盐湖含钾尾盐综合利用进展研究

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  摘要:盐湖是重要的内陆地区重要的轻金属矿产资源聚集地,比如钠、钾、镁、锂等。轻金属在工农业中应用广泛,但是长期以来,我国的盐湖开采方式过于粗放,对轻金属资源的利用率不足,尤其是对尾盐的轻金属资源利用不足。比如在钾肥生产时,产生了大量的含钾尾盐,大部分是直接排放,不仅钾资源的利用率偏低,造成了大量的浪费,含钾尾盐也对盐湖造成了污染和破坏,随着钾资源的开采率越来越大,现有的开采模式已难以满足钾资源的需求量,提高含钾尾盐的综合利用势在必行,本文对此展开分析讨论,以提高我国盐湖开采中对含钾尾盐的综合利用。
  关键词:盐湖;含甲尾盐;综合利用;研究
  前言
  我国的钾资源主要以卤水钾矿为主,固体钾矿较少,据统计卤水钾矿占我国钾矿的98%以上,主要分布在青海柴达木盆地的盐湖与新疆的罗布泊地区。长期在卤水钾矿的开采中,不重视对含钾尾盐的利用,而是直接排放,不仅对环境造成了污染,而且对对钾资源的利用率也偏低。针对这种情况,相关的企业、高校以及研究机构,都对钾肥生产过程中产生的含钾尾盐利用技术进行研究。
  一、钾资源情况介绍
  我国可溶性钾资源十分紧缺,主要分布在柴达木盆地,氯化钾资源储量7.35亿t,其中基础储量(包括液体KCl品位≥0.50%,固体KCl品位≥8.0%部分)2.93亿t,深部承压卤水资源(液体KCl品位≥0.50%)和表外矿(包括液体0.30%≤KCl<0.50%,固体3.0%≤KCl<8.0%),资源量(以KCl计,下同)4.41亿t。另有未上表的低品位固体钾矿(0.50%≤KCl<3.0%)资源量3.43亿t,总计保有氯化钾资源量达10.8亿t,但基础储量少(2.93亿t,27.2%),设计可采储量极少(1.38亿t,仅占12.8%),而低品位固体钾资源量、深部承压卤水资源量达78454万t(占72.8%。在实际开采生产过程中,对含钾尾盐的利用率减低,针对这种情况,含钾尾盐的开发利用技术,通过技术攻关,实现资源的高效开发利用,具有重大的现实意义。大部分盐湖都是固、液并存的盐湖矿床,具工业开发价值的钾矿层为晶间潜卤水矿层及地表固体钾矿层。钾资源主要是以氯化钾的形式存在,钾肥生产后含钾尾盐的主要成分为氯化钠、氯化镁、硫酸钙、氯化钾等,硫酸钾资源的含钾尾盐与氯化钾资源的含钾尾盐的主要成分有所区别,主要是氯化钠、泻利盐、钾盐镁矾、软钾镁矾等。含钾尾矿可通过脱泥、固液转化等方式进行开发利用。
  二、盐湖含钾尾矿综合利用的主要流程与技术
  (1)脱泥处理:随着盐湖钾资源的持续开发,地表固体钾矿富矿逐渐被开发殆尽、贫矿增多,难以利用的问题日益突出,而我国对钾资源的需求却日益增加,提高对含钾尾矿的利用势在必行。含钾尾矿利用的重要基础是先进行脱泥处理,否则进入浮选工序后,使药剂消耗量增大,恶化浮选流程,甚至无法利用。
  (2)固液转化:含钾尾盐丧失了自然状态下固-液相互转化的良好条件,降低了钾资源的开发利用率。难以单独直接进入选矿车间加工利用,必需经过“固转液”工艺才能实现其潜在价值。通过溶矿试验,浸取试验研究,根据研究结果实施科学的引水工程,可以实现对含钾尾矿的水溶利用。
  (3)提高吸收率:针对含钾尾盐组分多变、生产过程不稳定的现状,通过对磨矿、分解和浮选的工艺生产方案改进,利用Lu-Maurer模型和分子动力学模型及相图理论研究,阐明了母液中的Mg2+浓度对原矿分解和浮选的影响,进行以含钾尾矿为原料,在磨矿之前的调浆卤水中添加氯镁石的工艺方案,对于盐湖不同组分的含钾尾矿的综合利用有较好效果。
  三、含钾尾盐主要的综合利用方向
  随着钾资源的储量逐渐下降,部分盐湖的钾资源枯竭,以及环保要求越来越严格。我国许多企业针对含钾尾矿的处理进行了积极的探索,以下进行简单介绍:
  (1)开发硫酸钾镁肥:青海中信国安科技发展有限公司以西台吉乃尔盐湖钾肥生产中副产尾盐矿为原料,经转化、浮选法生产硫酸钾镁肥。国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司利用废弃低品位含钾矿物为原料,以卤水和中间母液为介质分离除去氯化钠及粘土等杂质,经转化、脱水、干燥等工序制取硫酸钾镁肥。
  (2)溶浸晒矿回收:西台盐湖生产尾矿用淡水溶解,该溶解液与老卤进行兑卤来晒出优质光卤石矿,溶解液晒完矿后的老卤可以继续参与兑卤,循环利用。
  (3)作为辅助原料利用:国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司发明一种利用硫酸盐型光卤石矿制取硫酸钾工艺,该工艺每年可回收利用120万t以上外排尾盐。
  四、盐湖含钾尾矿综合利用存在的问题与建议
  1.盐湖含钾尾矿综合利用存在的问题
  (1)盐湖含钾尾矿的氯化钾品位远远低于工业品位,且泥含量较高,不饱和食盐水(Nacl含量17%~23%)直接进入溶浸区域会大量溶盐,在底部沉淀相当于隔水层的淤泥层,使得无法继续溶解淤泥以下的含钾尾矿,同时,沉淀的淤泥还会包裹溶矿留下的小部分孤岛型矿体,需要机械频繁清翻淤泥,容易造成机械伤害。
  (2)溶出的不饱和卤水顺着卤渠直接进入导卤泵站,使得泵站导卤渠垮塌,一旦进入盐田,也会对盐田堤坝造成一定危害。
  (3)含钾尾盐中的钾镁盐(包括软钾镁矾、钾盐镁矾)导致加工处理困难。
  2.盐湖含钾尾矿综合利用的建议
  (1)精细化管理,提高钾肥生产工艺的利用率:通过提高钾肥生产工艺的利用率,从根本上降低含钾尾矿的数量,同时降低含钾尾矿的钾品位,只需经过简单处理或者无需处理即可达到排放标准,不会对生态环境造成影响,不仅可以有效减少含钾尾矿的处理压力,也可以进一步提高钾资源的利用率,并节约处理成本。
  (2)对已产生的尾矿进行综合利用:随着含钾尾矿综合利用技术的发展,以及钾资源储量的不断下降,除积极探索新的的矿产资源之外,对已产生的尾矿进行回收处理,可以有效缓解钾资源竞争的局面,同时也可以恢复生态环境,进一步提高钾资源的利用率,因此对粗矿、尾矿的工艺流程及相关技术提除了更高的要求。
  (3)因地制宜,根据实际情况采取不同的含钾尾盐利用技术:不同地区的盐湖开采中,其含钾尾盐的组成也存在较大的差异,针对这种差异应该选用不同的综合利用技术,提高处理过程中资源的利用率,使用最为经济的方式回收含钾尾矿中的轻金属资源,避免盲目使用技术,造成资源浪费。
  (4)提高重视程度,与国外先进企业进行积极交流:我国的盐湖开发起步较晚,技术储备薄弱,对尾矿的处理经验也不足。因此积极向以色列等国家学习先进的盐湖开采技术以及尾矿综合处理技术可以有效提高我国在这方面的经验与能力,并结合自己的国情与实际情况进行改进。
  结束语:
  含钾尾矿的综合利用无论是对于缓解我国资源紧张的局面,提高矿物资源的利用率,还是对于降低环境污染,维护生态平衡都是极为有益的。通过综合利用含钾尾矿,可以降低不合理的矿物开采程度,同时避免尾矿污染,且科室实现对镁、锂等资源的利用,围绕钾、镁、锂,实现全面利用。现阶段,我国已经在难利用的含钾尾矿综合利用中取得了一定的成效,通过一系列措施可以提高对含钾尾矿的综合利用程度。对含钾尾矿的综合利用主要是经过脱泥处理、固液转化以及吸收利用等流程。现阶段脱泥处理、磨矿、兑矿等技术方面均有所突破,使青海含钾尾矿的开发利用成了可能。
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