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杂盐对氯化钾浮选生产过程中的影响研究

作　者: 赵静
导　师: 程芳琴
学　校: 山西大学
专　业: 物理化学
关键词: 杂盐 KCl NaCl MgCl2 浮选
分类号: TQ131.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 99次
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内容摘要

KCl是重要的化工原料,在工农业生产等领域有着广泛的应用。浮选法是KCl生产的主要方法,占到产能的95%以上。随着浮选法生产技术的成熟,我国KCl单套装置的生产能力由1996年的30万吨/年迅速增大至2000年的100万吨/年,生产能力也在2007年达到200万吨/年。然而,钾盐矿开采量的逐年增大,使得矿质不断下降,伴生的杂盐在浮选法工艺中,严重影响KCl的产品质量和回收率,实际产能难以达到设备要求,生产举步维艰。许多学者对原矿中高含量的NaCl、MgCl2在冷分解工序的影响做了大量研究,但对浮选过程的影响尚未给出合理的解释。因此,研究原矿中杂盐NaCl、MgCl2的含量对浮选法生产KCl过程的影响,有助于提高高含量杂盐钾矿的有效利用,改进生产工艺,提升生产水平。本文以钾矿中NaCl、MgCl2等杂盐为研究对象,探索其在浮选工序中对KCl的影响规律,研究浮选固相中细颗粒的NaCl和浮选液相中高浓度的MgCl2对KCl浮选效率的影响,通过调节浮选通气量、固液比等工艺参数对浮选条件进行优化。主要研究为：(1)将KCl浮选生产中的原料光卤石矿,按照镁钾比和钠钾比分为正常矿(MgCl2/KCl=1.40～1.80, NaCl/KCl＜1.8)、高钠低钾矿(MgCl2/KCl=1.40～1.80, NaCl/KCl≥1.8)、高镁低钾矿(MgCl2/KCl≥1.8, NaCl/KCl＜1.8)。用扫描电子显微镜和X射线能谱分析仪分析对比三种矿的元素组成和晶体形貌,将高钠低钾矿和高镁低钾矿筛分为十种不同的粒径,分析矿物在不同粒径下的元素组成和晶体形貌,考察不同矿物中KCl的存在形式和杂盐的含量变化。通过分析可知,粒径>850μm时,两种矿中KCl都多以光卤石形式存在,粒径<75μm时,两种矿中KCl都多KCl单体的形式存在,且两个粒径范围内两种矿中杂盐NaCl、MgCl2含量差别较小。粒径在850μm～75μm时,随着粒径的减小,MgCl2含量减小,NaCl含量增大。(2)考察Na+、Mg2+等杂盐离子对浮选工艺参数的影响,以钾石盐体系(K+、Na+/Cl-—H2O体系)、光卤石体系(K+、Na+、Mg2+//Cl-—H2O体系)为浮选母液体系,NaCl、MgCl2、KCl单盐溶液为参照体系,研究不同NaCl浓度对NaCl和KCl-NaCl溶液粘度的影响；不同MgCl2浓度对MgCl2.、MgCl2-KCl、KCl-NaCl-MgCl2三种溶液粘度的影响。分析认为：NaCl是增大K+、Na+//Cl-H2O(KCl-NaCl溶液)浮选体系粘度的主要原因；MgCl2是增大K+、Na、Mg2+//Cl-H2O(KCl-NaCl-MgCl2溶液)浮选体系中粘度的主要原因。水结构制造性质的Na、Mg2+能牢固地束缚周围的水分子,从而降低本体溶液中水分子的流动性,增加溶液的粘度。(3)在NaCl随KCl浮出行为的考察中,首先通过微浮选法研究了NaCl含量对KCl浮选效率的影响。然后研究了不同粒径的NaCl在MgCl2-KCl-NaCl溶液中的沉降速度,在NaCl、KCl-NaCl、MgCl2-KCl-NaCl三种浮选液中的浮选回收率,以及KCl颗粒对细颗粒NaCl浮选效率的影响；得出NaCl粒径是降低KCl浮选效率的主要原因之一,KCl浮选中NaCl颗粒的最佳粒径为d>125μm。最后,调节通气量为40mL/min,可有效提高KCl浮选效率,降低细颗粒NaCl的夹杂。(4)在Mg2+对KCl浮选过程的研究中,采用激光粒度粒形分析仪观察不同MgCl2浓度时盐酸十八胺胶体的粒形和粒径分布,并测量溶液的浊度,考察盐酸十八胺分散性。用微浮选法考察浮选母液中MgCl2浓度对KCl浮选回收率的影响。结果表明,随着浮选体系中Mg2+浓度的增大,盐酸十八胺分散性变差,有效浓度降低；MgCl2浓度由0增大到20%,KCl收率下降13.49%；当MgCl2浓度为20%时,调节通气量和固液比分别为200mL/min、3:100,可有效减小MgCl2浓度对盐酸十八胺的分散性带来的不利影响,提高KCl的浮选效率。(5)模拟KCl浮选法生产工艺条件,以高杂盐含量的钾矿为原矿,KCl-NaCl-MgCl2溶液(MgCl2浓度为20%)为浮选母液,研究了KCl浮选工序中的捕收剂盐酸十八胺浓度、浮选时间和料浆浓度,滤饼洗涤工序的洗涤水量和洗涤时间。结果表明,在MgCl2浓度为20%的浮选母液中,捕收剂浓度≥8×10-5mol/L,浮选时间≥4min、浮选矿浆浓度为15%-20%时,KCl浮选效率较高；滤饼洗涤水量为理论值的1.0～1.1倍,洗涤时间控制在8min左右时,洗涤收率达到93%,产品品位达到90.43%以上。

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