利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法

摘要

本发明提供了一种以硫酸镁亚型盐湖含钾卤水盐田日晒钾镁硫酸盐混矿为原料制取硫酸钾的方法。该方法将硫酸镁亚型盐湖含钾卤水经盐田滩晒后，制得一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，并将两种矿、硫酸钾母液及水按一定比例配合，在一定温度范围进行热溶转化、热滤除钠、冷却结晶析出中间原料，再将中间原料加水并在一定温度范围内直接分解转化、冷却、分离、洗涤、干燥得到硫酸钾产品。本发明的工艺不外补加氯化钾，生产成本低、产品品质好，可以直接作为工业原料；本发明的工艺中不引入浮选药剂、去除了磨矿、浮选工序，工艺简单、操作方便，收率高，对盐湖生态环境无污染，同时提高了盐湖资源的利用率，体现了循环经济的资源利用战略。

权利要求

1.一种利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，包括下述工艺步骤：①将硫酸镁亚型含钾盐湖卤水通过盐田日晒蒸发分别得到一段钾镁硫酸盐混盐矿+和二段钾镁硫酸盐混盐矿，其中一段钾镁硫酸盐混盐矿主要成分的含量控制范围为：Na ：

2+ + - 2-

5-15％；Mg ：4-10％；K ：5-10％；Cl ：15-30％；SO4 ：10-25％；二段钾镁硫酸盐混盐矿主要+ 2+ + - 2-成分的含量控制范围为：Na ：5-10％；Mg ：4-10％；K ：8-12％；Cl ：20-38％；SO4 ：6-15％；

② 将 上 述 一 段、二 段 钾 镁 硫 酸 盐 混 盐 矿、硫 酸 钾 母 液 及 水 按

2+

1∶0.2-4∶0.2-8∶0.2-10的比例进行配料，其中硫酸钾母液主要成分的含量为：Mg ：+ - 2-

3-6％；K ：6-10％；Cl ：10-20％；SO4 ：1-10％；

③将所配浆料在40-100℃下转化反应10-120Min，得到含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆，再将含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆在40-100℃范围内保温、热滤除去其中的固体氯化钠；

④往上述除去固体氯化钠的滤液中加入滤液重量1-20％的水搅拌均匀，然后冷却到

0-30℃，得到直接分解转化制取硫酸钾的中间原料，该中间原料中NaCl含量≤7％；

⑤将上述中间原料与水以1∶0.5-3的比例在20-80℃复分解转化20-120Min后，冷却料浆到5-30℃，分离所得滤饼为硫酸钾湿产品，硫酸钾湿产品洗涤、干燥后即为硫酸钾产品。

2.如权利要求1所述利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，其特征在于：将步骤③中的热过滤滤饼用相当于滤饼重量3-15％的淡水洗涤，并将洗涤液与热过滤滤液混和。

3.如权利要求1所述利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，其特征在于：步骤④所述中间原料为可直接分解转化制取硫酸钾的高品位软钾镁钒混盐矿。

4.如权利要求1所述利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，其特征在于：将步骤④中的母液返回盐田以进一步回收其中的钾盐。

说明书

利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用硫酸镁亚型盐湖含钾卤水提取硫酸钾的方法，尤其涉及一种利用硫酸镁亚型盐湖含钾卤水盐田日晒钾镁硫酸盐混矿、热溶除钠、低温冷析硫酸钾中间原料、中间原料直接加水分解转化制取硫酸钾的工艺方法。

背景技术

[0002] 硫酸盐型盐湖卤水是卤水中主要含有钠、钾、镁、氯、硫酸根等无机成盐元素的卤水资源，它广泛分布于我国新疆、青海、内蒙等地的盐湖中，其钾资源储量约占我国卤水钾资源总储量的60％；目前，我国硫酸盐型盐湖钾资源的开发利用技术方法较为单一，现只有新疆罗布泊钾盐科技开发有限公司和中科院青海盐湖研究所采用浮选法技术对罗布泊和青海东台吉乃尔硫酸镁亚型盐湖钾资源进行开发，生产硫酸钾，已形成近5万吨/年的生产能力。以硫酸镁亚型含钾盐湖卤水为原料，进行盐田滩晒得到含氯化钠的钾镁硫酸盐混矿，钾镁硫酸盐混矿与水在常温下进行复分解转化生成软钾镁矾矿，利用选矿技术将其中的软钾镁矾矿选出，达到与氯化钠分离的目的，选出的软钾镁矾矿再和少量氯化钾转化生成硫酸钾产品，是目前我国从硫酸镁亚型盐湖卤水中制取硫酸钾的唯一方法。该方法所得产品及排放母液中均含有一定量的浮选剂，对硫酸钾产品的深加工利用及母液的进一步处理带来一定的不便，其次该法不能用于主要以开采氯化钠作食用盐产品的盐湖卤水中钾资源的开发，它将会对盐湖食用盐的开采带来一定产品污染。因此，从我国硫酸镁亚型盐湖卤水中提取钾资源的应用技术，即在这种背景下应运而生。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法。

[0004] 本发明根据硫酸镁亚型盐湖卤水盐田蒸发结晶析盐顺序，硫酸镁亚型盐湖卤水蒸发依次可得到主要含氯化钠、软钾镁钒、硫酸镁、氯化钾的一段钾镁硫酸盐混盐矿和主要含氯化钠、硫酸镁、光卤石的二段钾镁硫酸盐混盐矿，再将两段钾镁硫酸盐混盐矿按一定比例配合并和硫酸钾母液、水进行配料后经热溶、冷却、析出适宜制取硫酸钾的高纯钾镁硫酸盐混盐矿中间原料，再将中间原料进行二次转化得到硫酸钾料浆，冷却分离硫酸钾料浆即可得到硫酸钾湿产品。

[0005] 本发明的具体工艺过程如下：

[0006] ①将硫酸镁亚型含钾盐湖卤水通过盐田日晒蒸发分别得到一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，其中一段钾镁硫酸盐混盐矿主要成分的含量控制范围为：+ 2+ + - 2-
Na ：5-15％；Mg ：4-10％；K ：5-10％；Cl ：15-30％；SO4 ：10-25％；二段钾镁硫酸盐混盐+ 2+ + - 2-
矿主要成分的含量控制范围为：Na ：5-10％；Mg ：4-10％；K ：8-12％；Cl ：20-38％；SO4 ：
6-15％；

[0007] ② 将 上 述 一 段、二 段 钾 镁 硫 酸 盐 混 盐 矿、硫 酸 钾 母 液 及 水 按2+
1∶0.2-4∶0.2-8∶0.2-10的比例进行配料，其中硫酸钾母液主要成分的含量为：Mg ：
+ - 2-
3-6％；K ：6-10％；Cl ：10-20％；SO4 ：1-10％。

[0008] ③将所配浆料在40-100℃下转化反应10-120Min，得到含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆，再将含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆在40-100℃范围内保温、热滤除去其中的固体氯化钠；

[0009] ④往上述除去固体氯化钠的滤液中加入滤液重量1-20％的水搅拌均匀，然后冷却到0-30℃，得到直接分解转化制取硫酸钾的中间原料，该中间原料中NaCl含量≤7％；

[0010] ⑤将上述中间原料与水以1∶0.5-3的比例混合，并在20-80℃复分解转化20-120Min后，冷却料浆到5-30℃，分离所得滤饼为硫酸钾湿产品，硫酸钾湿产品经洗涤、干燥后即为硫酸钾产品。

[0011] 将步骤③中的热过滤滤饼用相当于滤饼重量3-15％的淡水洗涤，并将洗涤液与热过滤滤液混和。

[0012] 步骤④所述中间原料为可直接分解转化制取硫酸钾的高品位软钾镁钒混盐矿。

[0013] 按上述方法提取的硫酸钾产品，产品为白色的正交或六方结晶体，产品粒度范围40-100目，不含游离酸。

[0014] 将步骤④中的母液返回盐田以进一步回收其中的钾盐。

[0015] 本发明与现有技术比较具有以下优点：

[0016] 1、本发明以硫酸镁亚型盐湖含钾卤水蒸发沉积的钾镁硫酸盐矿为原料制取硫酸钾，不外补加氯化钾，生产成本较低(生产成本相当于现有技术的20-40％)。

[0017] 2、本发明利用热溶、热滤、除钠代替目前国内外通用的浮选除钠工艺，工艺中不引入浮选药剂、去除了磨矿、浮选工序，对盐湖生态环境无污染，是环境友好的绿色工艺。

[0018] 3、本发明工艺简单、操作方便，收率高，对原料矿品位的变化适应性强。

[0019] 4、本发明制取的硫酸钾产品纯度高、色泽洁白、品质好，具有选矿法无法比拟的晶体粒度及产品白度和质量指标，可以直接作为工业原料，无需进行二次处理。

[0020] 5、本发明充分利用了盐湖卤水和硫酸钾母液中的钾、硫酸根离子，提高了钾回收率和品位；提高了盐湖资源的利用率，体现了循环经济的资源利用战略。

[0021] 附图说明

[0022] 图1为本发明的工艺流程图

[0023] 具体的实施方式

[0024] 实施例1、利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，包括下述工艺步骤：

[0025] ①将硫酸镁亚型含钾盐湖卤水通过盐田日晒蒸发分别得到一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，其中一段钾镁硫酸盐混盐矿主要成分的含量控制范围为：+ 2+ + - 2-
Na ：5-15％；Mg ：4-10％；K ：5-10％；Cl ：15-30％；SO4 ：10-25％；二段钾镁硫酸盐混盐+ 2+ + - 2-
矿主要成分的含量控制范围为：Na ：5-10％；Mg ：4-10％；K ：8-12％；Cl ：20-38％；SO4 ：
6-15％；

[0026] ②将上述一段、二段钾镁硫酸盐混盐矿、硫酸钾母液及水按1∶0.2∶0.2∶0.22+ + -
的比例进行配料，其中硫酸钾母液主要成分的含量为：Mg ：3-6％；K ：6-10％；Cl ：10-20％；
2-
SO4 ：1-10％。

[0027] ③将所配浆料在40℃下分解转化反应120Min，得到含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆，再将含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆在40℃范围内保温、热滤除去其中的固体氯化钠；热过滤滤饼用相当于滤饼重量3％的淡水洗涤，并将洗涤液与热过滤滤液混和。

[0028] ④往上述热滤液中加入热滤液重量1％的水搅拌均匀，然后将热料液冷却到0℃，得到可直接分解转化制取硫酸钾的中间原料——高品位软钾镁钒混盐矿，该中间原料中NaCl含量≤7％；母液返回盐田以进一步回收其中的钾盐。

[0029] ⑤将上述中间原料与水以1∶0.5的比例混合，并在20℃温度下复分解转化120Min后，冷却料浆到30℃，分离所得滤饼为硫酸钾湿产品，该硫酸钾湿产品中Cl≤2％，K2SO4≥90％；硫酸钾湿产品经洗涤、干燥后即为硫酸钾产品。

[0030] 实施例2、利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，包括下述工艺步骤：

[0031] ①将硫酸镁亚型含钾盐湖卤水通过盐田日晒蒸发分别得到一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，其中一段钾镁硫酸盐混盐矿主要成分的含量控制范围为：+ 2+ + - 2-
Na ：5-15％；Mg ：4-10％；K ：5-10％；Cl ：15-30％；SO4 ：10-25％；二段钾镁硫酸盐混盐+ 2+ + - 2-
矿主要成分的含量控制范围为：Na ：5-10％；Mg ：4-10％；K ：8-12％；Cl ：20-38％；SO4 ：
6-15％；

[0032] ②将上述一段、二段钾镁硫酸盐混盐矿、硫酸钾母液及水按1∶1∶2∶2的比例2+ + - 2-
进行配料，其中硫酸钾母液主要成分的含量为：Mg ：3-6％；K ：6-10％；Cl ：10-20％；SO4 ：
1-10％。

[0033] ③将所配浆料在60℃下分解转化反应100Min，得到含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆，再将含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆在60℃范围内保温、热滤除去其中的固体氯化钠；热过滤滤饼用相当于滤饼重量5％的淡水洗涤，并将洗涤液与热过滤滤液混和。

[0034] ④往上述热滤液中加入热滤液重量5％的水搅拌均匀，然后将热料液冷却到0℃，得到可直接分解转化制取硫酸钾的中间原料——高品位软钾镁钒混盐矿，该中间原料中NaCl含量≤7％；母液返回盐田以进一步回收其中的钾盐

[0035] ⑤将上述中间原料与水以1∶1的比例混合，并在40℃温度下复分解转化100Min后，冷却料浆到20℃，分离所得滤饼为硫酸钾湿产品，该硫酸钾湿产品中Cl≤2％，K2SO4≥90％；硫酸钾湿产品经洗涤、干燥后即为硫酸钾产品。

[0036] 实施例3、利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，包括下述工艺步骤：

[0037] ①将硫酸镁亚型含钾盐湖卤水通过盐田日晒蒸发分别得到一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，其中一段钾镁硫酸盐混盐矿主要成分的含量控制范围为：+ 2+ + - 2-
Na ：5-15％；Mg ：4-10％；K ：5-10％；Cl ：15-30％；SO4 ：10-25％；二段钾镁硫酸盐混盐+ 2+ + - 2-
矿主要成分的含量控制范围为：Na ：5-10％；Mg ：4-10％；K ：8-12％；Cl ：20-38％；SO4 ：
6-15％；

[0038] ②将上述一段、二段钾镁硫酸盐混盐矿、硫酸钾母液及水按1∶2∶1∶3的比例+ 2+ - 2-进行配料，其中硫酸钾母液主要成分的含量为：Mg ：3-6％；K ：6-10％；Cl ：10-20％；SO4 ：
1-10％。

[0039] ③将所配浆料在70℃下分解转化反应60Min，得到含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆，再将含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆在70℃范围内保温、热滤除去其中的固体氯化钠；热过滤滤饼用相当于滤饼重量9％的淡水洗涤，并将洗涤液与热过滤滤液混和。

[0040] ④往上述热滤液中加入热滤液重量10％的水搅拌均匀，然后将热料液冷却到0℃，得到可直接分解转化制取硫酸钾的中间原料——高品位软钾镁钒混盐矿，该中间原料中NaCl含量≤7％；母液返回盐田以进一步回收其中的钾盐

[0041] ⑤将上述中间原料与水以1∶1.5的比例混合，并在60℃温度下复分解转化80Min后，冷却料浆到15℃，分离所得滤饼为硫酸钾湿产品，该硫酸钾湿产品中Cl≤2％，K2SO4≥90％；硫酸钾湿产品经洗涤、干燥后即为硫酸钾产品。

[0042] 实施例4、利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，包括下述工艺步骤：

[0043] ①将硫酸镁亚型含钾盐湖卤水通过盐田日晒蒸发分别得到一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，其中一段钾镁硫酸盐混盐矿主要成分的含量控制范围为：+ 2+ + - 2-
Na ：5-15％；Mg ：4-10％；K ：5-10％；Cl ：15-30％；SO4 ：10-25％；二段钾镁硫酸盐混盐+ 2+ + - 2-
矿主要成分的含量控制范围为：Na ：5-10％；Mg ：4-10％；K ：8-12％；Cl ：20-38％；SO4 ：
6-15％；

[0044] ②将上述一段、二段钾镁硫酸盐混盐矿、硫酸钾母液及水按1∶4∶5∶6的比例2+ + - 2-
进行配料，其中硫酸钾母液主要成分的含量为：Mg ：3-6％；K ：6-10％；Cl ：10-20％；SO4 ：
1-10％。

[0045] ③将所配浆料在90℃下分解转化反应40Min，得到含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆，再将含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆在90℃范围内保温、热滤除去其中的固体氯化钠；热过滤滤饼用相当于滤饼重量12％的淡水洗涤，并将洗涤液与热过滤滤液混和。

[0046] ④往上述热滤液中加入热滤液重量15％的水搅拌均匀，然后将热料液冷却到0℃，得到可直接分解转化制取硫酸钾的中间原料——高品位软钾镁钒混盐矿，该中间原料中NaCl含量≤7％；母液返回盐田以进一步回收其中的钾盐

[0047] ⑤将上述中间原料与水以1∶2的比例混合，并在70℃温度下复分解转化60Min后，冷却料浆到10℃，分离所得滤饼为硫酸钾湿产品，该硫酸钾湿产品中Cl≤2％，K2SO4≥90％；硫酸钾湿产品经洗涤、干燥后即为硫酸钾产品。

[0048] 实施例5、利用硫酸镁亚型含钾盐湖卤水提取硫酸钾的方法，包括下述工艺步骤：

[0049] ①将硫酸镁亚型含钾盐湖卤水通过盐田日晒蒸发分别得到一段钾镁硫酸盐混盐矿和二段钾镁硫酸盐混盐矿，其中一段钾镁硫酸盐混盐矿主要成分的含量控制范围为：+ 2+ + - 2-
Na ：5-15％；Mg ：4-10％；K ：5-10％；Cl ：15-30％；SO4 ：10-25％；二段钾镁硫酸盐混盐+ 2+ + - 2-
矿主要成分的含量控制范围为：Na ：5-10％；Mg ：4-10％；K ：8-12％；Cl ：20-38％；SO4 ：
6-15％；

[0050] ②将上述一段、二段钾镁硫酸盐混盐矿、硫酸钾母液及水按1∶4∶8∶10的比例2+ + - 2-
进行配料，其中硫酸钾母液主要成分的含量为：Mg ：3-6％；K ：6-10％；Cl ：10-20％；SO4 ：
1-10％。

[0051] ③将所配浆料在100℃下分解转化反应10Min，得到含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆，再将含氯化钠颗粒的钾镁硫酸盐混盐料浆在100℃范围内保温、热滤除去其中的固体氯化钠；热过滤滤饼用相当于滤饼重量15％的淡水洗涤，并将洗涤液与热过滤滤液混和。

[0052] ④往上述热滤液中加入热滤液重量20％的水搅拌均匀，然后将热料液冷却到0℃，得到可直接分解转化制取硫酸钾的中间原料——高品位软钾镁钒混盐矿，该中间原料中NaCl含量≤7％；母液返回盐田以进一步回收其中的钾盐

[0053] ⑤将上述中间原料与水以1∶3的比例混合，并在80℃温度下复分解转化20Min后，冷却料浆到5℃，分离所得滤饼为硫酸钾湿产品，该硫酸钾湿产品中Cl≤2％，K2SO4≥90％；硫酸钾湿产品经洗涤、干燥后即为硫酸钾产品。