一种利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法

摘要

一种利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，包括以下步骤：（1）以钾混盐原矿:钾混盐共饱和母液=1:0.7～1的磨矿入料质量比进行磨矿，得磨矿后的矿浆；（2）在磨矿后的矿浆中加入钾混盐共饱和母液调浆，调节pH值，加入80～120g钾芒硝捕收剂/吨钾混盐原矿，搅拌，浮选粗选，得泡沫产物A1和槽内矿浆B1；（3）将泡沫产物A1加入钾混盐共饱和母液调浆，进行浮选精选，得泡沫产物A2和槽内矿浆B2，将泡沫产物A2过滤后，得钾芒硝精矿。本方法采用常温浮选工艺，能耗低，流程简单，分离效率高，获得了Na2SO4·3K2SO4品位85～93%的钾芒硝精矿，回收率高，所用浮选药剂对环境更友好。

权利要求

1.一种利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）以钾混盐原矿:钾混盐共饱和母液=1:0.7～1的磨矿入料质量比，将钾混盐原矿进行磨矿至-0.15mm粒级钾混盐原矿占总质量的比例为70～75%，得磨矿后的矿浆；

（2）在步骤（1）所得磨矿后的矿浆中加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为25～30%，pH值调至8.0～9.0，加入80～120g十八烷基二胺醋酸盐/吨钾混盐原矿，搅拌2～

3min，然后进行浮选粗选3～5min，粗选温度为15～20℃，得泡沫产物A1和槽内矿浆B1；

（3）将步骤（2）所得泡沫产物A1加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为10～18%，进行浮选精选2～3min，精选温度为15～20℃，得泡沫产物A2和槽内矿浆B2，将泡沫产物A2过滤后，得钾芒硝精矿。

2.根据权利要求1所述利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述钾混盐原矿主要组分的质量含量为：K+ 5.16～10.74%、Na+ 23.71～

2- - 

30.21%、SO4  9.24～18.38%、Cl 32.35～46.16%。

3.根据权利要求1或2所述利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，其特征在于：步骤（1）～（3）中，所述钾混盐共饱和母液是钾混盐原矿在15～20℃下，K+、Na+、SO42-和Cl-的共饱和母液，其中，主要组分的质量含量为K+ 2.83～4.44%、Na+ 8.23～10.05%、SO42- 

2.04～3.84%、Cl- 13.50～16.82%。

4.根据权利要求1或2所述利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，其特征在于：将步骤（2）所得槽内矿浆B1过滤，将滤液作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用或盐田摊晒备用。

5.根据权利要求1或2所述利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，其特征在于：将步骤（3）所得泡沫产物A2过滤后的滤液作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用或盐田摊晒备用。

6.根据权利要求1或2所述利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，其特征在于：将步骤（3）所得槽内矿浆B2返回步骤（2）中进行循环使用。

说明书

一种利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种提取钾芒硝精矿的方法，具体涉及一种利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法。

背景技术

[0002] 钾芒硝主要用于生产制备硫酸钾。目前，在用钾芒硝（Na2SO4·3K2SO4）生产硫酸钾的专利文献和非专利科技文献报道中，大多是用芒硝（Na2SO4·10H2O）和氯化钾直接进行复分解反应先合成钾芒硝，然后再用钾芒硝与氯化钾进一步反应生成硫酸钾，如CN1202009C、CN1118336A、CN1075041C公开的方法，均未涉及使用钾芒硝原矿。

[0003] 钾芒硝在自然界主要存在于特定类型的盐湖，根据盐湖资源利用技术，现有钾芒硝的分离方法提取包括化工方法和选矿方法：（1）化工方法，通常是利用钾芒硝与NaCl、NaCO3等其它杂质的溶解度差别进行分离，分离效率较低，能耗高，生产周期长；浮选法是利用钾芒硝与其它杂质表面化学性质的差异，通过加入特定浮选药剂，使其表面疏水，在浮选机里充气后随着气泡上浮，杂质则留在浮选槽里，达到钾芒硝与其它杂质分离的目的。CN102849757A和CN102626674A均公开了使用浮选药剂进行浮选提取钾芒硝的技术，但是它们均还存在一些技术缺陷：1）使用的药剂是石油磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠的混合物，药剂分子中带有苯环结构，容易对环境产生污染，且药剂用量大成本高，经换算后，CN102849757A的药剂用量为667～1250g/t原矿，CN102626674A的药剂用量达133～
400g/t原矿；2）磨矿粒度较粗，CN102849757A的磨矿细度为40～80目（0.2～0.45mm），CN102626674A的磨矿细度为40目（0.45mm），表明钾混盐原矿的解离粒度较粗，从矿物加工工艺的专业角度讲，矿物的结晶解离粒度越粗就越是有利于分选，结晶解离粒度越细越不利于分选，这两件专利文献公开方案的钾混盐原料结晶粒度较粗，相对更易于分选，但是，由于原矿中结晶程度的差异，有时需要在分选前将矿物磨矿至较细的粒度，就会导致分选的效率大大降低；3）每一个浮选泡沫产物都需要过滤后才能进行下一步精选，费时费力，浪费过滤所需的能耗和设备场地投资，整个工艺流程较为复杂。

[0004] 《新型捕收剂CB-805浮选制取硫酸钾镁肥工艺研究》（甘顺鹏等，化工矿物与加工，2013年第11期）公开了新型捕收剂十八烷基二胺醋酸盐的性能，但其浮选对象为钾镁肥，且未公开具体的浮选工艺。

[0005] 从钾混盐中提取钾芒硝是本领域内的技术难题，因为盐湖资源中很少有钾盐主要以钾芒硝的形式析出，现有报道钾芒硝提取技术的文献很少。由于钾芒硝的疏水性质特别，普通的钾盐浮选药剂很难将其浮起。CN102849757A和CN102626674A公开方法即是采用若干种浮选药剂的组合物带来的组合效应，方可将钾芒硝以浮选的方法进行分离提取。

[0006] 随着青藏高原广大盐湖的逐步开发利用，需要切实可行的钾芒硝分离提取技术以综合利用盐湖资源，提高资源利用率和开发效益。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种能耗低，工艺流程简单，分离效率高，所用浮选药剂用量少、成本低且对生态环境友好，适合规模化生产的利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法。

[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用硫酸盐型钾混盐浮选提取钾芒硝精矿的方法，包括以下步骤：

[0009] （1）以钾混盐原矿:钾混盐共饱和母液=1: 0.7～1的磨矿入料质量比，将钾混盐原矿进行磨矿，得磨矿后的矿浆；

[0010] （2）在步骤（1）所得磨矿后的矿浆中加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为25～30%，pH值调至8.0～9.0，加入80～120g钾芒硝捕收剂/吨钾混盐原矿，搅拌2～3min，然后进行浮选粗选3～5min，粗选温度为15～20℃，得泡沫产物A1和槽内矿浆B1；

[0011] （3）将步骤（2）所得泡沫产物A1加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为10～18%，进行浮选精选2～3min，精选温度为15～20℃，得泡沫产物A2和槽内矿浆B2，将泡沫产物A2过滤后，得钾芒硝精矿。

[0012] 进一步，步骤（1）中，所述钾混盐原矿主要组分的质量含量为：K+ 5.16～10.74%、Na+ 23.71～30.21%、SO42- 9.24～18.38%、Cl- 32.35～46.16%。

[0013] 进一步，步骤（1）～（3）中，所述钾混盐共饱和母液是钾混盐原矿在15～20℃下，K+、Na+、SO42-和Cl-的共饱和母液，其中，主要组分的质量含量为K+ 2.83～4.44%、Na+ 8.23～10.05%、SO42- 2.04～3.84%、Cl- 13.50～16.82%。

[0014] 进一步，步骤（1）中，所述磨矿的细度为-0.15mm粒级钾混盐原矿占总质量的比例为70～75%。加入钾混盐共饱和母液的目的是将其作为磨矿介质，防止钾混盐在磨矿和浮选过程中由于母液不饱和而部分或全部溶解掉，保证进出物料的质量守恒；以钾混盐原矿:钾混盐共饱和母液=1: 0.7～1的质量比添加，研究表明，这样的添加比例，磨矿效率较高，若浓度太低，磨机里的钢球或钢棒难以击打到矿粒；若浓度过大，则钢球或钢棒粘在一起难以正常工作；研究还表明，所述限定的磨矿细度既能保证钾混盐原料中钾芒硝和氯化钠等杂质的充分解离，又能防止钾混盐原料过磨，因为若磨矿粒度较粗，则钾芒硝与氯化钠杂质不能充分分离，难以有效分选，若磨矿粒度太细，则会导致浪费磨矿能耗、浮选药剂消耗过大、杂质夹带上浮增多、浮选指标变差等。

[0015] 进一步，步骤（2）中，所述钾芒硝捕收剂优选十八烷基二胺醋酸盐；所述十八烷基二胺醋酸盐优选长沙蓝星化工新材料公司生产的产品，使用时通常配制成质量浓度2%的溶液。十八烷基二胺醋酸盐的捕收原理是：在弱碱性的矿浆溶液中由于双电层的作用，药剂分子中电离为R-NH2-的疏水基会与表面荷相反电荷的钾芒硝颗粒吸附在一起，使钾芒硝颗粒表面疏水，从而容易粘着于气泡上浮；研究表明，用其作为捕收剂浮选效果好，药剂分子结构简单易于降解，对环境更为友好，常温下为固体，便于包装、运输和使用。

[0016] 步骤（2）中，浮选矿浆质量浓度、pH值、浮选时间、浮选温度等参数是根据大量的工作实践和浮选实验数据选定的。

[0017] 步骤（3）中，浮选矿浆质量浓度、浮选时间、浮选温度等参数是根据大量的工作实践和浮选实验数据选定的，而浮选精选中的矿浆质量浓度低于浮选粗选是为了有利于提高精矿质量；步骤（3）中不用再添加钾芒硝捕收剂，粗选时加入的大部分捕收剂都粘附于钾芒硝颗粒上，随泡沫产物A1进入精选工序。

[0018] 进一步，将步骤（2）所得槽内矿浆B1过滤，将滤液作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用或盐田摊晒备用。所述泡沫产物A1为钾芒硝粗选精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，固相质量浓度为15～55%；所述槽内矿浆B1为钾芒硝尾矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，由于工艺系统长时间循环达到平衡，槽内矿浆B1过滤后的滤液为钾混盐共饱和母液，槽内矿浆B1过滤后的钾芒硝尾矿中K+的质量含量为1.02～1.30%，说明K+已经基本被浮选分离，步骤（2）中浮选分离效果好。

[0019] 进一步，将步骤（3）所得泡沫产物A2过滤后的滤液作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用或盐田摊晒备用。所述泡沫产物A2为钾芒硝精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，由于工艺系统长时间循环达到平衡，所以槽内矿浆A2过滤后的滤液为钾混盐共饱和母液。

[0020] 进一步，将步骤（3）所得槽内矿浆B2返回步骤（2）中进行循环使用。所述槽内矿浆B2为钾芒硝中矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，钾芒硝中矿的品位稍低于钾芒硝粗选精矿，故可循环至浮选粗选进行进一步提取。

[0021] 本发明通过浮选提取具有较高纯度的钾芒硝产品，可作为下游转化制备硫酸钾的原料，并可提高硫酸钾转化回收率。本发明的原理是通过加入捕收剂，改变钾芒硝表面化学性质，使钾芒硝颗粒表面疏水并粘着于气泡表面随气泡上浮，实现钾芒硝与NaCl、水不溶物等杂质的浮选分离。按照本发明方法提取钾芒硝精矿，解决了硫酸盐型钾混盐提取钾芒硝的技术难题，并可在提取过程中有效减少机械损失，钾芒硝精矿的最终回收率为83～93%，钾芒硝精矿中Na2SO4·3K2SO4的质量含量为85～93%，K+的质量含量为30～35%，避免了资源浪费。

[0022] 本发明方法采用常温浮选工艺，能耗低，工艺流程简单，易于操作，生产成本低，分离效率高，所用浮选药剂对环境更友好，适合规模化生产。

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。

[0024] 以下所述各实施例所用钾混盐原矿为青藏高原硫酸盐型盐湖卤水摊晒析出的硫酸盐型钾混盐原矿；所使用的钾芒硝捕收剂十八烷基二胺醋酸盐购于长沙蓝星化工新材料公司。

[0025] 实施例1

[0026] 本实施例中所述钾混盐共饱和母液是钾混盐原矿在15℃下，主要组分的质量含量为K+ 2.83%、Na+ 10.05%、SO42- 2.04%、Cl- 16.82%的共饱和母液。

[0027] （1）在1t钾混盐原矿（其中，原矿中主要组分的质量含量为K+ 5.16%、Na+ 30.21%、2- - 
SO4  9.24%、Cl 46.16%）中加入0.7t钾混盐共饱和母液进行磨矿，磨矿细度为-0.15mm粒级钾混盐原矿占总质量的70%，得磨矿后的矿浆；

[0028] （2）将步骤（1）所得磨矿后的矿浆转至浮选机，加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为25%，矿浆pH值调至8.0，加入钾芒硝捕收剂十八烷基二胺醋酸盐 80g（将十八烷基二胺醋酸盐配置成质量浓度为2%的溶液再加入），搅拌2min，然后进行充气刮泡浮选粗选3min，粗选温度为15℃，得泡沫产物A1和槽内矿浆B1；所述泡沫产物A1为钾芒硝粗选精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，固相质量浓度为15%，槽内矿浆B1为钾芒硝尾矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物；

[0029] （3）将步骤（2）所得泡沫产物A1加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为10%，进行浮选精选2min，精选不加药，精选温度为20℃，得泡沫产物A2和槽内矿浆B2，将泡沫产物A2过滤后，得钾芒硝精矿；所述泡沫产物A2为钾芒硝精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，所述槽内矿浆B2为钾芒硝中矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物。

[0030] 所得钾芒硝精矿的最终回收率为83.00%，钾芒硝精矿中Na2SO4·3K2SO4的质量含量为85.83%，K+的质量含量为30.29%；将槽内矿浆B1过滤后，得钾芒硝尾矿，其中K+的质量含+量为1.02%，说明K已经基本被浮选分离，步骤（2）中浮选分离效果好。

[0031] 实施例2

[0032] 本实施例中所述钾混盐共饱和母液是钾混盐原矿在20℃下，主要组分的质量含量为K+ 4.44%、Na+ 8.23%、SO42- 3.84%、Cl- 14.70%的共饱和母液。

[0033] （1）在1t钾混盐原矿（其中，原矿中主要组分的质量含量为K+ 10.74%、Na+ 23.71%、SO42- 18.38%、Cl- 32.35%）中加入0.9t钾混盐共饱和母液进行磨矿，磨矿细度为-0.15mm粒级钾混盐原矿占总质量的71%，得磨矿后的矿浆；

[0034] （2）将步骤（1）所得磨矿后的矿浆转至浮选机，加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为30%，矿浆pH值调至9.0，加入钾芒硝捕收剂十八烷基二胺醋酸盐120g（将十八烷基二胺醋酸盐配置成质量浓度为2%的溶液再加入），搅拌3min，然后进行充气刮泡浮选粗选5min，粗选温度为15℃，得泡沫产物A1和槽内矿浆B1；所述泡沫产物A1为钾芒硝粗选精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，固相质量浓度为55%；所述槽内矿浆B1为钾芒硝尾矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，将其过滤，滤液即钾混盐共饱和母液，作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用，滤渣弃用；

[0035] （3）将步骤（2）所得泡沫产物A1加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为18%，进行浮选精选3min，精选不加药，精选温度为15℃，得泡沫产物A2和槽内矿浆B2，将泡沫产物A2过滤后，得钾芒硝精矿；所述泡沫产物A2为钾芒硝精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，泡沫产物A2过滤后的滤液即钾混盐共饱和母液，作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用；所述槽内矿浆B2为钾芒硝中矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，将槽内矿浆B2返回步骤（2）中进行循环使用。

[0036] 所得钾芒硝精矿的最终回收率为92.93%，钾芒硝精矿中Na2SO4·3K2SO4的质量含量为92.60%，K+的质量含量为32.68%；将槽内矿浆B1过滤后，得钾芒硝尾矿，其中K+的质量含量为1.09%，说明K+已经基本被浮选分离，步骤（2）中浮选分离效果好。

[0037] 实施例3

[0038] 本实施例中所述钾混盐共饱和母液是钾混盐原矿在17℃下，主要组分的质量含量+ + 2- - 为K 2.94%、Na 10.01%、SO4  3.68%、Cl 13.50%的共饱和母液。

[0039] （1）在1t钾混盐原矿（其中，原矿中主要组分的质量含量为K+ 8.03%、Na+ 29.51%、SO42- 14.13%、Cl- 33.87%）中加入1t钾混盐共饱和母液进行磨矿，磨矿细度为-0.15mm粒级钾混盐原矿占总质量的72%，得磨矿后的矿浆；

[0040] （2）将步骤（1）所得磨矿后的矿浆转至浮选机，加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为28%，矿浆pH值调至8.5，加入钾芒硝捕收剂十八烷基二胺醋酸盐100g（将十八烷基二胺醋酸盐配置成质量浓度为2%的溶液再加入），搅拌3min，然后进行充气刮泡浮选粗选5min，粗选温度为17℃，得泡沫产物A1和槽内矿浆B1；所述泡沫产物A1为钾芒硝粗选精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，固相质量浓度为40%；所述槽内矿浆B1为钾芒硝尾矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，将其过滤，滤液即钾混盐共饱和母液，作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用，滤渣弃用；

[0041] （3）将步骤（2）所得泡沫产物A1加入钾混盐共饱和母液调浆至矿浆质量浓度为15%，进行浮选精选3min，精选不加药，精选温度为18℃，得泡沫产物A2和槽内矿浆B2，将泡沫产物A2过滤后，得钾芒硝精矿；所述泡沫产物A2为钾芒硝精矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，泡沫产物A2过滤后的滤液即钾混盐共饱和母液，作为步骤（1）～（3）中加入的钾混盐共饱和母液使用；所述槽内矿浆B2为钾芒硝中矿和钾混盐共饱和母液的固液混合物，将槽内矿浆B2返回步骤（2）中进行循环使用。

[0042] 所得钾芒硝精矿的最终回收率为83.37%，钾芒硝精矿中Na2SO4·3K2SO4的质量含+ +量为88.01%，K 质量含量为31.06%；将槽内矿浆B1过滤后，得钾芒硝尾矿，其中K的质量含量为1.30%，说明K+已经基本被浮选分离，步骤（2）中浮选分离效果好。