碳酸鹽型鹽湖提取鉀芒硝浮選工藝研究

胡兆軍，張志宏，董生發，馬艷芳，付振海，安 東

（1.中國科學院大學，北京 100049；2.中國科學院青海鹽湖研究所）

碳酸鹽型鹽湖提取鉀芒硝浮選工藝研究

胡兆軍1，2，張志宏2，董生發2，馬艷芳2，付振海2，安 東1，2

（1.中國科學院大學，北京 100049；2.中國科學院青海鹽湖研究所）

西藏鹽湖中碳酸鹽型鹽湖分布廣泛，在蒸發過程中形成的含鉀礦物以鉀芒硝與氯化鉀為主。以堿性碳酸鹽型鹽湖為研究對象，開發新捕收劑，利用浮選工藝從不同的含鉀原礦中，浮選加工出品位較高的鉀芒硝和氯化鉀。在研究了解離度、捕收劑添加量、固液比、浮選時間、轉速、充氣量、精選實驗等條件實驗的基礎上，確立了最佳閉路循環流程工藝條件。通過閉路循環實驗，計算循環物料量，獲得產品品位、鉀離子收率等參數。實驗表明，浮選工藝加工鉀芒硝為主的礦物體系，鉀元素收率高達98％，得到鉀芒硝質量分數為91％以上的礦物。

鉀芒硝；浮選工藝；碳酸鹽型鹽湖

中國青藏高原西部地區存在大量的碳酸鹽型鹽湖，在所有青藏高原鹽湖類型中，以碳酸鹽型鹽湖的pH為最高，其pH在7～9［1-2］。碳酸鹽型鹽湖鹵水，在鹽田蒸發過程中，生產鉀芒硝和氯化鉀礦物［3］。用浮選工藝加工鉀芒硝的方法國內未見報道，本實驗首次選用新型復合浮選藥劑，在堿性的碳酸鹽型蒸發礦物中，浮選出高品位的鉀芒硝礦物。碳酸鹽型鹽湖在鹽田蒸發過程中，如圖1所示，蒸發路線從M點到E點。隨著蒸發的進行，液相點向氯化鉀結晶區移動，在RQ段，氯化鈉和鉀芒硝同時析出，液相點到達體系共飽點。蒸發過程中產生的鉀芒硝礦物，可以作為生產硫酸鉀的中間原料［4］。利用浮選工藝，加工碳酸鹽型鹽湖中的含鉀礦物，使碳酸鹽型鉀資源得到有效利用，對該類型鹽湖開發利用，具有重要現實意義。

圖1 25℃時K+，Na+//Cl-，SO42--H2O體系下溶解度相圖

1 基本工藝原理

按浮選理論，正浮選是指浮選產品為有用礦物。其基本原理：根據浮選礦物所具有的表面物理化學特性，借助于捕收劑、起泡劑等浮選藥劑的加入，改善其表面的疏水性，從而能夠形成穩定的浮選泡沫，達到與其他礦物分離的目的［5］。

2 藥劑篩選

浮選藥劑是浮選工藝中的關鍵因素，浮選鉀芒硝的浮選藥劑未見報道。M.Hancer等［6］對于軟鉀鎂礬等復鹽的研究表明，隨著母液pH的變化，復鹽的表面電荷出現正負電荷的交替變動；浮選藥劑SDS（十二烷基硫酸鈉）對部分可浮選含鉀的可溶性復鹽，在不同pH條件下，其浮選結果未受較大影響；但未研究鉀芒硝的相關浮選特性。

A·洛帕茨瓦爾維索［7］在天青石的浮選研究中，發現有些浮選藥劑會與礦物發生表面化學吸附，但在一定pH條件下，不發生表面化學反應，從而失去浮選作用。

針對相關浮選藥劑的各種不同理化性質，并結合礦物本身特點，開發出了由石油磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉與十二烷基苯磺酸鈉復配浮選藥劑；并在此碳酸鹽型鹽湖礦物中有效浮選鉀芒硝礦物。

3 實驗部分

3.1 實驗裝置與原料組成

3.1.1實 驗裝置

500mL單槽浮選機、1 000mL單槽浮選機。

3.1.2 原料組成實驗原料為西藏某碳酸鹽型鹽湖的鉀芒硝礦。鉀芒硝礦的理化組成如表1所示。鉀芒硝礦的XRD衍射圖見圖2。

表1 鉀芒硝礦的理化組成％

圖2 鉀芒硝礦的XRD衍射圖

由圖2的衍射結果可知：原礦組成為鉀芒硝和氯化鈉。按表1的離子含量推算，鉀芒硝的質量分數=20.77％，氯化鈉的質量分數=76.65％。

3.2 分析方法

K+：四苯硼鈉-季銨鹽法；Na+：電荷守恒差減法；Cl-：汞量法；SO42-：硫酸鋇沉淀法；Mg2+：EDTA法；CO32-：堿度法。

4 結果與討論

4.1 鉀芒硝礦浮選工藝參數實驗結果

首先開展浮選工藝參數實驗，以獲得浮選工藝條件，包括原礦的解離度實驗、浮選轉速與充氣量操作實驗、藥劑量實驗、礦漿固液比實驗、精選實驗。

根據條件實驗結果，得到浮選優化工藝條件如表2所示。

表2 鉀芒硝礦浮選工藝條件實驗結果

4.2 鉀芒硝礦閉路循環浮選實驗結果與討論

在浮選工藝條件參數的基礎上，采用優化工藝參數，開展了“兩精一掃”的閉路循環流程，閉路循環流程圖見圖3，實驗結果見表3。

圖3 鉀芒硝礦浮選閉路循環流程圖

按照表2的浮選工藝條件與圖3的閉路循環流程進行10組浮選實驗，得到了表3的結果。從表3可以看出，這10組實驗，精礦的鉀元素品位在前3組維持在偏低的水平，但后7組達到較高且穩定的高品位（31％±1％）；同時精礦與尾礦的質量分別在（25±3）g與（79±3）g波動，較為穩定；平均鉀收率高達98％。鉀芒硝產品干基含量見表4。按表4所示，根據閉路循環流程實驗得到的鉀芒硝礦精礦產品干基K+質量分數為32.61％，折合鉀芒硝為91.81％。

表3 鉀芒硝礦閉路循環實驗結果

表4 鉀芒硝產品干基含量％

5結果與討論

1）本研究針對碳酸鹽型鹽湖，利用浮選工藝，采用新型浮選混合藥劑，開發了鉀芒硝礦的浮選加工。2）針對這種礦物進行的條件實驗，得到了最佳浮選工藝條件數據，并設計閉路循環流程，采用“兩精一掃”浮選工藝，達到了相應的技術指標。3）此類新型藥劑對于鉀芒硝的浮選選擇性良好、運行穩定、收率高、精礦品位高。

［1］鄭綿平，劉喜方.青藏高原鹽湖水化學及其礦物組合特征［J］.地質學報，2010（11）：1585-1600.

［2］鄭綿平.論中國鹽湖［J］.礦床地質，2001，20（2）：181-189.

［3］鄭綿平，齊文.我國鹽湖資源及其開發利用［J］.礦產保護與利用，2006（5）：45-50.

［4］陳代偉，郭亞飛，鄧天龍.硫酸鉀生產工藝研究現狀［J］.無機鹽工業，2010，42（4）：4-7.

［5］李承寶.浮選法生產氯化鉀工藝在生產實踐中的應用［J］.海湖鹽與化工，1999，28（2）：19-22.

［6］Hancer M，Miller JD.The flotation chemistry of potassium double salts：schoenite kainiteand carnallite［J］.MineralsEngineering，2000，13（14/15）：1483-1493.

［7］A·洛帕茨瓦爾維索.在用十二烷基硫酸鹽捕收劑浮選天青石時碳酸根離子的作用［J］.國外金屬礦選礦，2002，39（7）：20-24.

Research on technology of processing glaserite from carbonate-based salt lake by flotationmethod

Hu Zhaojun1，2，Zhang Zhihong2，Dong Shengfa2，Ma Yanfang2，Fu Zhenhai2，An Dong1，2
（1.University ofChinese Academy ofSciences，Beijing 100049，China；2.Qinghai Institute ofSalt Lakes，Chinese Academy ofSciences）

The carbonate-based salt lakes arewidely distributed in Tibet，China.Potassium mineralswhich were formed during the process of evaporation，were primarily glaserite and potassium chloride.To study alkaline carbonate salt lakes and to exploitnew collectors，the flotationmethod was used to prepare higher grade glaserite and potassium chloride from different potassium ores.On thebasisof the study on the degreeofdissociation，collector dosage，solid-liquid ratio，flotation time，rotate speed，inflatable volume，and choiceness conditions etc.，the optimum process conditions of closed-loop processwere established.Through closed-loop experiments，the amount of recyclablemineral，product grade，and yield coefficientof potassium ions etc.were calculated.Experimental results showed that in the glaserite-basedmineral flotation system，the potassium yield reached 98％and themass fraction ofglaseritewasabove 91％.

glaserite；flotation process；carbonate-based salt lakes

TQ131.13

A

1006-4990（2014）10-0039-03

2014-04-17

胡兆軍（1987—），男，碩士研究生，研究方向為無機化工。聯系方式：huzhaojun2008@126.com