碳酸盐型盐湖提取钾芒硝浮选工艺研究

胡兆军，张志宏，董生发，马艳芳，付振海，安 东

（1.中国科学院大学，北京 100049；2.中国科学院青海盐湖研究所）

碳酸盐型盐湖提取钾芒硝浮选工艺研究

胡兆军1，2，张志宏2，董生发2，马艳芳2，付振海2，安 东1，2

（1.中国科学院大学，北京 100049；2.中国科学院青海盐湖研究所）

西藏盐湖中碳酸盐型盐湖分布广泛，在蒸发过程中形成的含钾矿物以钾芒硝与氯化钾为主。以碱性碳酸盐型盐湖为研究对象，开发新捕收剂，利用浮选工艺从不同的含钾原矿中，浮选加工出品位较高的钾芒硝和氯化钾。在研究了解离度、捕收剂添加量、固液比、浮选时间、转速、充气量、精选实验等条件实验的基础上，确立了最佳闭路循环流程工艺条件。通过闭路循环实验，计算循环物料量，获得产品品位、钾离子收率等参数。实验表明，浮选工艺加工钾芒硝为主的矿物体系，钾元素收率高达98％，得到钾芒硝质量分数为91％以上的矿物。

钾芒硝；浮选工艺；碳酸盐型盐湖

中国青藏高原西部地区存在大量的碳酸盐型盐湖，在所有青藏高原盐湖类型中，以碳酸盐型盐湖的pH为最高，其pH在7～9［1-2］。碳酸盐型盐湖卤水，在盐田蒸发过程中，生产钾芒硝和氯化钾矿物［3］。用浮选工艺加工钾芒硝的方法国内未见报道，本实验首次选用新型复合浮选药剂，在碱性的碳酸盐型蒸发矿物中，浮选出高品位的钾芒硝矿物。碳酸盐型盐湖在盐田蒸发过程中，如图1所示，蒸发路线从M点到E点。随着蒸发的进行，液相点向氯化钾结晶区移动，在RQ段，氯化钠和钾芒硝同时析出，液相点到达体系共饱点。蒸发过程中产生的钾芒硝矿物，可以作为生产硫酸钾的中间原料［4］。利用浮选工艺，加工碳酸盐型盐湖中的含钾矿物，使碳酸盐型钾资源得到有效利用，对该类型盐湖开发利用，具有重要现实意义。

图1 25℃时K+，Na+//Cl-，SO42--H2O体系下溶解度相图

1 基本工艺原理

按浮选理论，正浮选是指浮选产品为有用矿物。其基本原理：根据浮选矿物所具有的表面物理化学特性，借助于捕收剂、起泡剂等浮选药剂的加入，改善其表面的疏水性，从而能够形成稳定的浮选泡沫，达到与其他矿物分离的目的［5］。

2 药剂筛选

浮选药剂是浮选工艺中的关键因素，浮选钾芒硝的浮选药剂未见报道。M.Hancer等［6］对于软钾镁矾等复盐的研究表明，随着母液pH的变化，复盐的表面电荷出现正负电荷的交替变动；浮选药剂SDS（十二烷基硫酸钠）对部分可浮选含钾的可溶性复盐，在不同pH条件下，其浮选结果未受较大影响；但未研究钾芒硝的相关浮选特性。

A·洛帕茨瓦尔维索［7］在天青石的浮选研究中，发现有些浮选药剂会与矿物发生表面化学吸附，但在一定pH条件下，不发生表面化学反应，从而失去浮选作用。

针对相关浮选药剂的各种不同理化性质，并结合矿物本身特点，开发出了由石油磺酸钠、十二烷基硫酸钠与十二烷基苯磺酸钠复配浮选药剂；并在此碳酸盐型盐湖矿物中有效浮选钾芒硝矿物。

3 实验部分

3.1 实验装置与原料组成

3.1.1实 验装置

500mL单槽浮选机、1 000mL单槽浮选机。

3.1.2 原料组成实验原料为西藏某碳酸盐型盐湖的钾芒硝矿。钾芒硝矿的理化组成如表1所示。钾芒硝矿的XRD衍射图见图2。

表1 钾芒硝矿的理化组成％

图2 钾芒硝矿的XRD衍射图

由图2的衍射结果可知：原矿组成为钾芒硝和氯化钠。按表1的离子含量推算，钾芒硝的质量分数=20.77％，氯化钠的质量分数=76.65％。

3.2 分析方法

K+：四苯硼钠-季铵盐法；Na+：电荷守恒差减法；Cl-：汞量法；SO42-：硫酸钡沉淀法；Mg2+：EDTA法；CO32-：碱度法。

4 结果与讨论

4.1 钾芒硝矿浮选工艺参数实验结果

首先开展浮选工艺参数实验，以获得浮选工艺条件，包括原矿的解离度实验、浮选转速与充气量操作实验、药剂量实验、矿浆固液比实验、精选实验。

根据条件实验结果，得到浮选优化工艺条件如表2所示。

表2 钾芒硝矿浮选工艺条件实验结果

4.2 钾芒硝矿闭路循环浮选实验结果与讨论

在浮选工艺条件参数的基础上，采用优化工艺参数，开展了“两精一扫”的闭路循环流程，闭路循环流程图见图3，实验结果见表3。

图3 钾芒硝矿浮选闭路循环流程图

按照表2的浮选工艺条件与图3的闭路循环流程进行10组浮选实验，得到了表3的结果。从表3可以看出，这10组实验，精矿的钾元素品位在前3组维持在偏低的水平，但后7组达到较高且稳定的高品位（31％±1％）；同时精矿与尾矿的质量分别在（25±3）g与（79±3）g波动，较为稳定；平均钾收率高达98％。钾芒硝产品干基含量见表4。按表4所示，根据闭路循环流程实验得到的钾芒硝矿精矿产品干基K+质量分数为32.61％，折合钾芒硝为91.81％。

表3 钾芒硝矿闭路循环实验结果

表4 钾芒硝产品干基含量％

5结果与讨论

1）本研究针对碳酸盐型盐湖，利用浮选工艺，采用新型浮选混合药剂，开发了钾芒硝矿的浮选加工。2）针对这种矿物进行的条件实验，得到了最佳浮选工艺条件数据，并设计闭路循环流程，采用“两精一扫”浮选工艺，达到了相应的技术指标。3）此类新型药剂对于钾芒硝的浮选选择性良好、运行稳定、收率高、精矿品位高。

［1］郑绵平，刘喜方.青藏高原盐湖水化学及其矿物组合特征［J］.地质学报，2010（11）：1585-1600.

［2］郑绵平.论中国盐湖［J］.矿床地质，2001，20（2）：181-189.

［3］郑绵平，齐文.我国盐湖资源及其开发利用［J］.矿产保护与利用，2006（5）：45-50.

［4］陈代伟，郭亚飞，邓天龙.硫酸钾生产工艺研究现状［J］.无机盐工业，2010，42（4）：4-7.

［5］李承宝.浮选法生产氯化钾工艺在生产实践中的应用［J］.海湖盐与化工，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·洛帕茨瓦尔维索.在用十二烷基硫酸盐捕收剂浮选天青石时碳酸根离子的作用［J］.国外金属矿选矿，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

胡兆军（1987—），男，硕士研究生，研究方向为无机化工。联系方式：huzhaojun2008@126.com