光卤石的开采与应用.pdf

光卤石的开采1. 光卤石的介绍光卤石英文名称来源于德文Carnall ，以纪念 19世纪德国采矿工程Ｒ． von 卡纳尔( Ｒudolf von Carnall); 光卤石分子量 277． 87，化学成 KCl·MgCl2·6H2O ，亦称砂金、卤石，晶体属正交( 斜方) 晶系的卤化物矿物当以晶体产出时，形成假六方锥体， 通常呈粒状或致密状块集合体产出纯净光卤石为白色或无色，常因含细微氧化铁而呈红色，味苦涩在空气中极易潮解，易溶于水，味咸光卤石是含镁、钾盐湖中蒸发作用最后形成的矿物，经常与石盐、钾石盐等共生， 是生产氯化钾的重要原料之一 光卤石是一种非相称性复盐， 可经溶解、分步结晶等加工步骤使氯化钾同氯化镁分离，是制取钾肥的重要原料， 世界上重要的光卤石矿床有德国的施塔斯福特和前苏联的索利卡姆斯克矿床，察尔汗盐湖是中国光卤石资源的主要生产地我国可溶性钾盐矿资源有限， 且多集中于西部盐湖 例如：察尔汗盐湖为氯化物型盐湖，产品以氯化钾为主； 罗布泊为硫酸盐型盐湖， 产品以硫酸钾为主． 盐湖生产氯化钾的工艺， 主要是盐湖卤水经滩晒除盐、滩晒光卤石， 含盐光卤石经加水分解，采用正浮选或反浮选， 获得氯化钾产品。

该生产中，原矿光卤石中 40%左右钾存在于光卤石分解液中 目前分解液处理主要有两个途径：一是放回到光卤石滩晒池，二是采用老卤回溶的兑卤方法回收部分光卤石按相关文献推算，放回到滩田后， 正浮选和反浮选回收氯化钾的收率分别为43.8%和54.1%，兑卤法回收率为 49.2%，而实际上兑卤的收率只有 40% 左右因此，钾资源的利用依然是一个关键问题对内陆埋藏的光卤石型钾盐矿， 传统的开采方法有两种： 干法开采和水法开采无论采用何种开采方法，在加工生产得到KCl的同时都会副产大量的尾盐和母液尾盐和母液如只作简单的堆排处理，既浪费资源， 又容易对周围环境造成污染 另外， 采用干法开采，除尾盐与母液的处置外还存在大面积采空区的问题如果将浮选尾矿和母液制备成膏体料浆，采取嗣后充填的方法将尾盐和母液回填至采空区， 在解决了尾盐处置问题的同时对控制采空区地压，提高钾盐资源回采率具有重要意义目前，已有多项专利公开了地下可溶性钾盐矿回填料浆的制备方法：以镁水泥为胶凝材料，浮选尾盐为回填骨料， 按一定比例混合搅拌即可制得 众所周知，镁水泥属于气硬性凝胶材料， 具有抗压强度高、反应速度快、早期强度大等优点，但同时也具有易吸潮、 不耐水等缺点， 这就导致使用镁水泥制备的回填料浆在湿热环境条件下耐受性较差。

为克服以上缺陷， 本文以活性氧化镁、 浮选母液和尾盐为原料，并掺加少量抗水剂制备回填料浆，研究抗水剂对镁水泥基地下光卤石矿回填料浆泌水率、不同龄期抗压强度等物化性能的影响2. 察尔汗盐湖盐田日晒法生产光卤石介绍察尔汗地区 4 月～ 10 月平均气温在 25 ℃，其蒸发过程可以用图1 表示，在图中，1为原始卤水的组成，当达到饱和时，首先析出的是NaCl 固体，当开始析出NaCl 以后再继续蒸发时液相组成就沿着A———1 的沿线变化到 2 点， 固相停留在 A 点不动，当液相到达 2 点以后，KCl 也开始析出，液相点就沿着 NaCl 的共饱和线移动，最终到达 E25，此时固相沿着 AB 边移动，最终到达 3，液相到达 E25以后，开始析出光卤石，而原先的KCl 固体又重新溶解，此时液相点停留在E25不动，等到固相 KCl 全部溶解完时，固相点应落在1E25沿线与 ACar 联线的交点 4上， 继续蒸发时液相点就沿着NaCl 与KCl· MgCl2· 6H2O 的共饱和线 E25P25移到P25，而固相点沿 ACar 移动到 5，直到全部水蒸干为止，液相先停留在P25不动从相图分析可以看出， 初始析出的是氯化钾固体， 在平衡条件下应全部转化为光卤石，但是实际操作中仍有少量未转化的氯化钾固体残留在混合盐中，这是由于固相转变很慢，未能达到平衡的缘故。

盐田制得的光卤石，其组成为: KCl 19% ～20% ，NaCl 11% ～ 15%，MgCl228% ～ 30%，CaCl20． 5% ～ 1%，CaSO4 0.26%，其余是结晶水和少量不溶物，盐田晒制的光卤石用具有抽吸管的采矿船吸取，并随同母液管道进入工厂， 经增稠器和过滤机进行固液分离， 湿光卤石送去加工， 母液仍返回盐田， 日晒盐田分为氯化钠结晶池、光卤石和卤水存放池三种各池坝高60cm ～ 100 cm ，日晒时卤水深度以 35 cm ～ 60 cm 为宜，当蒸发到终点时，可将饱和氯化镁排除，分别留下氯化钠和光卤石于各自的结晶池中，灌入新鲜卤水进行晒制， 待盐类沉积到一定厚度以后再收集，一般一年采矿两次综上所述，日晒法生产光卤石仅是在自然条件下滩晒制的，盐田析出的光卤石在采输过称中要将盐田的卤水全部排出，采用汽车运输不仅浪费卤水， 而且影响盐田卤水长矿时间， 加大了钾肥的生产成本， 盐湖股份公司为了降低生产成本，已广泛采用采盐船水采的方式进行采矿，不仅节约了生产成本， 而且提高了盐田滩晒时间3. 大浪滩光卤石矿冷分解 -正浮选工艺研究大浪滩钾矿位于柴达木盆地西部，为钾镁盐矿床，资源以钾为主，固液并存，固体钾盐资源种类复杂。

采用冷分解- 正浮选工艺，对采自大浪滩矿区的盐田光卤石进行提钾研究， 有助于改进和优化浮选工艺， 使其对大浪滩钾矿具有更好的针对性 光卤石原矿来自大浪滩某矿区的盐田光卤石池，其化学组成如见表1使用前对光卤石原矿进行了磨矿，粒度≤0.18 mm 的质量分数为 48.36%将磨矿后的光卤石加水分解一定的时间，加入氯化钾捕获剂浮选氯化钾， 经真空过滤、洗涤、分离和干燥，得到氯化钾产品工艺流程图2所示图2 冷分解 - 正浮选法生产氯化钾工艺流程按照上述冷分解 - 正浮选工艺流程处理光卤石矿，通过分解水量实验、浮选时间实验、捕获剂用量实验等考察工艺条件对光卤石矿中钾盐回收率和精矿品质的影响；通过闭路实验考察了中矿、母液返回对精矿质量、回收率的影响；通过精矿洗涤实验考察了利用精矿获得合格产品的洗涤条件采用冷分解 - 正浮选工艺，对大浪滩某矿区的盐田光卤石进行提钾的研究，获得了优化的工艺参数 结果表明，分解水质量以光卤石中氯化镁完全溶解理论所需的 100% 为宜；浮选闭路实验表明捕获剂用量可选用（70+20）g/t ，中矿和母液的再利用可有效提高精矿产率和氯化钾回收率；经过精矿洗涤处理， 产品达到了GB6549-2011农业用氯化钾优等品指标要求。

4. 江陵凹陷古新统光卤石的发现及其钾盐找矿意义江陵凹陷古新统发现的光卤石都分布在沙市组上部在4160.89m处的灰白色石盐岩内发现颗粒状光卤石在4250.40 ～4250.62m处，发现厚 23cm 的含钾石盐、光卤石和硬石膏的红色石盐岩，光卤石充填于硬石膏孔隙的部分裂缝内含光卤石石盐层顶底均为泥岩， 泥岩中含少量钙芒硝和硬石膏矿物江陵凹陷的光卤石（KCl·MgCl2·6H2O ）发现于 GK2 井的两个石盐层内，下面分别对两个石盐层内光卤石矿物特征进行描述星点状分布的光卤石原岩为白色，光卤石粒度 0.1 ～0.5mm 不等，以2～3个光卤石颗粒集合体形式出现较为常见，也见单颗粒出现者， 自形—浑圆， 被包裹在石盐岩内； 该层含光卤石石盐层的下部为石盐岩，上部为泥岩 发现光卤石矿物石盐层内矿物组合简单， 仅为光卤石和石盐岩， 光卤石含量在显微镜下估算为5% ，石盐岩约为 95% 充填于硬石膏孔隙的光卤石呈充填硬石膏孔隙的光卤石原岩为肉红色，粒度0.1 ～0.5mm ，光卤石平均含量 1.6%，硬石膏平均含量 25% ，石盐岩约 73.4%该层含光卤石矿物的石盐岩层的上下地层均为灰白色泥岩。

光卤石镜下鉴定特征为：薄片中无色透明，负低突起，干涉色二级红和黄绿，很鲜艳，二轴晶正光性江陵凹陷古新统内光卤石矿物的发现，是继兰坪－思茅盆地、 潜江凹陷和大汶口凹陷等之后的又一新突破， 虽然发现光卤石属低品位钾盐矿层，但从矿物学角度分析，可知该凹陷内的古盐湖已演化至晚期阶段，卤水的蒸发浓缩已经到了或者超过析钾的临界点这也进一步说明，江陵凹陷具有丰富的成矿物质来源，深层富钾卤水是由含钾丰富的原始湖水蒸发浓缩形成的如果江陵凹陷在古新世时期物源—古气候—构造能够很好的耦合，那么在古新世时期， 就有可能出现较大规模固体钾盐沉积 因此光卤石的发现， 对江陵凹陷固体钾盐的研究与勘探提供了科学的线索5. 地下光卤石矿回填料浆制备与性能研究使用活性氧化镁、 光卤石矿浮选老卤和尾盐制备了膏体回填料浆，并研究了磷酸和石膏对该料浆抗水性能的影响，探讨了磷酸和石膏改善料浆抗水性的原因结果表明：当老卤与尾盐质量比在1:3 ～1：4，活性 MgO 与老卤中 MgCl2摩尔比不小于1:1 时可获得流动性和早期强度较好的膏体料浆，但料浆固化后在30℃、相对湿度 90% 条件下养护后期的抗压强度损失严重加入磷酸和石膏做抗水剂后，相同条件下养护后期抗压强度较早期有所升高，明显减缓了料浆表面液珠的形成时间，改善了料浆的抗水性能。

根据相关文献的配比组成， 并综合考虑所需抗压强度、 回填成本等因素， 确定本试验物料关系为：活性MgO 与老卤中 MgCl2摩尔比为 1:1 和0.5:1 ，老卤与尾盐质量比 1:2.0 、1:2.5 、1:3.0 、1:3.5 、1:4.0 ，物料组成见表 2试验方法为：a． 老卤中加入一定量活性氧化镁， 充分搅拌 5min后加入尾盐，再搅拌 15min；b．测定料浆塌落度、泌水率； c．将料浆置入 707三联试模，脱模后放入恒温恒湿养护箱，养护条件为：温度30℃，相对湿度 90% ，测定 1d、7d、28d的单轴抗压强度 选PO5 组成进行抗水剂影响研究 氯氧镁水泥抗水剂种类较多， 本试验选择石膏、 磷酸两种盐类作为抗水剂， 考察其对料浆塌落度、 泌水率、抗压强度的影响料浆塌落度、泌水率和抗压强度测试方法选自GB/T50080 －2002表2 料浆的物料组成综上所述： 1．使用活性氧化镁为胶凝材料制备适用于地下光卤石矿的膏体回填料浆是可行的， 为保证该料浆具有较好的流动性和抗压强度，老卤与尾盐质量比应控制在 1:3 ～1:4 ，活性 MgO 与老卤中 MgCl2摩尔比应大于 1:1 。

2．若不使用抗水剂，膏体料浆泌水率较大，在活性MgO 使用量较少的情况下可以得到较高的早期强度，但固化件在湿热环境下养护后期抗压强度明显降低，制件表面有液滴出现3．石膏、磷酸等抗水剂可以明显降低膏体料浆的泌水率，提高抗水性能，减缓或杜绝制件表面水珠的产生4．加入抗水剂后，在不增加活性氧化镁用量的前提下固化件早期抗压强度有所降低，但养护后期抗压强度有所升高， 为得到较好的力学性能，可以适当增加活性氧化镁的加入量6. 一种组合抑制剂在光卤石正浮选中的使用效果青海格尔木盐湖地区在采用冷分解—正浮选工艺从高钙低钾光卤石地表矿生产氯化钾产品的过程中，以单一羧甲基纤维素钠( CMC) 作为浮选工序的抑制剂， 存在水不溶物得不到充分抑制， 产品质量差，KCl 回收率也低的问题 为此，将1 种阳离子聚胺类药剂 W 与CMC 组成组合抑制剂，比较了其与单一 CMC 在格尔木盐湖地区高钙低钾光卤石地表矿冷分解产物浮选过程中的使用效果试验结果显示: 采用单一 CMC 时，1粗1 扫所得浮选粗精矿的平均 KCl 含量为 53. 41% 、平均水不溶物含量为 4. 98%、平均 KCl 回收率为 93. 50%，水不溶物的平均抑制率为73. 46%; 而采用 CMC +W 组合抑制剂时，所得浮选粗精矿的平均 KCl 含量为 57. 86% 、平均水不溶物含量为 2. 84% 、平均 KCl 回收率为 95. 53% ，水不溶物的平均抑制率为 85. 82%。

两者相比，后者的水不溶物抑制率提高了12. 36 个百分点，同时所获浮选粗精矿的 KCl 含量和回收率分别提高了4. 45 和2. 03。