化过程中加入适量的SO42-，可以提高软钾镁矾的质量和品质。并且，分别多次的对分解所需的水量、转化所需要的水量、加入芒硝的量以及转化时间等工艺流程进行实验。

4.1对分解所需要的水量进行试验

试验中，对钾混合盐和淡水所需要的量进行计算，然后一同加入反应器中，设置好搅拌时间，不断的进行搅拌，采用布氏漏斗进行固液分离。根据实验结果可以得出，在进行分解时候，加入30%的水比加入40%的水所形成的固体在进行转过时间所需要的SO42-量比较少，因此，冷分解的水量应该定为3000。

4.2对转化所需要的水量进行试验

首先，需要按照冷分解法将混合盐进行分离。在进行转化实验时候，需要向反应器中，加入同等质量的分解物，并且按照比例设定加入不同量的谁，设置相同的转化时间，带转化完成后，利用布氏漏斗进行固液分离。根据实验可以得出，加入65%的转化水所得到的固体质量最佳。

4.3芒硝加入量试验

试验方法和上面的方法完全相同，只是对芒硝的加入量进行改变。设置不同比例的芒硝加入其中，根据实验结果可以看出，加入芒硝的量为理论值的120%时，转化效果最佳。

5 试验结果和讨论

（1）通过实验可以得出结论。当加入水的量与理论加水量的比例是1.2：1时，所得到的软钾镁矾的产量最高，并且钾的回收率也是最佳；当加入水的量与理论加水量的比例是1:1时，混合盐矿的转化度比较高，但是所产生的结果中含有大量的光卤石，由此，可以得知，反应发生的不是很充分。在采用冷分解的方式进行提取软钾镁矾的过程中，由于混合盐矿中的SO42-含量比较少，因此，采用两次进行分离的效果最佳，并且产品的品相和回收率也达到标准要求。（2）采用冷分解方式对混合盐矿进行转化时，操作比较简单，污染极小，经济成本也比较低。（3）对分解液和转化液进行天然的蒸发后，大约有80%以上的K+以钾混盐的方式析出晶体，并且得以回收利用。

6 结语

据不完全统计，已探明罗布泊钾盐资源量约占全国钾盐资源量30%左右，其中仅罗北凹地就蕴藏着一个以钾为主，伴（共）生有钠、镁盐、硫酸盐的综合性超大型矿床。软钾镁矾是一种富含镁元素、硫元素的一种无氯钾肥，近些年已经在农业方面取得了很大的成绩。镁和硫都是农作物生长所必须的元素，钾肥的广泛使用，不仅仅可以增加农作物的产量，而且还可以改善农作物的口感。通过对生硫酸钾镁肥的工艺试验和操作流程进行分析和探索，得出一套成熟完整的工艺流程，最大化的将其中的有效物质进行提取和分析，这不仅仅开发出混合盐矿的潜能，并且带动了当地的经济发展，而且有效的提高我国农作物的产量和质量。国家应该鼓励和支持生产钾镁肥的企业，这样才能更快、更好的提高我们的农业水平和经济水平。

[参考文献]

[1]李陇岗,曾 英,杨建元.钾镁混盐“反浮选-转化法”制取软钾镁矾的研究[J].盐业与化工,2012(11).

[2]候建华,盖晓宏.罗布泊盐湖矿物制取软钾镁矾的试验研究[J].新疆化工,2012(2).

[3]程怀德,马海州.利用硫酸盐型盐湖资源制取软钾镁矾的研究[J].盐业与化工,2008(3).

Study on technology of magnesium sulfate in Lop Nor Saline Lake brine with soft potassium

Qin Zhaoming
(Xinjiang Lop Nor SDIC potash Co Ltd, the Xinjiang Uygur Autonomous Region Hami 839000)

Abstract:Lop Nor Saline Lake brine is Magnesium Sulfate bittern, containing large amounts of potassium, magnesium, sodium, sulfate and other components, development potential. Picromerite is a magnesium rich, a sulfur chloride free potash fertilizer, in recent years has made great achievements in agriculture. Magnesium and total sulfur is required for crop growth elements, the widespread use of potash fertilizer, not only can increase crop yield, but also can improve crop of taste. Therefore, this kind of non chloride potash fertilizer is called the "gold partner" of crop growth, and to provide balanced nutrients for the growth of crops, but also can improve the yield of crops and the ability to resist other bacteria.

Key words:lop nor saline lake brine; preparing picromerite; technology

作者简介：秦兆明（1983-），男，汉，四川南充人，大专，助理工程师；研究方向：硫酸镁亚型卤水制取硫酸钾。