选择性溶浸法开采钾盐矿新工艺探讨.pdf

第 3 5卷 V0 1 ． 3 S 中国井矿盐 CHI NA WEL L A ND ROCK S AL T 选 择 ，陡 溶 浸 法 开 采 钾 盐 矿 新 工 艺 探 讨 袁基刚 ， 张德 安 ， 赵杰 1四川理T学院材料与化学T程系， 四川自贡 6 4 3 0 3 3 ； 2自贡轻T业设计研究院， 四川自贡 643 0 0 摘要 本文分析 了选择性溶浸法开采钾盐矿的基本原理、 主要控制的工艺条件、 开采工艺流程及其 特点． 它是一种清洁、 高效的开采工艺。 关 键词 选择 性 溶浸 法 钾 盐矿 开 采工 艺 中11 t 5 类 T S 3 6 文献标识码 B 文章编 - 1 0 0 1 0 3 3 5 2 0 0 4 0 4 - 0 0 1 6 0 3 S t u d y o n t h e Ne w Pr o c e s s o f Po t a s s i u m S a l t M i ni n g b y S e l e c t i v e Le a c h i n g Yu a n Ji g a n g l ， Zh an g De a n 2 , Zh a o J i e 1 ． De p a r t me n t o f Ma t e r i a l a n d C h e mi c al E n g i n e e r i n g ， S i e h u an Un i v e r s i t y o fS c i e n c e s and En n e e fin g Z i g o n g ， S i e h u an 64 3 0 3 3 2 ． Z i g o n g L i g h t I n d u s t r y D e s i g n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e Z i g o n g ， S i e h u a n 643 0 0 0 Ab s t r a c t T h e b a s i c p r i n c i p l e ， ma j o r c o n t r o l l e d p r o c e s s c o n d i t i o n ， mi n i n g p r o c e s s a n d i t s c h a r a c t e ri s t i c s o f s e l e c t i v e l e a c h i n g a r e a n a l y z e d ． I t i s a c l e a n mi n i n g p r o c e s s o f h i g h e ffic i e n c y ． Ke y W o r d s S e l e c ti v e l e a c h i n g ； p o t a s s i u m s alt ； mi n i n g p r o c e s s 1 前言 钾盐在我国经济领域 如农业 、 军事 、 化工 、 医 药 、 冶金 、 电镀 、 印染 、 玻璃等 的应用越来越广泛 ， 需求量不断增大 ，其重要的来源是钾盐矿的开采。 开采钾盐矿的方法通常有两种 一是固相开采即旱 采 ， 二是液相开采即水溶开采。旱采对矿石品位要 求高 ， 开采劳动强度大 ， 生产和安全条件差， 特别是 粉尘危害身体健康 ， 而且往往在开采和加工工程中 产生大量的杂质矿石 、 废液 、 废渣 ． 从而影响生态环 境的保护， 在生产过程中必须花大量的人力、 物力 、 财力来处理这些废弃物 ，因此开采的成本就很高 ； 水溶开采则具有生产工艺简单 、 投资小 、 矿石采收 率高 、 开采成本低等特点 ， 而且大大地改善了劳动 条件．提高了劳动生产率 。是钾盐矿开采的重要方 法 ． 但常规的水溶开采在采出有用矿物的同时采出 大量的 Mg C 1 、 N a C 1 等杂质矿石、 废液、 废渣 ， 从而影 响生态环境的保护。而选择性溶浸法 ， 由于是选择 性的溶解矿床中有用的氯化钾矿物 ． 大量的废渣、 废 石则原地留下 ，这样就大大减少了 M g C 1 废液和固 体废渣对环境的污染 。同时该方法有用矿物采收率 作者简介 袁基刚 1 9 6 8 ～ ， 男， 四川通江人， 大学本科， 四川理工学院材料与化学工程系讲师 张德安 1 9 7 1 一 ， 男， 四,n l 荣昌人 ， 大学本科， 工程师， 主要从事制盐、 制硝工艺设计 赵杰 1 9 7 2 一 ， 男， 四川南部人， 大学本科， 工程师， 主要从事制盐、 制脯工艺设计。 M 含量控制在 2 0 m g ／ k g左右，明显低于工艺要求 值 ， 改造 取得 了较好效 果 。 5结 论 通过对影响第三系统蒸发装置生产周期的工 艺 、 设备进行改造后 ， 制盐蒸 发系统工况一直较稳 定正常 ， 系统加热管垢块堵塞根数 明显减少 ． 生产 周期大幅延长 ， 保障了公司化工生产长周期 、 满负 鱼 兰 荷运行 ． 确保了卤水净化工艺在制盐行业中进一步 推广运用 ， 给同行业提供 了一系列较有价值的操作 方法。此外， 精 卤加盐酸中和装置的成功使用， 这在 同行业中是一次大胆的技术创新 。 必将在盐行业 中 得到推广和运用。 收稿 日期 2 0 0 3 -1 2 - 1 5 编辑／ 许景媛 维普资讯 袁基 刚等 选择性 溶浸 法开采钾 盐矿 新 工艺探 讨 高， 产生的富钾卤水质量好 ， 即使在矿石品位不是很 高的情况下， 也能得到高质量的卤水， 并且也节约开 采成本 。 2 水溶开采原理及相图分析 水溶开采是根据大部分盐类矿物易溶于水的特 性 ， 把水作为溶剂注入矿床 ， 在矿床赋存地进行物理 化学作用 ， 将矿床中的盐类矿物就地溶解 ， 转变成卤 水 ， 然后进行采集 、 输送 的一种采矿方法。它集采 、 选 、 冶于一体， 运用化学工艺学方法 ， 直接从矿石中 提取有益组 分。 对于光 卤石 型固体钾盐矿 ，可用如 图 1 所示 的 毛 8 2 0 500 300 K C 1 一 N a C 1 一 M g C 1 一 H 0四元体系的溶解度相图来说 明进行水溶开采及其加工全过程。 由相图可知， 与溶 解度曲线相交的曲线以上的区域 ，溶液与固体光卤 石 以及 氯化钠 平 衡 ， 称 为光 卤石 区； 在该 曲线 以下 区域 ， 其溶液与固体氯化钾 以及氯化钠 平衡， 称为 K C 1 区。 尽管氯化钾在高温下具有较大的溶解度， 但 在所有温度下都要比氯化镁的溶解度小得多。 因此， 如果用热水作为溶剂 ， 泵入光卤石矿床中， 就会溶解 矿床中的光卤石矿，从而产生对氯化钾饱和而对氯 化镁不饱和的卤水 ，溶剂 的温度越高，卤水中 K C 1 的含量就越高 ， 经过冷却就会析出氯化钾。 5 0 1 o o 1 5 0 g KC1 ／1 0 0 0g H 2 0 图 1 K C 1 一 N a C 1 一 Mg C 1 , ． - H2 0四元体系溶解度相图 3 钾盐矿水溶开采过程及存在的问题 力、 物力和财力来处理这些废液 、 废渣 ， 否则会影响 从相图上分析知 ， 光卤石矿水溶开采过程为 热 生态环境的保护 ，这是常规的全溶解水溶开采存在 水 如 8 0 ℃ 溶 解光 卤石 产 生对 氯 化 钾 及 氯化 钠 的较大 问题 。 饱和的卤水即 B点， B点处在氯化钾结晶区， 对该点 4 选择性溶浸法开采光 卤石的原理 卤水进行冷却 如 3 0 ℃ 将结晶析出氯化钾 ， 析出后 从相图分析知 ，选择性溶浸开采光卤石的操作 母液到达c点， c点母液加水稀释到达 A点，将 A 过程为 用 Mg C I 卤水对光卤石进行热浸溶 产生富 点 母 液 经 加 热 又 泵 入 矿 床 ， 溶 解 光 卤 石 ， 产 生 富 钾 卤 钾 卤 永B ， 点 ， 点 处 在 低 温 时 的 光 卤 石 结 晶 区 ， 经 水 B点， 即 B 。C A 。B， 溶解一 冷析一 稀释一 溶解的 过冷却将析出光 卤石 ，母液点由 B ， 点到达 C ， 点， C ， 循环操作 ，整个 操作过程都是在氯化钾区域进行 点加水稀释到达 A ， 点 ，将 A， 点母液经过加热再去溶 的。 解矿 石 ，又产生富钾卤水 B ， 点， 形成 B ， - C ， _ A， _ 因此全溶解法水溶开采在采出氯化钾的同时采 B ， ，即溶解_ 冷析_ 稀释 溶解的循环操作 ， 整个操 出大量的 M g C I , N a C 1 等杂质矿物 ， 必须花大量的人 作过程都是在光卤石区域进行的 。 2 0 0 4 -ff - 7 月 第 4 期 1 7 l ‘ 。 ‘ 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 ‘ ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 维普资讯 袁基刚等 选择性溶浸法开采钾盐矿新工艺探讨 总之 ．如果用适 当浓度和温 度的氯化镁 卤水作 为开采溶剂 。 去溶解矿床中的光卤石矿 ， 使溶解开采 发生在相 图中的光 卤石区域 ，这样 就可得到 富钾 卤 水 ， 而氯化镁 、 氯化钠等杂质矿物则留在原矿床中， 从而保证了氯化钾的采收率， 同时也减少了氯化镁 、 氯化钠等杂质矿物的采出量 ，这就是选择性溶浸法 开采光卤石 型钾盐 矿的原理 。 5 选择性溶浸法控制 的基本工艺条件 通过以上 分析 。 对光 卤石进行选择性 溶浸开采 ， 关键是选择合适的作为开采溶剂的氯化镁 卤水 ， 其 各组分含量要求如下 5 ． 1 K C 1 的含量越低越好。因为注入溶剂与采出的 富钾卤水 中 K C 1 含量之差越大 。 K C 1 的采出量就越 多， 工艺效益就越好。 5 ． 2 N a C 1 的含量应控制在饱和或近饱和， 这样可保 证基本上不采出 N a C 1 。由于 N a C 1 的溶解度随温度 的变化较小，因此 N a C 1 含量一般控制在 1 ．8 ～ 2 ．O ％ 即可。 5 ．3 对 M g C 1 含量的要求， 从相图上看， 要使溶解发 生在光卤石区域， M g C 1 含量应大于 3 2 o g ／ 1 0 0 0 g H 2 0 ， 一 般控制在接近 KC 1 、 Na C 1 及 K C 1 Mg C 1 2 6 H2 0三盐 共饱点时的 M g C 1 组成 ，这样可有效控制 M g C 1 含 量的高低影响矿石的溶解速度 。而溶解速度又直接 影响光卤石开采的生产率 ， 因此， 溶剂中 M g C 1 含量 确定既要考虑相图要求，又要考虑溶解速度和光卤 石矿石开采的生产率， 不能过高 ， 往往应根据试验及 生产现场实际情况而定。 5 ．4对溶剂温度的要求。光 卤石溶浸开采除了与溶 剂组成相关外 ， 溶浸开采的温度影响也较大。 在同温 度 下 ， 由于 K C 1 、 Na C 1 及 KC 1 Mg C 1 2 6 H2 0三 盐组 成 共饱液各组分 的含量不同 ，随着温度 的升高 ， 在 KC 1 、 N a C 1 及 三 K C 1 Mg C 1 2 6 H2 0盐共饱 液 中 ， KC 1 的重量百分含量明显增加 ， 而 N a C 1 、 M g C 1 含量却逐 渐降低；同时温度又影响矿石的溶解速度 。温度越 高， 溶解速度越快， 采钾生产率也就越高。 因此。 采用 选择性溶浸开采， 在合理的经济范围内， 应尽可能提 高溶浸液的温度， 以提高富钾卤水的含钾量。 增加氯 化钾的采收率， 降低氯化镁、 氯化钠的采出量。 6 选择性溶浸 法开 采工艺流程 钾盐矿的开采工艺有井组连 通生产和单井对 流 垒 生产[1] ， 选择性溶浸法单井油腔梯段开采工艺流程 如图 2 所示 ， 开采得到的富钾卤水送人加工厂， 蒸发 结晶提取 K C 1 ，含有高浓度 M g C 1 的母液则进入配 液池配制溶浸液，贫钾 卤水和含有高浓度 Mg C 1 的 母液则进入 配液池配制溶浸液 ，溶浸液 通过加压 和 加热后通入卤井 ， 选择性的溶解矿床中的K C 1 ， 得到 富钾 卤水 ，这 样 在 整 个 开 采 和加 工 工 艺 中 Mg C 1 N a C 1 闭路循环使用 ， 不断地产生富钾卤水。 溶 溶 溶浸液 加热入 井一卤井一油水 分离器 卤池一 输 卤泵 图 2 选择性单井油腔梯度开采工艺流程示意图 7 选择性溶浸法 开采工艺特点 7 ． 1 有用矿物采收率高 ，产生的富钾卤水质量好 ， 即使在较低品位的矿床中也能得到高质量的卤水。 7 ．2 利用工艺副产物配置溶浸液。 使矿物选择性溶 解 ， 有用 的矿物提 取 出来 ， 杂质 矿物就 地 留下 ， 大 大 地减少了杂质矿石 、 废液、 废渣对环境的影响 。 有效 的保护了生态环境。 7 ． 3 具有操作简单、 劳动强度小、 开采成本低等特点。 7 ．4 是一种清洁、 高效的生产开采工艺。 8结论 综上所述 。 利用工艺副产物配置适当浓度的氯化 镁卤水作为开采溶剂。 来选择性的溶解矿床中有用的 氯化钾矿物， 得到高质量的富钾卤水， 大量的废渣、 废 石则原地留下 ， 开采和加工工艺紧密结合。 加工过程 形成开采一 加工一 开采的闭路循环， 这样既提高了卤水 的质量，又大大地减少了各种废弃物对环境的污染． 同时整个开采具有工艺简单 、 收率高、 劳动强度小、 成 本低等特点。 因此选择性溶浸法开采钾盐矿新工艺具 有很大的推广价值 ， 特别是适合中、 低品位的钾盐矿 的开采， 是一种清洁、 高效的开采工艺。 参考文 献 【 1 ]王清 明． 盐类矿 床水溶 开采【 M ] ． 北京 化学工业 出版 社， 2 0 0 3 ． 21 4 - 3 4 2 ． 收稿 日期 2 0 0 4 - -0 6 ． 2 1 编辑／ 许 景媛 维普资讯