论文部分内容阅读
尽管钾资源匮乏,但在我国最大的钾肥生产基地一察尔汗盐湖的氯化钾生产工艺中,溢流排放大量细晶,其主要成分为氯化钾和氯化钠晶体,造成钾资源浪费。本文重点研究了溢流细晶中氯化钾的回收技术。
论文首先应用密度泛函理论(DFT)研究了捕收剂十二烷基吗啉(DMP)、带F色心的NaCl(100)表面和带O2-缺陷的KCl(100)表面的性质,计算结果表明DMP的O位带有较多的负电荷,为吸附活性位。晶体缺陷对晶体性质有重要影响,NaCl(100)面引入F色心后,表面离子的电荷发生变化,使得NaCl(100)表面由电中性转变为正电性;KCl(100)面引入O2-缺陷后,表面离子的电荷也发生变化,使得KCl(100)表面由电中性转变为负电性。
论文研究了DMP对带缺陷的氯化钠和氯化钾的吸附特征。理论计算表明,带F色心NaCl(100)面的Cl顶位和Na-Na桥位都不是吸附位,只有Na顶位是吸附位。DMP在Na顶位稳定吸附,吸附能为-155kJ·mol-1左右;带O2-缺陷KCl(100)面的Cl顶位和K-K桥位都不是吸附位,只有K顶位是吸附位。DMP在K顶位稳定吸附,吸附能为-60kJ·mol-1左右。因此,DMP对氯化钠和氯化钾都有吸附,但DMP对氯化钠的吸附要强于对氯化钾的吸附。
根据十二烷基吗啉对氯化钠的吸附强于对氯化钾的吸附这一特征,采用浮选法回收溢流细晶中的氯化钾。浮选过程中,不再外加任何药剂,仅利用溢流细晶中残留的烷基吗啉,可将氯化钠浮起富集于泡沫中去除,而氯化钾则剩在底物中。实验中考察了固含量和温度对浮选结果的影响:当温度恒定为20.0℃而固含量在21%~38%变动时,获得的粗钾中氯化钾含量大于92%,氯化钾回收率大于85%。当固含量恒定在25%左右,而温度在0.0~20.0℃变动时,获得的粗钾中氯化钾含量大于92%,氯化钾回收率在70%~86%之间。粗钾经过洗涤,可得到氯化钾含量97%以上的精钾。