[发明专利]一种深部杂卤石矿原位反应制取水溶性钾盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及深部杂卤石矿原位反应制取水溶性钾盐的方法。

背景技术

杂卤石（K₂SO₄·MgSO₄·2CaSO₄·2H₂O）是一种难溶的含钾镁硫酸盐矿物，其K₂O理论含量达 15.62wt%，是一种重要的钾矿资源。文献中已知将杂卤石矿石煅烧后用水溶解或者将杂卤石与酸（如HNO₃等）或者与盐反应，制备钾盐或复合钾肥，例如，美国专利1,946,068和4,246,019公开了利用HNO₃处理杂卤石制备钾盐的方法；俄罗斯专利2,276,123公开了一种以HNO₃与杂卤石反应，然后用氨中和制备含K₂SO₄、MgSO₄和NH₄NO₃混合物溶液的方法；美国专利2,138,827公开了将杂卤石粉碎至10～20目后与硝酸钠熔融煅烧，然后溶于水制备含硫酸钾溶液的方法；美国专利1,981,125公开了将杂卤石与热的石灰水反应，制备硫酸钾的方法；美国专利1,956,930公开了将杂卤石与石灰石在密封反应器中反应制备硫酸钾的方法；俄罗斯专利2373151公开了通过粉碎、煅烧杂卤石，水溶后蒸发结晶制备无水钾镁矾的方法；中国专利89101455.1公开了利用同离子效应以3.5%硫酸钾溶溶液从石膏、杂卤石混合矿石中提取硫酸钾、硫酸镁和硫酸钙的方法；中国专利申请号CN102869609A公开了用HNO₃与杂卤石反应形成含钾溶液，然后加入Ca(OH)₂，再经过分离、结晶等环节制备KNO₃的方法；CN102596856A公开了将杂卤石煅烧后加水，形成钾石膏，再与碱性Ca化合物反应，生产商业级KNO₃的方法。这些文献所述的方法均为以杂卤石矿石为原料，通过对矿石进行加工处理及化学反应来制备钾盐，其前提是，杂卤石矿石需首先从矿层中开采出来。

我国杂卤石矿床主要分布于埋藏深度超过1000米的地下深部，很难通过传统采矿方法实现有经济效益的开采，因此我国深部杂卤石资源无法得到开发利用，被认为是不具经济价值的呆矿。有关深部杂卤石矿的开采已有文献提及，如中国专利200510021637.X公开了一种对杂卤石矿中钾的溶浸开采方法，提出采用CaCl₂等水溶液作为溶浸液，对杂卤石矿中的钾进行溶浸开采，并指出该方法既可用于对地下深部埋藏的杂卤石矿进行原地浸出开采，也适用于对地表或浅层杂卤石进行堆浸处理。该文献所述的方法需要对杂卤石矿石进行粉碎，并提出对深埋藏杂卤石矿通过水压或爆破使矿石破碎，然后以流动的溶浸剂溶液对杂卤石矿中的钾进行淋滤浸取，溶液流动速度控制在0.5～2m/d之间，获得的浸出液KCl浓度大于2.5%，其实施例中获得的浸出液K⁺浓度为6.45～13.45g/l。该文献所述方法不仅存在对深埋藏杂卤石矿实施原位破碎难度大、很难实现的问题，而且所获得的溶液K⁺浓度低，日流出量极小，因此对于深部杂卤石矿难以实现钾的大规模提取。

发明内容

本发明的目的是针对埋藏深度超过1000米的杂卤石资源提供一种在矿层原位实现大规模提取水溶性钾盐的方法，水溶性钾盐通过溶液回收，固体残渣则留在矿层中。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种深部杂卤石矿原位反应制取水溶性钾盐的方法，其特征在于它包括如下步骤：

（1）配制一定浓度的反应溶液；

（2）将反应溶液注入到深部杂卤石矿层（埋藏深度超过1000米的杂卤石矿），使反应溶液与杂卤石矿接触；

（3）静置反应，利用地温、地压条件促使反应溶液与杂卤石反应，生成水溶性钾盐，该水溶性钾盐生成后即溶于水溶液中，形成含钾溶液；

（4）将含钾溶液从矿层中抽出；

（5）对含钾溶液进行过滤（分离、浓缩、蒸发、结晶），制取钾盐。