張興民

摘 要：溶解轉(zhuǎn)化技術(shù)是開采低品位固體鉀鹽礦最常用的技術(shù)之一，在開采鉀鹽礦之前，需要對不同因素影響鉀鹽礦溶解效果進(jìn)行分析，并通過實驗驗證溶解轉(zhuǎn)化技術(shù)應(yīng)用效果，從而確保鉀鹽礦順利開采?；诖耍疚氖紫冉榻B了溶解轉(zhuǎn)化實驗需要的材料以及方法，其次，從溶劑配置、差值比較以及K+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定等方面論述了實驗過程，并對其結(jié)果進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：低品位;固體鉀鹽礦;溶解轉(zhuǎn)化實驗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.046

0 前言

在化工鉀肥中，鉀鹽是其主要的生產(chǎn)原料，現(xiàn)階段，我國可溶性鉀鹽的儲存量并不大，滿足不了當(dāng)代鉀肥所需，這種情況下，使得我國所需鉀肥絕大部分都要依賴進(jìn)口。隨著高品位鉀礦的抽鹵和開采不斷進(jìn)行，其數(shù)量不斷減少，與之伴生的低品位鉀礦也會變得比較稀少，導(dǎo)致鉀礦資源極度浪費。為了能夠?qū)︹浀V資源進(jìn)行充分利用，緩解鉀肥需求局面，開采低品位鉀鹽礦是非常有意義的。

1 實驗材料及方法

本實驗研究的是低品位鉀鹽礦的溶解轉(zhuǎn)化，所以其主要材料便是低品位的固體鉀鹽礦。固體鉀鹽礦中的組成成分為K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO42-、Na+、H2O以及不溶物等。實驗裝置為自制溶解轉(zhuǎn)化裝置，主要包括采鹵管和補(bǔ)鹵管、取樣孔、液位監(jiān)測孔等。其中采鹵管和補(bǔ)鹵管的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：裝入鉀鹽固體礦時，其高度為0.5m，最佳補(bǔ)鹵位置在距離原料頂端20cm處，而最佳采鹵位置距離原料頂端大約30cm處。取樣孔共有6個，按照順序排位1、2、3、4、5、6，下排為1、2、3，上排為4、5、6，其中1和4與補(bǔ)鹵管相距大約20cm，2和5與補(bǔ)鹵管相距大約50cm，3和6與補(bǔ)鹵管相距大約80cm。每一個取樣孔距離臨近側(cè)邊都為10cm。在實驗時，取樣的編號和樣孔的編號是一致的。而對于液位監(jiān)測孔來說，需要在采鹵管附近進(jìn)行設(shè)置。實驗方法是：將鉀鹽礦裝入溶解裝置中，利用蠕動泵通過補(bǔ)鹵管為原料進(jìn)行補(bǔ)鹵。同時在液位監(jiān)測孔中對鹵水液位進(jìn)行監(jiān)測，并定時在采鹵管和取樣孔處采樣分析。直到采出的所有鹵水中所含氯化鉀溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于1.2%，此時停止補(bǔ)鹵。

2 實驗過程

2.1 溶劑配置

溶劑是否適用直接影響著溶解轉(zhuǎn)化實驗的效果。對其進(jìn)行配置過程中，主要是通過溶劑泵站前和戰(zhàn)后混合方式，利用老鹵和淡水混合對溶液進(jìn)行配置。其中站前混合還分為泵站+泵站前池+混合渠以及泵站+混合池等混合方式。在配置溶劑時，需要遵循以下原則：其一是對目標(biāo)區(qū)域鹽層中的含鉀礦物進(jìn)行選擇性溶解，最大限度的減少對鹽層骨架的溶解破壞。其二是在配置溶劑時，其原料來源必須穩(wěn)定，數(shù)量充足，并且就地取材，以此降低實驗成本。其三是在溶解固體鉀礦過程中，其生成的鹵水必須和原液體鹵水中的組分相近，盡最大限度調(diào)整原有原料的溶解轉(zhuǎn)化過程。

2.2 溶出液與溶劑積差值比較

為了對水位變化和KCl溶度積變化關(guān)系進(jìn)行考察，需要作出液位監(jiān)測孔中觀察到的KCl活度積差值曲線，并與溶出液的水位變化相互比較。在作出曲線之后，可以發(fā)現(xiàn)，溶出液水位變化與積差值變化是相反的，即當(dāng)水位比較高時，氯化鉀的活度積差值比較小;當(dāng)溶出液水位比較低時，氯化鉀的積差值比較大。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是：當(dāng)液位監(jiān)測孔中的水位比較高時，進(jìn)入采鹵管中的溶劑數(shù)量比較多，而在裝置中，液體流動速度比較快，不能與原材料進(jìn)行充分的接觸。導(dǎo)致溶解轉(zhuǎn)化反應(yīng)比較慢，從而是固體鉀鹽溶解的數(shù)量大幅度降低，此時積差值比較小。當(dāng)液位監(jiān)測孔中的水位比較低時，進(jìn)入采鹵管中的溶劑比較少，圍鹽與溶劑之間相互作用，促進(jìn)固體鉀鹽溶解，從而使氯化鉀的積差值比較高。

2.3 K+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定

在進(jìn)行溶解轉(zhuǎn)化實驗過程中，是利用單因素進(jìn)行的，單因素分別為采鹵速度、補(bǔ)鹵量以及補(bǔ)鹵速度，其中每個因素又設(shè)置三個水平，共9組實驗結(jié)果。利用SPSS軟件包對各類實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，歸納以及分析。在分析之后可以得出：補(bǔ)鹵量的主效應(yīng)非常明顯，其對溶解轉(zhuǎn)化的采鹵量有著非常大的影響。而補(bǔ)鹵速度與補(bǔ)鹵量相比，其主效應(yīng)稍差，效果最差的是采鹵速度。分析完這些數(shù)據(jù)之后，需要將鹵水氯化鉀采出，使其質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至1.2%，此時停止補(bǔ)鹵，并對采鹵量進(jìn)行測定。過濾取出的樣品，利用移液槍量取5ml過濾后的產(chǎn)物，并稱量其質(zhì)量。隨后將其放入容量瓶中，使之稀釋成為500ml的溶液。最后取出5ml的溶液，利用季銨鹽容量法（四苯硼鈉）對K+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行測定。

3 實驗結(jié)論分析

完成實驗步驟之后，需要對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，主要從以下幾方面考慮：（1）隨著補(bǔ)鹵量不斷的增加，采鹵過程中，K+質(zhì)量分?jǐn)?shù)在不斷的降低。同時其質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降過程中，呈現(xiàn)的是間歇性加快速度下降。隨著溶解轉(zhuǎn)化不斷深入，液體流速不斷增加，鉀鹽礦內(nèi)部區(qū)域水流會出現(xiàn)短路現(xiàn)象，使得這個區(qū)域的溶解轉(zhuǎn)化效果較差。因此，如果在實際開采過程中，要將流速控制在合理的范圍內(nèi)，有利于縮短開采時間。（2）從溶解轉(zhuǎn)化實驗過程中可以得知，補(bǔ)鹵量對溶解轉(zhuǎn)化實驗有著非常大影響，三個單因素的影響效果大小為采鹵速度<補(bǔ)鹵速度<補(bǔ)鹵量。（3）在固液轉(zhuǎn)化中，對鹵水活積度變化規(guī)律進(jìn)行確定時，其中含鉀礦物在空間上的活積度變化分為兩部分，其一是溶劑影響部分，這一部分的含鉀礦物產(chǎn)生的活積度與流動距離和滲透流速有關(guān);其二是沒有受到溶劑影響部分，這一部分的含鉀礦物產(chǎn)生的活積度變化與累計溶礦率和宏觀溶積度符合一定的線性關(guān)系。

4 結(jié)論

綜上所述，對于低品位鉀鹽礦來說，其溶解轉(zhuǎn)化技術(shù)是開采鉀資源的新工藝和新技術(shù)，需要對其進(jìn)行不斷的實驗研究，才能確保開采過程順利進(jìn)行。經(jīng)過上文分析可得，在做低品位鉀鹽礦溶解轉(zhuǎn)化實驗時，需要配置相應(yīng)的溶劑，利用溶劑與鉀鹽礦進(jìn)行反應(yīng)，在此過程中，比較溶出液與溶劑積差值和測定K+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。從而分析出溶解轉(zhuǎn)化實驗中各種現(xiàn)象的變化情況。

參考文獻(xiàn)：

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