固体钾矿的浸泡式溶解转化方法

摘要

本发明属于采矿技术领域，特别涉及一种氯化物型盐湖固体钾矿的开采方法。该方法的工艺流程为溶剂配制、溶剂渗入、浸泡、开采得高钾卤水，工艺条件为溶剂配制中配制好的溶剂按重量百分比的化学组成为氯化镁16～22％，氯化钠0.4～6％，余量为其它化学物质和水。浸泡中每次溶剂的浸泡时间为20～72小时。采用本发明的方法溶解转化率高达80％以上，采用的原料为盐田老卤，减少了环境污染，降低了生产费用，盐湖中固体钾矿中的石盐不会溶解，地层结构得到有效保护，此外溶剂在溶解中不会有大量氯化钠在盐层中析出堵塞盐层中原有孔隙。

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种氯化物型盐湖固体钾矿溶解开采方法，特别是分散、低品位难采固体钾矿的开采方法，属于采矿技术领域。

二、技术背景：

现有对青海察尔汗盐湖固体、液体氯化钾并存的钾镁盐矿，还没有解决开采该类矿床中的固体氯化钾技术，目前开采的主要对象限于赋存在石盐晶体孔隙中的晶间卤水和碎屑层中的孔隙卤水，即液体氯化钾。如何开采固体钾镁盐矿中的氯化钾是科研人员急待解决的难题之一。

三、发明内容：

本发明的目的是针对盐湖钾镁盐矿中固体钾与液体钾并存，固体钾因品位低、单层厚度小、分散不连续，无法直接开采的现状，设计研究出一种盐湖中赋存的固体氯化钾开采工艺技术方法-浸泡式溶解转化开采工艺，使没有直接开采价值的分散、低品位为主的固体钾矿也能够开采使用，从而扩大我国可采钾资源的有效利用量，满足国家发展战略需求。该方法具有溶剂原料来源可靠、制作工艺简单、操作方便，溶出卤水KCl含量高、固体钾溶解转化率高、生产成本低、工艺流程简单等优点。

技术方案是：固体钾矿中的钾主要以易溶的光卤石、钾石盐形式存在，在一定的自然和人为条件下，光卤石溶解、结晶是可逆的，其溶解转化的基本原理是向固体钾矿中注入不饱和溶剂，使溶剂与盐层中石盐、光卤石或钾石盐发生交换，形成新的溶液、析出新的固体，达到新的平衡状态。其工艺流程为溶剂配制、溶剂渗入、浸泡、开采得高钾卤水，溶剂配制是将含氯化镁的溶液或氯化镁的水氯镁石固体或氯化钠的溶液与淡水按一定比例配制混合均匀，配制好后的溶剂按重量百分比的化学组成为：氯化镁16～22％，氯化钠0.4～6％，余量为其它化学物质和水。溶剂渗入是将配制好的溶剂常压输送到固体钾矿附近的注水渠道中，溶剂从注水渠道自然渗入到固体钾矿中，淹没固体钾矿，固体钾矿中注入的溶剂体积以0.45～2.40米³/米³固体钾矿为最佳，即1米³固体钾矿应注入0.45～2.40米³的溶剂，这些溶剂可一次加入或多次加入浸泡，每次均以充填空隙为宜，溶剂的每次浸泡时间为20～72小时，浸泡20～72小时后，固体钾盐被选择性溶解，溶液达到饱和。开采得高钾卤水是将饱和溶液通过采卤渠道及泵站开采出来的过程，开采得到的高钾卤水采用现有工艺制取钾盐产品。根据固体钾矿的含量情况，重复上述过程，直到固体钾矿中钾产品被充分开采为止。

本发明采用完全淹没浸泡式溶解转化方式，使盐层中有用的钾矿物与钾不饱和溶液充分接触，溶出液质量高，固体钾矿累计溶解转化达到60％以前，溶出液中氯化钾重量百分比高于1％(液体氯化钾工业品位)；溶解转化开采率高，固体钾矿中氯化钾重量百分比达到1％时，累计溶解转化率大于80％；其次是采用含镁或钠的溶剂进行固体钾矿的溶解转化，溶剂原料可就地取材，特别是盐田老卤中残余的氯化钾进一步得到利用，同时解决了盐田老卤的排放难问题，减少了环境污染，降低了生产费用，此外该工艺使地层中的石盐不会被溶解，地层结构得到有效保护；再次是溶剂在溶解固体钾矿中不会有大量氯化钠在盐层中析出，造成盐层中原有孔隙堵塞；使用该溶剂对于用钾石盐为主的固体钾矿，可使其溶出液调整至光卤石结晶阶段，为盐田晒制光卤石和车间选矿提供了极大的方便。该方法工艺简单、操作方便，大幅度增加了盐湖钾资源的可采量，有较大的经济、环境和社会效益。

四、具体实施方式：

实施例一：从察尔汗盐湖某矿区取若干千克某低品位固体钾盐矿，通过分析得知固体钾盐层按重量百分比的平均化学组成为：氯化钾为2.41％，氯化钠为62.47％，氯化镁为4.30％，水及水不溶物为30.82％。先将盐田光卤石晒制完成后的老卤水与淡水按一定比例配制成溶剂，溶剂按重量百分比的化学组成为：氯化钠为0.4％，氯化镁为22％，水为76.06％，按每立方米固体钾矿加2.4米³溶剂加入，第一次通过管道输送向固体钾矿中注入溶剂804.5千克，使溶剂恰好完全淹没盐层，含钾盐层浸泡72个小时后，盐层中的钾盐矿物被选择性溶解，溶液达到饱和；放出含饱和氯化钠、氯化钾溶液和氯化镁溶液构成的近光卤石点卤水522.3千克，按重量百分比的化学组成为：氯化钾为3.28％，氯化钠为1.27％，氯化镁为23.91％，水为68.54％，单次钾盐的溶解转化率为10.17％。依此类推，接着第二次、第三次……制取溶剂、用管道输送并注入溶剂到盐层中，并使溶剂完全淹没盐层，浸泡一定时间达到饱和后，放出溶液，直到盐层中的固体钾低于0.30％，溶出液卤水组成基本与溶剂接近，终止溶解。在以上技术方案实施过程中，本盐矿样累计进行了15次溶解转化工艺，最后剩余固体盐矿按重量百分比的化学组成为：氯化钾为0.26％，氯化钠为58.54％，氯化镁为3.38％，水及水不溶物为37.82％，15次溶出液按重量百分比加权平均化学组成为：共溶出氯化钾129.8千克，氯化钾累计溶解转化开采率95.17％，全部溶出液中氯化钠重量仅比注进去的氯化钠重量多184.7千克，氯化钠累计溶解转化率5.18％，说明以含氯化镁为主的溶液作为溶解介质，选择性溶解了盐层中的光卤石，而氯化钠只有少量溶解，原有的地层结构不会被破坏，不会造成地面塌陷，低品位固体钾矿的累计溶解转化开采率达到95.17％，溶解液完全满足盐田滩晒光卤石矿要求。

实施例二：察尔汗盐湖某矿区低品位固体钾矿的开采方法，矿区通过修建粘土隔离墙形成封闭“盐田”，面积1025平方米，盐层平均厚度1.2米，平均体重1.54吨/立方米，通过取样分析得知固体钾盐层按重量百分比的平均化学组成为：氯化钾为3.63％，氯化钠为83.19％，氯化镁为1.32％，水及水不溶物为11.86％。先将盐田光卤石晒制完成后的水氯镁石与淡水兑制成溶剂，溶剂按重量百分比的化学组成为：氯化钠为6.0％，氯化镁为16％，水为77.03％，按每立方米固体钾矿加0.45米³溶剂加入，然后用管道输送向盐层中注入溶剂383.4吨，使溶剂完全淹没盐层，盐层浸泡20个小时后，盐层中的钾盐矿物被选择性溶解，溶液达到饱和；再通过集卤坑抽出含饱和氯化钠、氯化钾溶液和氯化镁溶液的钾石盐卤水267.4吨，按重量百分比的化学组成为：氯化钾为5.49％，氯化钠为9.00％，氯化镁为13.20％，水为72.31％，单次钾盐的溶解转化率为20.29％。依此类推，接着第二次、第三次……制取溶剂、用管道输送并注入溶剂到盐层中，并使溶剂完全淹没盐层，浸泡一定时间达到饱和后，用泵抽出来，直到盐层中的固体钾低于0.30％，溶出液卤水组成基本与溶剂接近，终止溶解。在以上技术方案实施过程中，本矿区累计进行了10次溶解转化工艺，10次溶出液按重量百分比加权平均化学组成为：氯化钾为2.90％，氯化钠为6.99％，氯化镁为16.29％，水为73.82％，共溶出氯化钾61.63吨，氯化钾累计溶解转化开采率89.64％，全部溶出液中氯化钠重量比注进去的氯化钠重量还要少10.09吨，说明以含氯化钠、氯化镁的溶液作为溶解介质，选择溶解了盐层中的钾石盐，而氯化钠少量析出并填充到孔隙中，原有的地层结构得到加强，低品位固体钾矿的累计溶解转化开采率达到89.64％，溶出液为高钾卤水。