钾钠混盐提钾工艺研究

杨三妹，卢志斌，宁绍宇

(中蓝长化工程科技有限公司，湖南 长沙 410116)

钾肥是一种植物生长必需的营养素，是从天然矿藏开采或从卤水中提取的，通过加工把钾肥同其他矿物及废料进行分离。其主要类型有氯化钾、硫酸钾、硝酸钾和硫酸钾镁肥。

(1)氯化钾(KCl)。是最常见的钾肥形式，约占钾肥消费总量的90%，通常称盐酸盐钾肥(MOP)，一般K2O含量55%～60%。氯化钾广泛适用于粮食、棉花、豆类等作物。

(2)硫酸钾(K2SO4)。也称为SOP，一般K2O含量45%～52%，可直接生产或由氯化钾转化生产。硫酸钾占钾肥消费总量的4%～5%，主要用于烟草、甘蔗、水果等经济作物。

(3)硝酸钾(KNO3)。也称为NOP，含约44%的K2O和13%的氮，作为肥料主要用于花卉、蔬菜、水果等经济作物的叶面喷施肥料。

(4)硫酸钾镁肥。也称为KMS，含约25%的K2O另加硫和镁，主要用于复合肥生产。

中国是一个可溶性钾资源不足的国家，钾矿资源属于国家严重短缺的9种矿产资源之一，已查明的钾矿资源主要分布在青海、新疆和西藏的现代盐湖中，地理位置偏僻，自然环境恶劣。地质研究工作表明，中国钾矿资源成矿条件较差，近期内找到新的大型钾盐基地的可能性不大。

1 试验设备

浮选机型号为XFD型挂槽浮选机，浮选机容积为1 L。

2 试验药剂

YC-89-2捕收剂，中蓝长化工程科技有限公司自制，直接溶于80 ℃热水，配制浓度为2%，80 ℃保温备用；601捕收剂，中蓝长化工程科技有限公司自制，配制浓度为2%，常温备用；泻利盐，AR。

3 原矿制备与矿石性质

原矿经过破碎—筛分—混匀等工序得到试验用矿样，其组成及J值见表1。

表1 原矿离子组成及J值Tab.1 Ion composition and Janecke Index

图1 C矿及浮选母液在相图上的位置Fig.1 The position of C ore and flotation mother liquor on the phase diagram

由表1和图1可知，C矿位于软钾镁钒相区，一般地钾盐浮选试验，浮选软钾镁钒采用阴离子捕收剂(601)浮选，氯化钾、泻利盐和软钾镁钒的三相饱和点(即A点)的组成配制母液转化；浮选氯化钾试验采用阳离子捕收剂(YC系列)来浮选，用光卤石、氯化钾、泻利盐的三相饱和点(即B点)的组成配制母液分解，浮选母液A和浮选母液B的组成见表2。

根据矿物性质和五元一次方程理论计算出生产两种产品的原料组成，并计算出产品的单次理论产率。

表2 浮选母液离子组成及J值Tab.2 Ionic composition of flotation mother liquor and Janecke Index

(1)生产氯化钾工艺方案，1 000 g C矿，宜加入213.3 g淡水，理论上得到222.8 g氯化钠，296.8 g泻利盐，98.5 g氯化钾，形成594.8 g B母液。通过理论计算，氯化钾分解收率为86.23%，氯化钾单次理论产率为9.85%，该方案中得到的氯化钾的品位和钾离子的回收率见浮选试验结果见图2。

图2 C矿浮选氯化钾试验工艺流程Fig.2 Process flow of C ore flotation KCl test

(2)生产软钾镁钒的工艺方案，1 000 g C矿宜加入383.3 g淡水，16.3 g泻利盐进行转化，理论上将得到193.8 g氯化钠，168.5 g软钾镁钒，形成1 037.3 g A母液，该方案钾的理论转化收率为54.63%，软钾镁钒的单次理论产率为16.85%，该方案中得到的软钾镁钒的品位和钾离子的回收率结果见表3。

4 浮选试验

为了考查产品的回收率、品位，设计了多组对比浮选试验，优选出品位高，回收率相对较高的浮选工艺流程。

4.1 C矿浮选氯化钾试验

根据浮选氯化钾的经验，该项内容做了矿样粒度对比试验，YC-89-2作为捕收剂，优选出的浮选工艺流程及试验条件见图2，试验结果见表3。

表3 C矿浮选氯化钾试验结果Tab.3 Test results of C ore flotation KCl

从表3结果可以看出：该工艺条件下得到氯化钾品位为81.10%，钾离子浮选回收率为83.98%，氯化钾的单次产率为13.02%，所得尾矿中钾含量较低，只有1.02%。

4.2 C矿浮选软钾镁钒试验

该试验设计了转化时间对比试验和浮选药剂用量对比试验，浮选试验基本工艺流程见图3，浮选试验条件和结果见表4和表5。

从表4和表5可知，软钾镁钒转化完全，实际值比理论值稍高(为试验正常误差范围)。在第一项试验条件下，因转化时间不够，浮选出的尾矿中钾含量为3.83%；第三项试验和第二项试验改变的主要是药剂用量，药剂用量增加，尾矿中钾含量降低比较明显，3-X中钾含量只有1.67%，但精矿品位比第一项试验和第二项试验稍低，钾离子浮选回收率较高，为84.39%。

图3 C矿浮选软钾镁钒试验工艺流程Fig.3 Process flow of C ore flotation test for soft potassium magnesium

表4 C矿浮选软钾镁钒的试验条件和试验结果Tab.4 Test conditions and test results of C ore flotation

表5 C矿浮选软钾镁钒试验结果Tab.5 The test results of C ore flotation soft potassium magnesium vanadium

续表5 (Continue)

5 结论

该矿组成位于软钾镁钒相区，矿样粒度-0.15 mm，补加10%的淡水分解出氯化钾，YC-89-2号捕收剂用量为80 g/t，浮选出的氯化钾的品位为81.10%，K+浮选回收率为83.98%，氯化钾的产率为13.02%，按3 000元/t的氯化钾产品计算，原矿的产值为390.6元/t。

矿样粒度-0.15 mm，补加38%的水和4%的泻利盐转化1 h，601捕收剂用量为300 g/t，浮选软钾镁钒的工艺，浮选出的软钾镁钒的品位为76.67%，K+浮选回收率为84.39%，软钾镁钒产率为25.89%，按1 700元/t的软钾镁钒计算，原矿的产值为440.15元/t。

文章从浮选氯化钾和软钾镁钒的产值来分析，同时提供了药剂消耗量、淡水使用量、泻利盐使用量等方面的技术参数，为该钾钠混盐资源利用作出了指导作用，从最终的产物可以看出，生产软钾镁钒时不但利用了盐湖常见副产泻利盐，而且得到的副产只有氯化钠，固体废弃物相对于生产氯化钾少一半，属环境友好型方案。