氯化钾浮选尾盐回收研究探索

李 鑫，杜 剑

(青海省化工设计研究院有限公司，青海西宁 810000)

1 前言

青海省察尔汗盐湖是青海省西部的一个盐湖，位于柴达木盆地南部，由达布逊湖、南霍布逊、北霍布逊、涩聂湖等盐池汇聚而成，总面积5 856 km2。格尔木河、柴达木河等多条内流河注入该湖，由于水分不断蒸发，盐湖上形成坚硬的盐盖，青藏铁路和青藏公路直接修建于盐盖之上。察尔汗盐湖蕴藏有丰富的氯化钠、氯化钾、氯化镁等无机盐，总储量达600多亿t，是国内最大的可溶性钾镁盐矿，同时也是我国最大的钾肥工业生产基地。

目前，察尔汗盐湖氯化钾产能已突破700万t，每年副产尾盐近千万吨，尾盐中氯化钠含量高达75%以上。作为国家柴达木循环经济示范区，如何高效回收利用尾盐中的氯化钠和氯化钾是盐湖地区需要攻克的一大技术难题。文章通过对浮选尾盐洗涤进行氯化钠和氯化钾的回收进行研究，对柴达木循环经济的发展具有重要的指导意义。

2 工艺原理

察尔汗地区的钾肥生产企业生产钾肥后排放的浮选尾盐量大，含固量通常在20%左右排放至尾盐山进行堆存处理，母液返回盐田继续滩晒光卤石。排放的尾盐中含有一定的浮选药剂，且排放的尾盐粒度细，含KCl量一般在2%～5%之间。根据15℃四盐水盐体系相图可知，氯化钾、氯化钠和氯化镁共存时，加水溶解时优先溶解氯化镁和氯化钾，因此利用加水洗涤的方式可以提纯尾盐氯化钠。首先对尾盐进行调浆洗涤，调浆洗涤后的尾盐料浆进行再次淋洗尾盐中夹带母液的氯化镁和氯化钾，就可以达到工业级的氯化钠要求，该工艺也是利用这一规律得到高纯度的工业盐和含钾卤水进行光卤石的晒制。

3 工艺流程

针对生产钾肥排放的含钾尾盐可以通过再浆洗涤和淋洗的方式回收尾盐中的氯化钠和氯化钾，达到钾钠综合回收利用的目的和效果。首先，将生产钾肥排放的浮选尾盐通过管道输送到浓密机进行增浓，通过浓密机增浓达到预定的浓度后，尾盐料浆通过浓密机底流泵转入再浆洗涤槽进行调浆洗涤，调浆洗涤后的料浆用泵输送至固液分离装置进行固液分离，分离设备选用水平带式过滤机，在水平带式过滤机过滤过程中对滤饼加水进行喷淋洗涤，将固相中夹带母液中的氯化钾和氯化镁全部溶解转入液相，得到晒制光卤石矿的含钾卤水。固相分成两段进行淋洗，第一段的淋洗含钾母液返回盐田滩晒光卤石，第二段淋洗的高钠母液返回再浆洗涤槽和泡沫槽回收利用，通过再浆洗涤和两段淋洗可以制得工业盐NaCl，可以供察尔汗地区生产纯碱企业使用，富裕的工业盐可以外销或者配置钠溶剂返回采区进行固液转化。工艺流程见图1。

图1 尾盐回收氯化钾工艺流程Fig.1 Process flow of recovering KCl from tail salt

4 相图分析

4.1 尾盐组分

氯化钾浮选尾盐主要含量有NaCl、少量未分解的光卤石(MgCl2·KCl·6H2O)和夹带的卤水母液组成。其中，NaCl含量为78%～85%，KCl含量为2%～5%， MgCl2含量为4%～8%，结晶H2O含量为5%～10%。取100 kg组分如下的氯化钾浮选尾盐，以15 ℃四元水盐体系相图进行分析。尾盐组分见表1。

表1 尾盐组分Tab.1 Component of tail salt

4.2 四元水盐体系干基相图分析(图2)

通过分析原料组成，可以确定只要选择合适的淡水加入量使光卤石和夹带母液完全转化到液相中，固液分离后就可以制得生产所需的工业盐NaCl产品。选择15 ℃条件下K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O四元水盐体系相图作为理论分析依据，将浮选尾盐组成点d称为系统点，标注在干基相图上。

图2 15 ℃ K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O水盐体系相图Fig.2 Phase diagram of K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O water salt system at 15 ℃

洗盐制取工业盐的加水过程分为两个阶段：

第一个阶段为KCl·MgCl2·6H2O和NaCl共溶及夹带母液的稀释，初始液相点为夹带母液点为n点，此时的液相点落在曲线FE上，并沿FE向E点移动，当液相点落在E点时，尾盐组分中的KCl·MgCl2·6H2O完全溶解，此时的固相点在h点。由于KCl·MgCl2·6H2O是一种异成分复盐，加水分解过程中因为同离子效应会有一部分氯化钾以固相形式析出。

第二个阶段为KCl和NaCl的共溶，此时的液相点落在曲线Em上，并沿Em向m点移动，当液相点落在m点时，尾盐组分中的KCl全部溶完，此时的固相点为B点。此时系统中的固相为纯NaCl，如果继续加水固相NaCl就会溶解。洗涤后固相工业盐组分和洗涤母液见表2。

表2 洗涤后固相和母液组分Tab.2 Components of solid phase and mother liquid after washing %

4.3 四元水盐体系加水相图分析(图3)

在图3上，利用洗盐制取工业盐的加水过程也分为两个阶段，并且各阶段液相点及固相点和干基图上的各点一一对应。

图3 K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O四元体系相图水图Fig.3 Phase diagram of K+、Na+、Mg2+∥Cl--H2O quaternary system water diagram

第二阶段的加水过程，液相点落在曲线E′n′上，并沿E′n′向n′点移动，当液相点落在n′点时，组分中的KCl完全溶解，此时的固相点为b′点，此时系统中的固相为纯NaCl。连接n′E′与过系统点m′的竖直线交于h2点，线段h1h2长度即为第二阶段加水量。

5 结论及建议

1)洗涤后的工业盐的主含量纯度可以满足纯碱企业的原料指标要求。

2)利用尾盐洗涤方式制得的工业盐粒度较细，需要考虑如何通过工艺优化调整满足纯碱企业对工业盐原料粒度的指标要求。

3)通过浮选尾盐洗盐得到的工业盐中存在一定的浮选药剂，在生产过程应考虑如何最大幅度的降低工业盐中的药剂含量以满足纯碱企业的原料指标要求。