一种新型用光卤石生产氯化钾生产系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型光卤石生产氯化钾生产系统及方法，该系统包括加矿设备、结晶设备、浮选设备、过滤设备、再浆洗涤设备、离心脱水设备、干燥包装设备，各设备顺序连接；在所述加矿设备上增加破碎机，便于结晶系统分解结晶；同时在结晶设备中，使用本公司发明的一种新型结晶器代替原有的冷分解——正浮选工艺的光卤石分解设备。本发明改善了原正浮选工艺的生产工艺条件，氯化钾回收率提高到60％，消除了纯度为90％的氯化钾产品，将氯化钾产品纯度提高到93％～95％，产品粒度增大，能耗降低。
【专利说明】一种新型用光南石生产氯化钾生产系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天然气化工及盐化工领域，特别涉及一种用盐田光卤石矿为原料采用 正浮选法生产氯化钾的生产系统及方法。
【背景技术】
[0002] 我国是一个农业大国，农业的发展离不开化肥。长期以来我国农业施肥存在着氮、 磷、钾比例失调，土壤缺钾成为影响我国农业发展的一个重要因素之一。
[0003] 随着我国钾资源开发技术的提高，尤其是青海盐湖工业股份有限公司对察尔汗盐 湖资源的开发和企业自身科学技术的提高，对盐湖钾资源开发形成多种工艺联合的局面， 目前我国氯化钾加工工艺主要有：冷分解一正浮选法工艺、热溶结晶法工艺、反浮选一冷结 晶工艺、兑卤盐工艺等多种工艺的联合实施。
[0004] 冷分解一正浮选工艺是国外最早传统加工工艺在国内的实现，其工艺流程为上 料一分解一浮选一过滤一洗涤、脱水一干燥、包装。工艺流程见附图1。
[0005] 作为传统的钾肥生产工艺，该工艺生产装置约占我国柴达木盆地氯化钾生产总装 置的80 %以上。最初冷分解--正浮选工艺装置生产的氯化钾产品氯化钾含量仅有70 %? 80%，水分含量为8%?10%，通过不断改进，产品氯化钾含量达到90%左右，水分含量为 6%，产品质量达到GB6549-1996的农业类一等品，达到修订后的GB6549-2011的农业类合 格品的技术标准。作为传统的氯化钾生产工艺，冷分解--正浮选工艺有如下的优点：（1) 工艺可靠，由于该工艺的开发与研究较早，经过多年来不断完善，工艺流程已趋于成熟。就 浮选本身而言，胺类捕收剂作为氯化钾的捕收剂性能良好，选别效果明显。（2)工艺流程 简单。（3)原矿适应性强，在利用中、低品位钾矿方面优势突出。但该工艺与青海盐湖工业 股份有限公司自主研发的反浮选一冷结晶工艺相比，也有自身的缺陷，主要表现在：（1)氯 化钾系统回收率较低，产品质量不易提高。该工艺操作控制要求严格，给矿控制、分解水量 控制、浮选操作、浮选药剂等对回收率和产品质量都有影响，如光卤石分解加水过量导致原 料中约50%的氯化钾损失于母液中；浮选过程氯化钾与氯化钠分离效果差，精矿泡沫中氯 化钠夹带较多，废弃的尾盐中氯化钾含量高，有的甚至大于8%，接近工业原矿的利用标准； 产品质量难以达到国家标准工业氯化钾优等品指标。（2)产品粒度细，不易干燥，从而造成 产品耗水量和干燥能耗高，尾液排放量高。
【发明内容】
[0006] 发明目的：将冷结晶技术移植到正浮选工艺上，实现冷结晶一反浮选工艺与冷 分解一正浮选工艺的取长补短，实现两个工艺的优点结合于一身，克服冷分解一正浮 选工艺生产氯化钾过程中存在的缺陷、提高系统回收率、提高产品质量、降低生产能耗。
[0007] 技术方案：本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
[0008] -种新型光卤石生产氯化钾生产系统及方法是以盐田光卤石矿为原料生产氯化 钾产品的新型生产系统和工艺。
[0009] -种新型光卤石生产氯化钾生产系统，包括上矿设备、结晶设备、浮选设备、过滤 设备、再浆洗涤设备、离心脱水设备、干燥包装设备，各设备顺序连接；
[0010] 在所述上矿设备中增加破碎机，使较大的光齒石矿得以破碎变小，便于结晶系统 分解结晶；
[0011] 同时在结晶设备中，使用本公司发明的一种新型结晶器（发明专利号： ZL201310040807. 3)代替原有的冷分解--正浮选工艺的光卤石分解设备，冷分解--正 浮选工艺中冷分解系统是将光卤石加水分解，由于关键设备--分解罐的构造简单，光卤 石在分解罐中的停留时间短，因此氯化钾没有足够时间实现颗粒的增大，且所需的分解加 水量较大。本发明中冷结晶系统的关键设备--新型结晶器其构造划分为沉降区、溶解区、 循环区三个区域，在循环区上方增加了溶解区，延长了低钠光卤石在该区域的停留时间，使 混合更均匀、反应更充分，光卤石达到完全分解；由于增加了沉降结晶区体积，分解后的氯 化钾有足够的时间在结晶区内长大。新型结晶器在内筒锥形结构下端口周围设置的环状母 液分布器，增大了母液和低钠光卤石的接触面积，同时在喷出液体的搅拌作用下达到充分 混合分解的效果，解决了以往的结晶器未充分混合分解就由内筒上部溢流至结晶器底部的 问题。同时新型结晶器高度降低，缩短了搅拌轴，提高了搅拌机运行稳定性，同时减去搅拌 轴中间轴承，减少故障点，增加结晶器连续运行时间，对提高单罐产能起到实质保证。在罐 体和搅拌机设计中采用了 CFD及FEA技术，对流动场及罐体结构进行了优化，对分解反应区 范围做了调整，增加分解反应区停留时间，利于分解反应充分进行，满足光卤石分解结晶需 求。增加了沉降结晶区体积，实际上提高了产量，降低了单位产出能耗。
[0012] 一种新型光卤石生产氯化钾生产方法，具体工艺如下：
[0013] 上矿：盐田晒制的光卤石通过采收运送至原矿仓内，经螺旋调整好上矿量输送到 往复筛，将原矿中较大的矿块和其他杂物筛除后进入破碎机，破碎机将原矿破碎到20mm以 下，便于结晶器的分解和结晶效果，破碎后的光卤石矿输送到结晶器，进行分解结晶；
[0014] 结晶：所述的破碎后的光卤石矿与离心系统产生的精钾母液、分解淡水同时进入 结晶器，因 KC1、NaCl、MgCl2的溶解度不同，MgCl2首先完全溶解以液相形式存在于结晶器 内，KC1继续溶解形成KC1饱和溶液，随着上矿量的不断增加，KCL形成过饱和溶液析出结 晶。NaCl在液相不饱和不能析出，细小的NaCl溶解而大部分以固相颗粒形式存在。因此结 晶器内完成光卤石的分解，同时增大氯化钾结晶粒度；
[0015] 浮选：分解结晶后的料浆输送至浮选系统的药剂调和槽，与浮选系统计量加药装 置加入的浮选药剂进行调和后自流进入浮选机，浮选作业采用一次粗选、二次精选、一次扫 选，经浮选得到粗钾料浆。其中精选泡沫产品自流至过滤系统，过滤后的滤液为高镁母液， 进行循环用来调节精选作业浓度，其余通过尾矿送至尾盐池；
[0016] 过滤、再浆洗涤、离心脱水：所述的来自浮选系统的粗钾料浆经过滤系统的水平带 机脱除高镁母液后，加淡水至再浆洗涤系统的洗涤搅拌槽内，除去吸附的氯化镁及其中的 氯化钠。洗涤后的料浆用离心机脱除洗涤母液（精钾母液），成为精钾，将其送至干燥系统 干燥。精钾母液自流至精钾母液槽后用泵送至结晶器回收和代替一部分淡水分解光卤石 矿；
[0017] 干燥、包装：所述的来自离心机脱水后的精钾由皮带输送至转筒干燥机，在干燥机 内通过燃烧的热风进行干燥。干燥后的产品通过皮带输送机运输至包装机进行包装。
[0018] 以上工艺流程见附图3。
[0019] 冷结晶--正浮选工艺与冷分解--正浮选工艺比较，光卤石经过破碎与精钾母 液、分解淡水同时进入结晶器导流区，在控制好矿量、加水量、底流流量、搅拌频率的情况 下，利于改善生产工艺条件，增大产品KC1粒度；可使分解能力得到有效增大，提高分解氯 化钾收率；随着KC1粒度的增大，浮选三相界面更稳定，选别效果明显，在提高浮选作业指 标的同时，提高了钾收率。KC1粒度的增大，利于水平带机和离心机脱水，含湿量相对减少， 减轻洗涤的难度，可使干燥成本降低，产品指标易于控制。
[0020] 本发明的优点和有益效果：本发明对目前传统的冷分解--正浮选工艺主要进行 了两项核心改造，增加了破碎机，将原冷分解系统改为冷结晶系统，并对后续工艺控制参数 进行了优化调整，形成了一种新型的氯化钾生产工艺；本发明最大的优点是用冷结晶系统 代替了原有的冷分解系统，即将冷结晶技术移植到冷分解--正浮选工艺中，实现了冷结 晶--反浮选工艺与冷分解--正浮选工艺的取长补短，改善了原正浮选工艺的生产工艺 条件，使工艺易于控制，氯化钾回收率提高到60% ;消除了纯度为90%的氯化钾产品，将氯 化钾产品的纯度提高到93?95% ;水平带机物料含湿量由20 %降低到15%以下，减少了 洗涤用水量；产品粒度增大，产量提高，单位产品能耗降低。总体来说，通过该发明克服了目 前冷分解--正浮选工艺存在的系统回收率低、产品质量不易提高、产品粒度细，不易脱水 和干燥缺点，氯化钾收率的提高和产品品位的提升节约了矿产资源，且节能效果明显，具有 广泛推广意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为传统冷分解一正浮选工艺流程示意图；
[0022] 图2是本发明系统设备连接示意图；
[0023] 图3是本发明冷结晶--正浮选工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对 本发明进行详细描述。
[0025] -种新型光卤石生产氯化钾生产系统及方法是以盐田光卤石矿为原料生产氯化 钾产品的新型生产系统和工艺。
[0026] 图2所示为本发明系统设备连接示意图，一种新型光卤石生产氯化钾生产系统， 包括上矿设备、结晶设备、浮选设备、过滤设备、再浆洗涤设备、离心脱水设备、干燥包装设 备，各设备顺序连接；
[0027] 在所述上矿设备上增加破碎机，使较大的光卤石得以破碎变小，便于结晶系统分 解结晶；
[0028] 同时在结晶设备中，使用本公司发明的一种新型结晶器（发明专利号：ZL2013 1 0040807. 3)代替原有的冷分解--正浮选工艺的光卤石分解设备，冷分解--正浮选工 艺中冷分解系统是将光卤石加水分解，由于关键设备--分解罐的构造简单，光卤石在分 解罐中的停留时间短，因此氯化钾没有足够时间实现颗粒的增大，且所需的分解加水量较 大。本发明中冷结晶系统的关键设备一一新型结晶器其构造划分为沉降区、溶解区、循环区 三个区域，在循环区上方增加了溶解区，延长了低钠光卤石在该区域的停留时间，使混合更 均匀、反应更充分，光卤石达到完全分解；由于增加了沉降结晶区体积，分解后的氯化钾有 足够的时间在结晶区内长大；新型结晶器在内筒锥形结构下端口周围设置的环状母液分布 器，增大了母液和低钠光卤石的接触面积，同时在喷出液体的搅拌作用下达到充分混合分 解的效果，解决了以往的结晶器未充分混合分解就由内筒上部溢流至结晶器底部的问题； 同时新型结晶器高度降低，缩短了搅拌轴，提高了搅拌机运行稳定性，同时减去搅拌轴中间 轴承，减少故障点，增加结晶器连续运行时间，对提高单罐产能起到实质保证；在罐体和搅 拌机设计中采用了 CFD及FEA技术，对流动场及罐体结构进行了优化，对分解反应区范围做 了调整，增加分解反应区停留时间，利于分解反应充分进行，满足光卤石分解结晶需求。增 加了沉降结晶区体积，实际上提高了产量，降低了单位产出能耗。
[0029] -种新型光卤石生产氯化钾生产方法，具体工艺如下：
[0030] 上矿：盐田晒制的光卤石通过采收运送至原矿仓内，经螺旋调整好上矿量输送到 往复筛，将原矿中较大的矿块和其他杂物筛除后进入破碎机，破碎机将原矿破碎到20mm以 下，便于结晶器的分解和结晶效果，破碎后的光卤石矿输送到结晶器，进行分解结晶；
[0031] 结晶：所述的破碎后的光卤石矿与离心系统产生的精钾母液、分解淡水同时进入 结晶器，因 KC1、NaCl、MgCl2的溶解度不同，MgCl2首先完全溶解以液相形式存在于结晶器 内，KC1继续溶解形成KC1饱和溶液，随着上矿量的不断增加，KCL形成过饱和溶液析出结 晶。NaCl在液相不饱和不能析出，细小的NaCl溶解而大部分以固相颗粒形式存在。因此结 晶器内完成光卤石的分解，同时增大氯化钾结晶粒度；
[0032] 浮选：分解结晶后的料浆输送至浮选系统的药剂调和槽，与浮选系统计量加药装 置加入的浮选药剂进行调和后自流进入浮选机，浮选作业采用一次粗选、二次精选、一次扫 选，经浮选得到粗钾料浆。其中精选泡沫产品自流至过滤系统，过滤后的滤液为高镁母液， 进行循环用来调节精选作业浓度，其余通过尾矿送至尾盐池；
[0033] 过滤、再浆洗涤、离心脱水：所述的来自浮选系统的粗钾料浆经过滤系统的水平带 机脱除高镁母液后，加淡水至再浆洗涤系统的洗涤搅拌槽内，除去吸附的氯化镁及其中的 氯化钠。洗涤后的料浆用离心机脱除洗涤母液（精钾母液），成为精钾，将其送至干燥系统 干燥。精钾母液自流至精钾母液槽后用泵送至结晶器回收和代替一部分淡水分解光卤石 矿；
[0034] 干燥、包装：所述的来自离心机脱水后的精钾由皮带输送至转筒干燥机，在干燥机 内通过燃烧的热风进行干燥。干燥后的产品通过皮带输送机运输至包装机进行包装。
[0035] 以上工艺流程见附图3。
[0036] 冷结晶--正浮选工艺与冷分解--正浮选工艺比较，光卤石经过破碎与精钾母 液、分解淡水同时进入结晶器导流区，在控制好矿量、加水量、底流流量、搅拌频率的情况 下，利于改善生产工艺条件，增大产品KC1粒度；可使分解能力得到有效增大，提高分解氯 化钾收率；随着KC1粒度的增大，浮选三相界面更稳定，选别效果明显，在提高浮选作业指 标的同时，提高了钾收率。KC1粒度的增大，利于水平带机和离心机脱水，含湿量相对减少， 减轻洗涤的难度，可使干燥成本降低，产品指标易于控制，单位产品能耗降低。
【权利要求】
1. 一种新型光卤石生产氯化钾生产系统，其特征在于，包括加矿设备、结晶设备、浮选 设备、过滤设备、再浆洗涤设备、离心脱水设备、干燥包装设备，各设备顺序连接；在所述加 矿设备上增加破碎机，便于结晶系统分解结晶；同时在所述结晶设备中，使用本公司发明的 一种新型结晶器代替原有的冷分解一正浮选工艺的光卤石分解设备。
2. 根据权利要求1所述新型光卤石生产氯化钾生产系统，其特征在于，所述新型结晶 器的构造划分为沉降区、溶解区、循环区三个区域，在循环区上方增加了溶解区，延长了低 钠光卤石在该区域的停留时间，使混合更均匀、反应更充分，光卤石达到完全分解；增加了 沉降结晶区体积，分解后的氯化钾有足够的时间在结晶区内长大；新型结晶器在内筒锥形 结构下端口周围设置的环状母液分布器，增大了母液和低钠光卤石的接触面积，同时在喷 出液体的搅拌作用下达到充分混合分解的效果，解决了以往的结晶器未充分混合分解就由 内筒上部溢流至结晶器底部的问题；同时新型结晶器高度降低，缩短了搅拌轴，提高了搅拌 机运行稳定性，同时减去搅拌轴中间轴承，减少故障点，增加结晶器连续运行时间，对提高 单罐产能起到实质保证；在罐体和搅拌机设计中采用了 CFD及FEA技术，对流动场及罐体结 构进行了优化，对分解反应区范围做了调整，增加分解反应区停留时间，利于分解反应充分 进行，满足光卤石分解结晶需求。
3. -种新型光齒石生产氯化钾生产方法，其特征在于，其具体工艺如下： 1) 加矿：盐田晒制的光卤石通过采收运送至原矿仓内，经螺旋调整好上矿量输送到往 复筛，将原矿中较大的矿块和其他杂物筛除后进入破碎机，破碎机将原矿破碎，便于结晶器 的分解和结晶效果，破碎后的光卤石矿输送到结晶器，进行分解结晶； 2) 结晶：所述的破碎后的光卤石矿与离心系统产生的精钾母液、分解淡水同时进入结 晶器，因 KCl、NaCl、MgCl2的溶解度不同，MgCl2首先完全溶解以液相形式存在于结晶器内， KC1继续溶解形成KC1饱和溶液，随着加矿量的不断增加，KCL形成过饱和溶液析出结晶； NaCl在液相不饱和不能析出，细小的NaCl溶解而大部分以固相颗粒形式存在，因此结晶器 内完成光卤石的分解，同时增大氯化钾结晶粒度； 3) 浮选：分解结晶后的料浆输送至浮选系统的药剂调和槽，与浮选系统计量加药装置 加入的浮选药剂进行调和后自流进入浮选机，浮选作业采用一次粗选、二次精选、一次扫 选，经浮选得到粗钾料浆。其中精选泡沫产品自流至过滤系统，过滤后的滤液为高镁母液， 进行循环用来调节精选作业浓度，其余通过尾矿送至尾盐池； 4) 过滤、再浆洗涤、离心脱水：所述的来自浮选系统的粗钾料浆经过滤系统的水平带 机脱除高镁母液后，加淡水至再浆洗涤系统的洗涤搅拌槽内，除去吸附的氯化镁及其中的 氯化钠；洗涤后的料浆用离心机脱除精钾母液，成为精钾，将其送至干燥系统干燥；精钾母 液自流至精钾母液槽后用泵送至结晶器回收和代替一部分淡水分解光卤石矿； 5) 干燥、包装：所述的来自离心机脱水后的精钾由皮带输送至转筒干燥机，在干燥机 内通过燃烧的热风进行干燥；干燥后的产品通过皮带输送机运输至包装机进行包装。
【文档编号】C01D3/08GK104058428SQ201410326545
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】李小松, 王兴富, 谢康民, 李树民, 任红伟, 许振琪, 李辉林, 刘星明, 谭忠德, 王全军, 刘安花 申请人:青海盐湖工业股份有限公司