鈉離子對硫酸鉀生產(chǎn)的影響

黎國亮

(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司，新疆哈密 839000)

1 鈉離子來源

1.1 曬礦

1.2 原礦粒度及磨礦

羅布泊主蒸發(fā)期為每年6月～9月，曬礦屬于“疊被”形式。在采收過程中為滿足用礦品位需求，要進行配礦。這樣難免會造成新曬礦與老礦的不均衡采收，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在每年5月～7月采收新礦約占70%以上。而新礦顆粒細，進入浮選后，容易被選出。

1.3 系統(tǒng)自身循環(huán)產(chǎn)生

1.3.1 二段轉(zhuǎn)化母液中鈉離子

二段轉(zhuǎn)化為洗滌后的粗氯化鉀和粗軟鉀進入結(jié)晶器加水后進行反應，此時加水量的多少以及粗氯化鉀及軟鉀中鈉離子含量都對二段轉(zhuǎn)化母液中氯化鈉含量產(chǎn)生較大影響，二段轉(zhuǎn)化母液所含鈉離子會循環(huán)至洗滌工序。

1.3.2 洗滌母液中鈉離子

洗滌工藝采用二段轉(zhuǎn)化母液對粗氯化鉀及軟鉀進行攪拌洗滌，二段轉(zhuǎn)化母液所含鈉離子會循環(huán)至洗滌工序后，洗滌母液用量及其鈉離子的含量受二段轉(zhuǎn)化母液中鈉離子含量影響，洗滌后母液循環(huán)至分解工序，對光鹵石分解產(chǎn)生較大影響。

1.3.3 溫差造成母液析出

硫酸鉀生產(chǎn)系統(tǒng)自身循環(huán)母液溫度最高42 ℃，最低22 ℃，在此溫差下氯化鈉析出約1 g，析出的氯化鈉會進入生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)。而硫酸鉀成品要求氯離子控制1.5%以下，降溫析出的氯化鈉，從前系統(tǒng)到后系統(tǒng)，影響硫酸生產(chǎn)中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

1.4 浮選產(chǎn)生

國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司硫酸鉀生產(chǎn)所用浮選為正浮選，光鹵石分解后產(chǎn)生固相有氯化鉀、氯化鈉、瀉利鹽等固相，鉀離子品位為12%～16%，為進一步提純達到21%以上需要通過浮選工藝。浮選所用藥劑為陽離子捕收劑，在捕收氯化鉀的同時，部分氯化鈉也被捕收上來。

2 鈉離子對生產(chǎn)影響

2.1 氯化鈉對二段轉(zhuǎn)化的影響

在硫酸鉀二段轉(zhuǎn)化結(jié)晶工序，隨著雜質(zhì)氯化鈉含量的增加，轉(zhuǎn)化成硫酸鉀的鉀收率降低。當氯化鈉含量超過7.9%時，降低更多。這是因為氯化鈉含量<7.9%時，轉(zhuǎn)化后的母液與氯化鉀、硫酸鉀、軟鉀三固相達到平衡；氯化鈉的含量>7.9%時，轉(zhuǎn)化后的母液與氯化鉀、硫酸鉀、鉀芒硝三相達到溶解平衡。二段轉(zhuǎn)化系統(tǒng)出現(xiàn)鉀芒硝后，水耗大幅度增加，產(chǎn)量大幅度下降。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，鉀芒硝在系統(tǒng)中出現(xiàn)后，產(chǎn)量降低幅度達50%。這時雖然加入適量氯化鉀和水后，可使雜質(zhì)氯化鈉全部轉(zhuǎn)入溶液，但轉(zhuǎn)化后生成的硫酸鉀也全部融入液相，對生產(chǎn)工藝的平穩(wěn)進行造成極大障礙。因此,為避免二段轉(zhuǎn)化母液中鈉離子含量過高而造成整個硫酸鉀生產(chǎn)工藝的崩潰，生產(chǎn)中要求二段轉(zhuǎn)化母液鈉離子控制1%以下。

2.2 洗滌后母液鈉離子對生產(chǎn)影響

二段轉(zhuǎn)化母液洗滌粗氯化鉀、粗軟鉀后產(chǎn)生母液在硫酸鉀生產(chǎn)中用于光鹵石分解，光鹵石分解過程中氯化鈉含量越低，分解光鹵石礦時，氯化鉀收率越高，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，收率最高可達到110%以上；分解過程中由于溶解度差異性和鹽析作用，在氯化鉀結(jié)晶的同時，有部分的氯化鈉也會結(jié)晶析出，這些氯化鈉會污染鉀鹽表面，阻止捕收劑在其表面上覆蓋，降低浮選回收率，大量的比表面積很大的細顆粒氯化鈉與粗顆粒鉀石鹽競爭吸附捕收劑數(shù)量，增加了捕收劑用量和降低了氯化鉀選擇性。因此，為避免光鹵石分解收率降低，影響系統(tǒng)收率，洗滌后母液中鈉離子生產(chǎn)中要求控制4.0%以下。如圖1。

圖1 混合母液Na+含量對析鹽影響Fig.1 Effect of Na+ content in mixed mother liquor on salt deposition

2.3 氯化鈉對中間產(chǎn)品過濾影響

浮選出的粗氯化鉀與粗軟鉀需經(jīng)過過濾除去母液后，再通過洗滌進一步除去氯化鈉。當浮選出的粗氯化鉀鈉離子含量高于12%時過濾會出現(xiàn)大量濕礦,過濾不干，在輸送過程中會造成皮帶壓停，甚至會損壞皮帶，對整個生產(chǎn)工藝平穩(wěn)控制造成極大困難。

3 硫酸鉀生產(chǎn)控鈉方法

3.1 源頭控制

在采礦過程中對新礦、老礦進行計劃性采收。在生產(chǎn)中鉀混鹽由于自身硬度顆粒較大，要經(jīng)過磨礦工序。而老礦較硬且顆粒大，新礦較軟且顆粒細，因此,在配采的同時球磨出口粒度要求較嚴格。通過歷年核實的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，球磨機出口-0.147 mm(粒徑)控制在45%～70%時系統(tǒng)浮選工藝可控。針對工藝流程，球磨系統(tǒng)采取開路/閉路磨礦也可在一定程度上緩解鈉離子對系統(tǒng)工藝的影響。

3.2 過程控制

硫酸鉀生產(chǎn)系統(tǒng)鈉離子含量受母液鈉離子含量、加水量、調(diào)漿母液濃度等影響。對每一步工序參數(shù)做到精細化控制，在生產(chǎn)中摸索出最佳控制參數(shù)，按照此參數(shù)進行控制，平穩(wěn)生產(chǎn)。

4 結(jié)語

硫酸鉀生產(chǎn)工藝系統(tǒng)龐大，生產(chǎn)受諸多因素影響，生產(chǎn)中主要雜質(zhì)為氯化鈉，當氯化鈉含量高到一定程度時，系統(tǒng)會 “崩潰”，因此,了解硫酸鉀生產(chǎn)中氯化鈉的來源、影響及處理方法對硫酸鉀生產(chǎn)研究有積極的意義。