一种杂卤石浸取可溶钾的工艺制造技术

一种杂卤石浸取可溶钾的工艺，包括以下步骤：（1）磨矿：将杂卤石矿经破碎后磨矿至≤80目，得磨矿产物；（2）焙烧：将磨矿产物在350～500℃下，焙烧20～90min，得焙烧产物；（3）酸浸：在焙烧产物中，以固液比为1:0.8～10加入酸性溶液，在25～100℃下，浸取20～120min，得杂卤石矿浆；（4）固液分离：将杂卤石矿浆进行固液分离，得可溶钾溶液。所得可溶钾溶液中K+浓度可高达8.10wt%，可溶钾溶液可反复浸取，节约了后期蒸发浓缩成本，钾的浸出率可高达95.5%，浸出周期仅为1～2h。本发明专利技术工艺简单、浸取液原料来源广、成本低，所得酸性浸出母液可循环利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含钾矿物的浸取工艺，具体涉及一种难溶性杂卤石浸取可溶钾的工艺。
技术介绍
杂卤石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）是一种广泛分布在硫酸盐型钾盐矿中的难溶性钾矿，其理论含钾量（K2SO4）最高达28.9%，是一种重要的钾矿资源。已发现我国四川、湖北、江苏、山东、山西、青海等省的海相沉积盆地深部蕴藏着丰富的杂卤石矿。其中，以四川、湖北矿量最大，仅（四）川东（部）杂卤石资源折合K2O储量约在200亿吨以上，成为我国钾肥工业的重要原料。由于我国是一种严重缺钾的农业大国，至今仍未发现大规模、易开发的固体钾矿，若仅限开采有限的可溶钾矿难以自给。因此，研究不溶性或难溶性的其它钾矿资源的开发技术，对于缓解我国钾资源的缺乏，改善钾工业现状，具有重大的现实意义和深远的历史意义。杂卤石具有十分稳定的晶格结构，溶解性能极差，对于杂卤石矿提取钾盐的研究，自上世纪30年代就有相继的研究报道，其中以前苏联和波兰研究最多。有将杂卤石焙烧后直接用作长效肥料的研究，有使用无机酸（如硝酸和硫酸）分解杂卤石之后，将反应产物进行中和生产无氯钾肥的工艺，也有使用无机盐等发生复分解反应分解杂卤石的研究。但是，上述方法均存在分解产物肥效低，营养释放缓慢，作物难以吸收和无机酸分解效率低、复分解反应产物分离难等技术缺陷。而我国对于杂卤石的研究报道以成都理工大学对川东杂卤石的溶浸研究居多，如CN1766138A公开了一种采用无机盐溶液对杂卤石矿进行溶浸开采的方法，通过采用含有Ca2+和或Ba2+的水溶液，和/或含有CO32-、HCO3-、PO42-、HPO4-、SiO32-中至少一种的水溶液作为溶浸剂通过复分解反应促使难溶性杂卤石矿中K+的溶解，从而达到开发利用的目的。但是，钾收率仅为80%以上，且存在浸取剂成本高、浸取速度慢等缺点。若采用煅烧浸取联合工艺，可大大提高浸取速度。如CN103930371A公开了一种煅烧水解法加工杂卤石矿制取硫酸钾的方法，将杂卤石矿经煅烧分解后在水性介质中浸取提取硫酸钾，可大大提高浸取速度，大约30min以上停留时间即可实现90%左右浸出率，但由于硫酸钾溶解度有限，依然存在浸取介质用量大，浸取母液浓度稀，后续蒸发工艺能耗大等缺点；黎春阁等人公开了杂卤石生产硫酸钾工艺研究，考查了不同溶浸剂和固液比对杂卤石中K+浸出率的影响，结果表明：以CaO为溶浸剂，反应温度70℃，固液比1:4时，K+浸出率为78.8%，以水为溶浸剂，反应温度70℃，固液比1:6时，K+浸出率仅为73.0%，浸出液K+浓度一般维持在2.0～3.0wt%，但是，该工艺浸出率低，浸出液浓度低，增加后期蒸发结晶能耗（黎春阁等.杂卤石生产硫酸钾工艺研究.化工矿物与加工,2013年第7期）；CN104878197A公开了一种超声波辅助常压低温浸出钾的方法，同样采用了酸、矿混合浸取工艺，但所针对矿物为钾长石，与杂卤石矿物性质完全不同，且所需反应条件十分苛刻，无法解决杂卤石矿浸取可溶钾的关键技术难题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种浸取剂成本低，节能降耗，浸出率高，浸取周期短，浸出母液浓度高的杂卤石浸取可溶性钾的工艺。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种杂卤石浸取可溶钾的工艺，包括以下步骤：（1）磨矿：将杂卤石矿经破碎后磨矿至≤80目，得磨矿产物；（2）焙烧：将步骤（1）所得磨矿产物在350～550℃下，焙烧20～90min，得焙烧产物；（3）酸浸：在步骤（2）所得焙烧产物中，以固液比为1:0.8～5.0的比例加入酸性溶液，在25～100℃下，浸取20～120min，得杂卤石矿浆；（4）固液分离：将步骤（3）所得杂卤石矿浆进行固液分离，得可溶钾溶液。步骤（1）中，将杂卤石磨矿至一定细度可增大接触面积，提高焙烧效果和酸浸效率等。进一步，步骤（1）中，所述杂卤石矿中K2O含量≥9.5%。杂卤石的化学式为K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O，纯净杂卤石中K2O的最高理论含量为29%左右。步骤（2）中，高温焙烧可破坏杂卤石的结构，使其彻底解离，焙烧温度和时间的选择都会影响杂卤石的分解程度和进一步浸取效果，同时选择合适的条件组合可在一定程度上降低焙烧能耗。进一步，步骤（2）中，所述焙烧的温度为400～500℃，焙烧的时间为30～60min。步骤（3）中，专利技术人研究发现，在所述固液比、酸浸温度和时间下，钾的浸出率较高。特别是固液比的选择，由于杂卤石的浸取很复杂，不是单纯的溶解过程，也有逆反应发生，若浸取液用量过大，溶解的钾会与杂卤石逆反应生成钾石膏等难溶矿，反而降低了钾的浸出率，由于煅烧后固样很干，吸水性很强，若浸取液用量过少会导致难以搅动。进一步，步骤（3）中，所述固液比为1:0.9～4.0。进一步，步骤（3）中，所述固液比为1:1～3。进一步，步骤（3）中，所述浸取的温度为50～80℃，浸取的时间为30～80min。进一步，步骤（3）中，所述酸性溶液为质量浓度10～80wt%的有机酸或无机酸溶液，或pH＜6的酸性浸取母液中的一种或几种。加入酸性溶液的目的是利用酸液中的H+与焙烧矿解离产物硫酸钾反应生成溶解度更大的硫酸氢钾，从而在尽可能降低浸取液用量的基础上提高钾的浸出效率和浸出液浓度，降低后续母液蒸发-结晶工艺的能耗；同时，酸性条件也可抑制浸取过程中浸出组分重新结合生成新的杂卤石和钾石膏等，提高了浸取效率。进一步，所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸或高氯酸等中的一种或几种；所述有机酸为羧酸、磺酸、亚磺酸或硫羧酸等中的一种或几种；所述酸性浸取母液为富钾的酸性溶液。进一步，将步骤（4）所得可溶钾溶液返回步骤（3）作为酸性溶液参与浸取。步骤（4）固液分离后的可溶钾浸出母液为酸性溶液，且硫酸钾尚不饱和，返回步骤（3）替代酸液进行循环浸取即可实现酸液中H+的有效利用，同时母液在循环过程中不断浓缩，也达到降低后续蒸发-浓缩工艺能耗的目的。本专利技术工艺所得可溶钾溶液可通过再加工工艺制取硫酸钾产品。本专利技术将焙烧解离与溶浸工艺相结合，解决了现有工艺所用浸取母液用量大、浸出率低、浸出母液浓度低、后期蒸发-结晶工艺能耗大等缺点，实现的有益效果如下：（1）本专利技术工艺所得可溶钾溶液中K+浓度可高达8.10wt%，较常规溶浸工艺浓缩一倍以上，且可反复用于浸取，节约了后期蒸发浓缩成本；（2）本专利技术工艺所得可溶钾溶液中钾的浸出率可高达95.5%，较常规溶浸工艺提高了10%左右，浸取周期仅为1～2h；（3）本专利技术工艺简单、浸取液原料来源广、成本低，所得酸性浸出母液可循环利用，绿色环保，实现了酸性有用组分的高效利用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。实施例1（1）磨矿：将杂卤石矿（K2O含量为9.52%）经破碎后磨矿至＜80目，得磨矿产物；（2）焙烧：将步骤（本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种杂卤石浸取可溶钾的工艺，其特征在于，包括以下步骤：（1）磨矿：将杂卤石矿经破碎后磨矿至≤80目，得磨矿产物；（2）焙烧：将步骤（1）所得磨矿产物在350～550℃下，焙烧20～90min，得焙烧产物；（3）酸浸：在步骤（2）所得焙烧产物中，以固液比为1:0.8～5.0的比例加入酸性溶液，在25～100℃下，浸取20～120min，得杂卤石矿浆；（4）固液分离：将步骤（3）所得杂卤石矿浆进行固液分离，得可溶钾溶液。

【技术特征摘要】
1.一种杂卤石浸取可溶钾的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）磨矿：将杂卤石矿经破碎后磨矿至≤80目，得磨矿产物；
（2）焙烧：将步骤（1）所得磨矿产物在350～550℃下，焙烧20～90min，得焙烧产物；
（3）酸浸：在步骤（2）所得焙烧产物中，以固液比为1:0.8～5.0的比例加入酸性溶液，在25～100℃下，浸取20～120min，得杂卤石矿浆；
（4）固液分离：将步骤（3）所得杂卤石矿浆进行固液分离，得可溶钾溶液。
2.根据权利要求1所述杂卤石浸取可溶钾的工艺，其特征在于：步骤（1）中，所述杂卤石矿中K2O含量≥9.5%。
3.根据权利要求1或2所述杂卤石浸取可溶钾的工艺，其特征在于：步骤（2）中，所述焙烧的温度为400～500℃，焙烧的时间为30～60min。
4.根据权利要求1～3之一所述杂卤石浸取可溶钾的工艺，其特征在于：步骤（3）中，所述固液比为1:0...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文远，冯文平，季荣，蒋世鹏，汤建良，宁晚云，郑贤福，邹娟，杨清，
申请(专利权)人：化工部长沙设计研究院，
类型：发明
国别省市：湖南;43