表面活性剂对磷钾伴生矿中钾浸出的影响

摘要

我国可溶性钾资源非常匮乏，然而，不可溶性钾资源却十分丰富。因此，经济有效的开发不溶性钾资源具有重要的战略意义。近年来，湖北省宜昌市发现了储量高达8亿吨的磷钾伴生矿，其中含P2O56~12％，K2O5~9%，SiO245-55%。前期用盐酸处理该矿，钾浸出率可达90%以上。但仍然存在酸用量及添加剂用量大的问题。因此，如何对磷钾伴生矿的酸浸过程进行强化是急需解决的问题。
　　近年来，表面活性剂已被应用于矿物浸出，但主要集中在生物浸矿及堆浸过程中，很少用来强化钾矿物的酸浸过程，特别是涉及到的强化浸出动力学及机理的报道及其有限。本文研究了表面活性剂对磷钾伴生矿中钾浸出的影响，主要研究内容与结论如下：
　　（1）在HCl-CaF2体系下，研究了不同类型的表面活性剂对钾浸出的影响。结果表明：阴离子表面活性剂可以强化钾的浸出，而阳离子表面活性剂的影响不明显；并且非离子表面活性剂产生抑制作用。通过筛选得到较佳的表面活性剂为十二烷基硫酸钠（SDS），其添加量为1.25g/L。
　　（2）研究了在添加SDS1.25g/L的情况下钾的浸出工艺，考察了浸出时间、反应温度、盐酸浓度、液固比和氟化钙用量等对钾浸出的影响。结果表明：在液固比（盐酸体积（mL）和矿质量（g）的比值）为4∶1、盐酸质量分数为22.5%、氟化钙用量4g、反应温度90℃、浸出时间4h情况下，钾的浸出率达到98.01%。与未添加SDS的相比，钾浸出率提高了约8.5%。动力学分析表明浸出反应过程符合改进后的扩散反应控制的收缩核模型，其表观活化能为85.25kJ/mol，参数累计效应得到的半经验动力学方程为：(1?X)3/2?1=2.98×1010C2.5689(L/S)3.8713M0.9813exp(RT/?85245.4)t
　　（3）对SDS强化钾浸出机理进行了探讨。由于一定量SDS的加入，SDS吸附到矿颗粒表面从而导致浸出液的表面张力和接触角明显降低，使矿物表面的润湿性、分散性及渗透作用强化，同时增加了分子扩散和对流扩散。再者，由于反应过程中产生了定型二氧化硅颗粒，使得矿物表面的裂缝变大，避免了流通通道堵塞，从而强化了钾的浸出。但是当SDS浓度达到5.00g/L时，可能超过了临界胶束浓度，在固体残渣上形成胶束，阻碍了酸和氟化氢进入矿颗粒内部，影响了钾的浸出。
　　本论文研究结果可为非溶性钾盐提取可溶性钾提供基础数据和理论支持。

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