玻利維亞年產35萬t氯化鉀選礦裝置與工藝評述*

卜俊芬 盧志斌 蔡文超

（中藍長化工程科技有限公司）

全球90%的鉀資源用于生產鉀肥。我國是一個缺鉀國家，2011年中國鉀鹽對外依賴程度達到42%，中國50%的鉀肥需要從國外進口［1-6］。

玻利維亞鉀鹽資源豐富，據統計儲量達1.1億t。烏尤尼鹽湖（Salaryde Uyuni）是玻利維亞鉀鹽資源的主要產地，位于玻利維亞西南部，面積約1萬km2，與安迪斯科勒拉其他鉀鹽鹽湖群一樣屬于弧后擠壓盆地大陸型鹽湖。該鹽湖是目前地球上最大的鉀鋰硼鎂溶液庫［7-8］。

玻利維亞礦業公司已經于2010年完成了烏尤尼鹽湖的實驗廠房建設，為了有效開發該鉀鹽資源，2014年玻利維亞國家礦業公司委托德國某公司完成了年產70萬t氯化鉀加工廠（KCl含量95%）的初步設計。2015年玻利維亞礦業公司委托中藍長化工程科技有限公司建設年產35萬t氯化鉀的加工廠，項目于2015年開始建設，2018年4月投料試車成功。該項目的成功為玻利維亞國家礦業公司開發烏尤尼鹽湖資源起到了奠基石的作用。本文主要從選礦工藝角度對裝置、選礦工藝流程及其關鍵點進行評述。

1 原礦組成

原礦固相占84%，液相占16%，由鹵水經鹽田曬礦獲得，主要由鉀石鹽、氯化鈉組成，不溶物、硫酸鈣等少量。化學組成分析結果見表1。

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表1 表明：原礦中的固相KCl品位較高，為27.51%，不溶物含量較低僅為0.58%。

2 工藝流程

鉀石鹽礦生產氯化鉀常用工藝主要有浮選法和溶解結晶法，工藝均較成熟，尤以浮選法應用廣泛。

浮選法根據礦物表面的物理化學性質不同進行分選，與溶解結晶法相比，優點是能耗低、投資省、腐蝕輕；缺點是無法獲得工業級品質的氯化鉀產品，并且浮選所用藥劑不利于環保。本鉀石鹽礦適合采用浮選法加工。

2.1 原礦儲運、破碎

來自鹽田的濕鹽礦通過卡車運送至加工廠區上料站，通過地表給料機給礦，給料機頭部安裝有一臺旋轉式的攪拌破碎機，用以對結塊的濕料進行破碎，將原礦破碎至-150 mm，上料站的工作制度是每天16 h，夜間8 h不工作。

帶式輸送機將-150 mm原礦送至轉運站緩沖料倉，緩沖料倉上的液位計既保證了料倉有足夠的物料，又使多余的物料轉運至濕鹽緩沖堆場（存儲能力15 000 t），緩沖堆場物料經過板帶給料機送至反擊式環錘破碎機進行開路破碎，排礦粒度P90=5.0 mm，破碎后物料經帶式輸送機輸送至工藝廠房。

2.2 脫鎂和磨礦

原礦破碎后經帶式輸送機送至工藝廠房調漿槽，用工藝鹵水調制成濃度50%的漿體，送入3臺離心機中進行脫鹵，以脫出原礦中夾帶的Mg2+。

離心機排出的濾液匯集后泵送至濃縮機，濃縮機溢流匯集后用于濕鹽調漿，多余的溢流外排至廢鹵蒸發池；濃縮機底流直接泵送至粗選，回收氯化鉀。

離心機排出的固相用回收的母液調漿，泵送至3臺濕式篩分機，與浮選中礦一起進行濕篩分級，濕篩篩孔寬0.8 mm，篩上自流進溢流型棒磨機磨礦，棒磨機排料返回濕篩，形成閉路磨礦；篩下泵送至粗浮選。

2.3 浮選與中礦返回

篩下經水力旋流器濃縮，底流在調漿槽中加浮選藥劑調漿，然后泵送浮選機選別，浮選采用2粗1精流程，精選中礦與棒磨機排料合并返回篩分作業，精礦進入洗滌作業，尾鹽進入尾礦處理系統。浮選流程階梯布置，實現了物料的自流。

2.4 洗滌和產品離心脫鹵

浮選精礦采用精鉀母液進行一次洗滌，然后送入帶式過濾機脫鹵，濾餅用淡水二次洗滌并再次離心脫鹵。

2.5 產品干燥

采用液化石油氣直接燃燒產生的高溫煙氣對物料進行加熱干燥，干燥設備采用流化床干燥器。干燥后產品水分控制在0.1%以內，為防止產品結塊，干燥后加入抗結劑，抗結劑的加入會使產品濕度增加，但最終產品殘余濕度不能超過0.3%。干燥器的加熱段尾氣通過旋風除塵和濕法洗滌塔除塵后排放，流化床干燥器的冷卻段尾氣經袋式除塵器除塵后返回干燥機氣體燃燒爐循環使用。

2.6 尾礦處理

浮選尾鹽進入調漿槽后用淡水洗滌，再泵送至尾鹽帶式過濾機過濾，濾餅經尾鹽帶式輸送機轉運至尾鹽堆場存儲；母液經濃密機凈化后再回鹵存儲區回收利用。

3 裝置的主要特點

3.1 破碎與磨礦

原礦在上料站經打散機碎至-150 mm，細碎選擇可逆反擊式環錘破碎機，由于礦物含濕高達16%，且濕鹽易板結，因此在破碎腔反擊板上增加了電加熱裝置，同時取消了破碎機排礦口的格柵板，通過錘頭和反擊板間隙的調節調整排礦粒度。

入選的鉀鹽礦粒度既要使氯化鉀的粒度盡可能粗，又要使氯化鈉與氯化鉀能夠較好地單體解離，脫掉不溶物質。磨礦選擇溢流型棒磨機，并與預先檢查篩分形成閉路，以有效避免物料的過粉碎。

3.2 脫鎂

研究表明［9］，Mg2+濃度對于KCl-NaCl飽和液的水結構有重要的影響，Mg2+具有強烈的水合作用，隨著溶液中Mg2+濃度的增加，水分子會在Mg2+周圍聚集，形成一個水合大分子，當Mg2+吸附在氯化鉀晶體表面時，氯化鉀晶體表面會形成一圈水分子層，這些水合分子構成一層水膜阻止捕收劑大分子在氯化鉀晶體表面吸附，導致生產中經常出現藥劑不捕收氯化鉀顆粒的現象，從而影響浮選回收率。同時，Mg2+濃度的變化會改變浮選作業的黏度，溶液黏度的增大導致小顆粒氯化鈉沉淀困難，呈現跟浮現象。另外，浮選母液黏度的增加導致氣泡上浮阻力增大，氣泡破裂程度增加，最終嚴重影響浮選作業效果。由于原礦夾帶母液較多，母液中含有較高濃度的Mg2+，為了消除Mg2+的富集，原礦篩分前應采用離心機脫鎂。當脫鎂母液Mg2+濃度較高時，將作為廢鹵外排。

3.3 二次洗滌

礦泡沫液相含有大量的高鎂母液，固相中含有部分NaCl細粒，為提高精礦質量必須降低NaCl含量，通過過濾洗滌來完成提高質量的任務。浮選精礦的KCl品位可達69.89%，需要通過洗滌除去夾帶的NaCl，獲得合格產品。浮選精礦中夾帶有大量的高鎂母液和固相NaCl，一次洗滌采用精鉀母液可使KCl品位提高至81.75%，一次洗滌稀釋了高鎂母液，可通過帶式過濾機過濾去除，濾餅進入二次洗滌，二次洗滌采用淡水洗滌，根據KCl和NaCl的溶解度不同，使NaCl轉移到液相中，獲得合格的KCl產品。

3.4 浮選藥劑

在浮選工藝中，浮選藥劑是關鍵，直接決定了浮選指標的好壞。鉀鹽浮選采用的捕收劑主要是十八烷基伯胺，其通常溶解于85℃以上的熱水中，通常還需加入HCl進行配藥。本項目采用的是江蘇某藥劑廠生產三合一組合藥劑，該組合藥劑可避免鹽酸對設備的腐蝕，并簡化了配藥流程，同時具備良好的選別效果。

4 結語

（1）玻利維亞年產35萬t氯化鉀項目采用浮選工藝實現了對氯化鉀的選別，同時重視了Mg2+對浮選工藝的影響，浮選前采用了脫鎂工序。

（2）該項目的成功建設，為開發烏尤尼鹽湖豐富的鹽湖資源奠定了基礎，也為類似項目提供了參考和借鑒。