Контрольные вопросы

б) оптимальную температуру процессов растворения сильвинита и кристаллизации хлорида калия; в) необходимость возврата в вакуум-кристаллизатор части конденсата.

10.Охарактеризуйте влияние степени дробления руды, температуры и соотношения «руда : щелок» на процесс выщелачивания хлорида калия из силь­ винита.

11.Какое влияние на процесс выщелачивания сильвинита оказывает на­ правление потоков жидкой и твердой фаз? В чем заключается сущность ком­ бинированной схемы?

12.Дайте описание технологической схемы растворения сильвинита.

13.С какой целью проводят осветление горячего насыщенного щелока? Какой прием используют для интенсификации осаждения глинистых частиц?

14.Как предотвратить кристаллизацию хлорида калия в процессе ос­ ветления горячего насыщенного щелока?

15.На чем основана кристаллизация хлорида калия из насыщенного рас­

твора?

16.Как утилизируют тепло конденсации сокового пара, образующегося при вакуум-кристаллизации.

17.С какой целью осуществляют возврат части конденсата сокового пара на кристаллизацию?

18.В чем заключаются преимущества и недостатки многоступенчатой вакуум-кристаллизационной установки.

19.Дайте описание принципиальной схемы ВКУ.

20.С какой целью осуществляется обработка готового продукта раз­ личными реагентами?

3.4.Получение хлорида калия из сильвинита флотационным способом

3.4.1.Виды и особенности флотации

Флотация (от англ, flotation - всплывание) - один из наиболее распро­ страненных методов обогащения полезных ископаемых, основанный на раз­ личной способности поверхности минералов смачиваться водой.

Различают пленочную, пенную и масляную флотацию. В процессе пле­ ночной флотации измельченная порода высыпается на поверхность текущей во­ ды. При этом гидрофильные частицы под действием силы тяжести опускаются на дно, а гидрофобные не могут преодолеть сил поверхностного натяжения во­ ды и остаются на поверхности раздела вода - воздух. В пенной флотации сус­ пензия минерала (пульпа) насыщается пузырьками воздуха. Гидрофобные час­ тицы закрепляются на пузырьках и выносятся ими на поверхность, образуя слой минерализованной пены, а гидрофильные частицы остаются взвешенными в пульпе. В масляной флотации вместо пены используют эмульсию - частицы гидрофобного минерала избирательно смачиваются маслом и всплывают. Пле­ ночная и масляная флотация характеризуются невысокой интенсивностью, а

масляная к тому же - большим расходом масла, поэтому в промышленности применяется пенная флотация.

Процесс насыщения пульпы пузырьками воздуха называется аэрирова­ ние. Аэрирование может осуществляться следующими способами:

-диспергирование воздуха в жидкости (обычная пенная флотация);

-образование пузырьков газа в результате химической реакции (хими­

ческая флотация); - эжектирующее и диспергирующее действие струй (гидравлический

способ) и др.

При флотационном обогащении калийных солей используется обычная пенная флотация. При этом диспергирование воздуха осуществляется методом барботирования (подача воздуха через затопленные пористые перегородки) или с помощью механических устройств (за счет турбулентного воздействия пото­ ков жидкости на газовую фазу).

При флотационном обогащении сильвинита применяются также пенная сепарация и колонная флотация. Оба эти процесса являются разновидностями пенной флотации. Пенная сепарация - свободное падение частиц через слой пены. Особенность колонной флотации заключается в противоточном движе­ нии пузырьков воздуха и частиц минерала.

Подавляющее большинство минералов хорошо смачивается водой, по­ этому при обогащении природных руд используют специальные вещества - флотационные реагенты, с помощью которых можно направленно изменять смачиваемость поверхности того или иного минерала (избирательно увеличить ее или уменьшить) и, таким образом, регулировать процесс флотации.

Благодаря тому, что с помощью флотореагентов можно избирательно вли­ ять на значение краевого угла, флотационное обогащение обладает такой особен­ ностью, как универсальность - флотацией можно разделить любые минералы. Еще одна особенность этого вида обогащения заключается в том, что флотация возможна только при разделении сравнительно мелких минералов. Для практиче­ ского осуществления флотации необходимо, чтобы подъемная сила пузырька с за­ крепившейся на нем частицей была больше веса частицы:

где dr и d7- диаметр пузырька и частицы; рж, рг и рт - плотность соответствен­ но жидкости, газа и твердого.

Выполнение условия (3.1) достигается оптимальным выбором размера частиц dTпри измельчении обогащаемой руды.

В теоретическом отношении более изучена флотация нерастворимых ми­ нералов (оксидов, сульфидов и др.), а минералы, входящие в состав сильвинита - сильвин и галит - хорошо растворимые соли. Поэтому флотационное обога­ щение сильвинита характеризуется рядом особенностей:

- флотационное обогащение сильвинита осуществляется не в воде, а в растворе, насыщенном хлоридом калия и хлоридом натрия;

-в насыщенном растворе солей происходит изменение формы, структу­ ры и поверхностных свойств флотореагентов, и, как следствие, изменение их флотационной способности;

-вследствие изменчивости состава растворов, температуры, давления и др. происходит кристаллизация солей из растворов.

3.4.2.Флотационные реагенты

Взависимости от назначения различают следующие группы флотацион­ ных реагентов: собиратели, пенообразователи, депрессоры, активаторы, регуля­ торы среды.

С о б и р а т е л и ( к о л л е к т о р ы ) - вещества, способные избирательно ад­ сорбироваться на поверхности минерала, делая ее гидрофобной. В качестве со­ бирателей обычно применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ), молеку­ лы которых обладают гетерополярной структурой, то есть состоят из полярной и неполярной частей. Полярная часть молекулы ПАВ представлена различными функциональными группами - карбоксильной (-СООН), гидроксильной (-ОН), аминогруппой (-NH2), сульфогруппой (-S020H) и др. Неполярная группа пред­ ставлена гидрофобным углеводородным радикалом. При флотационном спосо­ бе получения хлорида калия флотируемым минералом является сильвин. В ос­ нове гидрофобизации сильвина лежит избирательная адсорбция на его поверх­ ности реагента - собирателя. В качестве собирателя при флотации хлорида ка­ лия применяются катионоактивные ПАВ - первичные алифатические амины жирного ряда с числом углеродных атомов 16 - 22, в частности октадециламин CI8H37NH2. С увеличением длины углеводородной цепи (> С22) резко снижается растворимость аминов, а при числе углеродных атомов меньше 16 снижаются поверхностно-активные свойства. На практике используют 1%-ый раствор со­ лянокислых солей аминов - RNH3C1, так как эти соли лучше растворимы в воде.

Механизм гидрофобизации поверхности хлорида калия можно предста­ вить следующим образом. Полярная группа аминов взаимодействует с ионами кристалла КС1, а неполярная часть, обращенная в сторону жидкой фазы, обра­ зует на поверхности кристалла гидрофобный слой.

Амины способны адсорбироваться и на поверхности галита, но в значи­ тельно меньших количествах. Избирательная адсорбция амина именно на по­ верхности кристалла КС1 объясняется различными гипотезами, например:

-аналогия структурных параметров кристаллических решеток хлорида калия и пленки амина - группа -NH2 занимает в поверхностном слое кристал­ лической решетки хлорида калия место катиона;

-близкое совпадение размеров аминной группы собирателя (1,43 А) и радиуса иона калия (1,33 А) и др.

На адсорбцию амина хлоридом калия влияют следующие факторы.

-Температура. На кривой, характеризующей зависимость количества ад­ сорбированного амина хлоридом калия от температуры, имеется максимум. На положение этого максимума оказывает состав применяемого собирателя. Макси­ мальная адсорбция октадециламина хлоридом калия наблюдается при 35°С.

-pH пульпы. При увеличении pH среды выше 8 адсорбция амина резко падает. Объясняется это тем, что в зависимости от pH среды форма существо­

вания молекул амина изменяется. В кислой среде амин диссоциирует с образо­ ванием поверхностно-активного катиона RNH* В щелочной среде в растворе

находятся только молекулы амина RNH2, которые адсорбируются значительно хуже, чем ионы.

- Присутствие минералов нерастворимого остатка. Адсорбция ами­ нов на хлориде калия существенно осложняется в присутствии глинистого шлама. Минералы н.о. адсорбируют значительное количество реагента и тем самым повышают его расход, снижают качество получаемого хлорида калия.

П е н о о б р а з о в а т е л и ( в с п е н и в а т е л и ) - вещества, способствующие образованию устойчивых пен. В качестве пенообразователей при флотации ка­ лийных солей применяют неионогенные ПАВ, например, реагент Т-66 (смесь терпеновых кислот) и анионоактивные ПАВ, например, оксаль и др.

Д е п р е с с о р ы (или п о д а в и т е л и ) - вещества, понижающие флотируемость минералов, флотация которых нежелательна. Депрессоры снижают адсорбцию собирателя на поверхности таких минералов или повышают их гидрофильность. При флотационном обогащении калийных солей в качестве де­ прессора применяют, например, сульфитспиртовую барду (лигносульфонат), которая подавляет флотацию минералов нерастворимого остатка.

А к т и в а т о р ы - вещества, улучшающие адсорбцию собирателя на по­ верхности минерала. При флотации калийных солей в качестве активатора применяются, например, пентадекан, аполярный реагент ГФК (гидрофобизатор калийный - смесь остаточного и дистиллятного остатков фенольной очистки масел), газойль.

Р е г у л я т о р ы с р е ды - вещества, изменяющие pH и состав среды, в ко­ торой протекает флотация.

3.4.3.Физико-химические основы флотации

Втеории флотации выделяют четыре стадии взаимодействия минераль­ ных частиц и пузырьков воздуха:

-столкновение частицы с пузырьком;

-закрепление частицы на пузырьке;

-сохранение образовавшегося комплекса пузырек-частица;

-вынос минерализованного пузырька в пену.

Вероятность флотации W рассматривается как произведение вероятно­ стей всех перечисленных стадий:

W= W„W2WmpWB.

С т о л к н о в е н и е ч а с т и ц ы с п у з ы р ь к о м . При столкновении части­ цы с пузырьком воздуха решающее значение имеют силы инерции частицы. Существует критический размер частиц dKp, меньше которого частицы не могут соударяться с пузырьком за счет инерционных сил

где v - кинематическая вязкость жидкости; г| - коэффициент динамической вяз­ кости жидкости; Ар —разность плотностей минерала и жидкости; D - диаметр пузырька.

В зависимости от значения dKp различают крупные частицы (с/ > с/кр), ко­ торые могут столкнуться с пузырьком за счет сил инерции, и мелкие (d < d^) безинерционные частицы.

На столкновение минеральной частицы с пузырьком влияет турбулентное движение - при турбулентном движении вероятность столкновения существен­ но выше, чем при ламинарном.

З а к р е п л е н и е ч а с т и ц ы на п у з ы р ь к е . Закрепление частицы на пузырьке состоит из двух стадий:

-утончение и разрушение жидкой пленки (гидратного слоя) между пу­ зырьком и частицей;

-прилипание частицы к пузырьку воздуха.

Таким образом, важнейшими свойствами стадии закрепления являются гидратированность (толщина гидратного слоя) и смачиваемость поверхности минерала.

Прилипание частицы к пузырьку произойдет, если процесс будет сопро­ вождаться уменьшением свободной поверхностной энергии. Запас свободной поверхностной энергии трехфазной системы «пузырек-частица-жидкость» до прилипания составит

F1= ^ж-г'^ж-г + ^ж-т’^ж-т,

где З'ж-г» Зж-т - поверхность пузырька и частицы соответственно; аж-г, <Ък-т - межфазовое натяжение на границе раздела жидкость-газ и жидкость-твердое соответственно.

В случае прилипания частицы к пузырьку воздуха при площади прилипа­ ния в 1 см2 свободная поверхностная энергия системы равна

F2= №c-r - О'СЪк-г + (5ж-т - 1)'СУж-Т + l ’Or-T. Убыль свободной поверхностной энергии составит

AF = Fj - F\ = Ог_т - стж-т “ аж-г- Учитывая, что (стг-т - <*ж-т)= cos0(c%-r)> получим

AF = аЖ-г(со50 - 1).

Из полученного выражения видно, что чем гидрофобнее поверхность (0 > 90°, cos0 < 0), тем энергетически выгоднее прилипание частиц к пузырькам.

С о х р а н е н и е к о м п л е к с а п у з ы р е к - ч а с т и ц а . Условием сохране­ ния частицы на пузырьке является преобладание сил, способствующих прили­ панию, над силами отрыва.

Равновесие сил записывается в следующем виде:

F\ = F2+ F3,

где F\ - сила прилипания (сила поверхностного натяжения); F2 - суммарные силы отрыва (сила тяжести, сила трения, сила инерции и др.); F3 - капиллярная сила отрыва, обусловленная избыточным давлением газа в пузырьке (по срав­ нению с давлением жидкости на том же уровне).

При пенной флотации основными силами, действующими на флотируе­ мую частицу, являются центробежная сила отрыва (Р,) и сила прилипания (F\). Значения этих сил могут быть вычислены по следующим соотношениям:

F\ = n-a-sin0; Р, = V-pт-/,

где П - периметр смачивания; о - поверхностное натяжение; 0 - краевой угол; V - объем частицы; рт - плотность частицы; /' - ускорение относительного дви­ жения частицы по пузырьку при вихревых движениях суспензии; i ~ (30-50)xg.

В момент отрыва частицы действует равновесие, тогда

Pi = F\ или 77-a-sin0 = F-pт*/.

Для частицы кубической формы V= с?, Il = 4d, тогда

4J-a*sin0 = </*pW,

откуда максимальный размер частицы, которая еще может удержаться на пузырьке, равен

4Ко sin 0

-Рт'

где К - отношение действительного периметра контакта к поверхности верхней грани частицы (К < 1).

В ы н о с м и н е р а л и з о в а н н о г о п у з ы р ь к а в пену . Важным зве­ ном в процессе флотации, определяющим конечные ее результаты, является стадия транспортировки минерализованных пузырьков из пульпы в пену. Для реализации этой стадии необходимо выполнение следующих условий:

1.Низкая коалесценция (слияние) пузырьков в растворе. Скорость коалесценции пузырьков уменьшается с увеличением вязкости жидкости. Флота­ ция сильвина осуществляется в насыщенных растворах солей, обладающих по­ вышенной по сравнению с водой вязкостью, что обеспечивает выполнение пер­ вого условия.

2.Выполнение условия всплывания комплекса «пузырек-частица»:

_ Рм ~Рс- < 1, Рс

где Уг и FMсоответственно объем пузырьков и частиц в комплексе «пузырекчастица»; рм и рс - плотность минеральных частиц и суспензии.

Данное условие выдерживается для сильвина при любой плотности сус­ пензии и для частиц н.о. с плотностью суспензии не менее 1400 кг/м3

3. Наличие минеральных частиц с низкой смачиваемостью. Выполнен этого условия обеспечивается высокой гидрофобизацией частиц собирателем при устранении негативных факторов, препятствующих гидрофобизации.

3.4.4. Схемы флотационного обогащения сильвинита

Применяемые в калийной промышленности схемы флотационного обо­ гащения сильвинита основаны на переводе в пенный продукт КС1 с помощью катионоактивных собирателей. Отличия в схемах обусловлены методами выде­ ления глинистого шлама. К основным операциям флотационного обогащения сильвинита относятся:

1)измельчение руды;

2)обесшламливание;

3)сильвиновая флотация;

4)обезвоживание концентрата и его сушка;

5)обезвоживание хвостов флотации;

6)сгущение шламовых суспензий.

Слишком крупные частицы плохо флотируются, что приводит к потерям ценного компонента с хвостами. Для флотации крупных частиц необходимо уве­ личивать расход реагентов-собирателей, что снижает избирательность флотации.

Таким образом, оптимальным является такое измельчение руды, при ко­ тором:

-достаточно полно раскрываются сростки сильвина и галита, что позво­ ляет получать концентрат высокого качества и хвосты с минимальным содер­ жанием полезного компонента;

-отсутствуют крупные частицы, флотация которых невозможна вслед­ ствие их больших размеров;

-получают минимальное количество тонких шламов.

Типовая схема мокрого измельчения сильвинита отечественных фабрик включает следующие операции (рис. 3.12):

- предварительная классификация для выделения фракции менее 0,8 мм

сцелью исключения переизмельчения;

-мокрое измельчение;

-поверочная классификация для выделения фракции более 0,8 мм и воз­ врат ее на измельчение.

Классификацию руды осуществляют на дуговых ситах с поперечной щелью шириной 1,6 мм. Эффективность классификации на ситах не превышает 60%.

Мокрое измельчение осуществляется в стержневых мельницах, работаю­ щих в замкнутом цикле с ситами предварительной и поверочной классифика­ ции (рис. 3.12).

Конечныйпродукт измельчения

Рис. 3.12. Типовая схема мокрого измельчения сильвинитовой руды

то есть выделение глинистого шлама, необходимо по следующим причинам:

-глинистый шлам обладает природной флотируемостью, поэтому при флотации минералы н.о. будут переходить в пенный продукт, ухудшая качество готового продукта;

-минералы н.о. способны адсорбировать значительное количество кати­ онных собирателей, что приводит к увеличению расхода дорогостоящих реа­ гентов и повышению себестоимости продукта.

Различают следующие способы обесшламливания сильвинитовой руды:

-депрессия глинистого шлама;

-флотационное обесшламливание;

-механическое обесшламливание;

-комбинированные способы.

Депрессия глинистого шлама основана не на выделении глинистого шла­ ма, а на подавлении его флотации с помощью реагентов-депрессоров. Такие реагенты гидрофилизируют поверхность минералов нерастворимого остатка и «экранируют» её от сорбции собирателя. В качестве реагентов-депрессоров глинистого шлама применяются, например, сульфитспиртовую барду или карбамидоформальдегидную смолу марки КС-МФ, получаемую на основе синтеза мочевины, формальдегида, полиэтиленполиаминов.

Схематично процесс флотации с применением реагентов-депрессоров представлен на рис. 3.13.

Сильбинит

Отход Концентрат насушку

Реагенты■ / - реагент-собиратель КС1; 2 - реагент-пенообразобатель, 3 - реагент-депрессор

Рис. 3.13. Схема флотации с депрессией глинистого шлама

Депрессия глинистого шлама связана с использованием дорогостоящих реагентов, поэтому может применяться лишь при небольшом содержании н.о. в руде. Кроме того, перевод тонкодисперсных частиц глинистого шлама в хвосты флотации значительно осложняет их дальнейшее обезвоживание.

Флотационное обесшламливание - метод выделения глинистого шлама, основанный на флотации минералов н.о., а минералы КС1 и NaCl при этом пе­ реходят в камерный продукт. Шламовая флотация осуществляется с использо­ ванием реагента-собирателя и флокулянта. В качестве собирателя глинистого шлама применяются оксиэтилированный моноалкилфенол (Неонол АФ 9-25), оксиэтилированный амин Ethomeen НТ/40 (Этомин НТ/40). В качестве флокулянтов применяют высокомолекулярные полиакриламидные соединения, на­ пример, аккофлок, праестол и др. Флокулянты способствуют укрупнению час­ тиц глинистого шлама (флокуляция), что интенсифицирует процесс флотации минералов н.о. и снижает расход реагента-собирателя.

Схема флотационного обесшламливания представлена на рис. 3.14.

КС1 на сушку

Рис. 3.14. Схема флотационного обесшламливания сильвинита:

п/п - пенный продукт; к/п - камерный продукт; ш/х - шламохранилище

Процесс шламовой флотации включает две стадии - основную и перечистную флотацию шламов. В результате основной шламовой флотации, которая про­ текает с использованием реагентов, происходит переход глинистого шлама в пен­ ный продукт и отделение его от основных минералов сильвинита - сильвина и га­ лита. Пенный продукт основной шламовой флотации направляется на перечистную флотацию с целью снижения потерь КС1 с твердой фазой шламов. Перечистная флотация шламов осуществляется без использования реагентов. Пенный про­ дукт перечистной шламовой флотации - глинистый шлам - подвергается сгуще­ нию с целью снижения потерь хлорида калия с жидкой фазой шламов. Слив сгу­ стителя, представляющий собой маточный раствор, возвращается в процесс, а сгущенные шламы перекачиваются в шламохранилище. Камерный продукт пере­ чистки - промежуточный продукт - возвращается в процесс.

Метод шламовой флотации, как доказано многолетней практикой его ис­ пользования на флотационных фабриках ОАО «Уралкалий», является эффек­ тивным методом удаления глинистого шлама. Флотационное обесшламливание сильвинита характеризуется высокой эффективностью разделения по н.о., но связано с затратами реагентов. Этот метод целесообразен при содержании н.о. в руде не более 3%.

Механическое (гравитационное) обесшламливание руды основано на раз­ личной крупности частиц глинистого шлама и частиц сильвина и галита. Меха­ ническое обесшламливание осуществляют после стадии измельчения и класси­ фикации руды в аппаратах различной конструкции (гидроциклоны, дуговые си­ та, конусы, гидросепараторы, сгустители и др.). Наибольшее распространение получило механическое обесшламливание в гидроциклонах. Слив гидроцикло-

на представляет собой основную массу жидкой фазы с мелкими частицами гли­ нистого шлама, пески гидроциклона - частично обесшламленный сильвинит.

К преимуществам гравитационного обесшламливания относятся отсутст­ вие применения реагентов и простота эксплуатации гидроциклонов.

Недостатком данного вида обесшламливания является низкая эффектив­ ность разделения по н.о. Для повышения эффективности применяют многоста­ дийное гравитационное обесшламливание (предпочтение этому методу отдает­ ся на зарубежных калийных фабриках). Многостадийное гравитационное обес­ шламливание сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения затруднено в связи с их высокой шламуемостью (образованием тонких частиц), что отрица­ тельно сказывается на показателях процесса.

Комбинированный метод обесшламливания представляет собой сочета­ ние гравитационного обесшламливания и последующей флотации песков гид­ роциклонов. Возможно также комбинирование методов механического обес­ шламливания, шламовой флотации и депрессии н.о. Такой метод применяется при обогащении руд с высоким содержанием н.о. Схема обесшламливания сильвинита с использованием механического и флотационного выделения гли­ нистого шлама представлена на рис. 3.15.

Измельченный

Гпинистый шлам б ш /х

Рис. 3.15. Комбинированная схема обесшламливания сильвинита

З . С и л ь в и н о в а я ф л о т а ц и я . На стадии флотации сильвина происхо­ дит разделение сильвинита на КС1 и NaCl.

Схема сильвиновой флотации представлена основной флотацией и двумятремя перечистными флотациями (рис. 3.16).

Основная сильвиновая флотация осуществляется в присутствии реаген­ тов: для избирательной гидрофобизации частиц хлорида калия используют ка­ тионный реагент-собиратель (амины), а для получения устойчивой пены - пе­ нообразователь. Камерный продукт основной сильвиновой флотации представ­ ляет собой галитовые хвосты; пенный продукт - черновой концентрат. С целью повышения содержания основного компонента черновой концентрат подверга­

ют трем перечистным флотациям, которые осуществляются без использования реагентов. Камерный продукт перечисток - промпродукт - возвращают в про­ цесс, пенный продукт - концентрат - обезвоживают на вакуум-фильтрах или центрифугах и направляют на сушку.

Обесшламленныйсильдинит

КС1 на сушку

Рис. 3.16. Схема сильвиновой флотации

С целью снижения потерь хлорида калия с жидкой фазой галитовой сус­ пензии камерный продукт основной флотации подвергают обезвоживанию с использованием процессов сгущения и фильтрования.

3.4.5. Технология флотационного обогащения силъвинитовой руды

Технология переработки сильвинитовой руды включает следующие опе­ рации:

-подготовительные - сухое дробление руды, мокрое измельчение, классификацию исходной руды и слива мельницы;

-основные операции - предварительное гидромеханическое и флотаци­ онное обесшламливание сильвинитовой пульпы, разделение сильвина и галита флотационным методом, перечистные операции флотации чернового сильвина

ичерновых шламов;

-вспомогательные операции - обезвоживание и удаление солевых отхо­ дов, удаление отвальных шламов, приготовление водных растворов реагентов.

Применяемые в калийной промышленности схемы флотационного обо­ гащения сильвинита несколько отличаются друг от друга. Это обусловлено не­ одинаковым качеством перерабатываемых руд и различными требованиями к качеству получаемого продукта.

Схемы флотационного обогащения сильвинита различаются, прежде все­

го, по способам выделения глинистого шлама.

С использованием метода флотационного обесшламливания по настоящее время успешно работают Соликамские фабрики 2-го и 3-го рудоуправления ОАО «Уралкалий». На Березниковской фабрике 2-го рудоуправления использу­ ется наиболее сложная схема обесшламливания, сочетающая использование гравитационного, флотационного обесшламливания и депрессии н.о. реагента­ ми-депрессорами, а на 3-м рудоуправлении - сочетание гравитационного и

флотационного обесшламливания. Различие схем обесшламливания на фабри­ ках России зависит от содержания в руде н.о. Так, на фабриках, работающих по схеме только флотационного обесшламливания, содержание в руде н.о. не пре­ вышает 2,5 % , на фабриках 2-го и 3-го Березниковских рудоуправлений оно повышается соответственно до 6 и 4 %. Кроме того, на фабрике БКПРУ-2 со­ держание в руде другого вредного компонента MgCb достигает 1,5-2,0 %.

На зарубежных калийных фабриках отдается предпочтение гравитацион­ ному методу многостадийного обесшламливания, что, по-видимому, можно объяснить более низкой шламуемостью руд в сравнении с верхнекамскими сильвинитами. Основные обесшламливающие аппараты - гидроциклоны и гид­ росепараторы. В последнее время появляется интерес к процессу флотационно­ го обесшламливания с использованием колонных машин.

Количество контрольных перечисток концентрата зависит от состава пе­ рерабатываемой руды и требований к качеству готового продукта и обычно не превышает трех.

Технологическая схема обесшламливания сильвинита

Схема обесшламливания сильвинитовой руды представлена на рис. 3.17. Обесшламливание сильвинитовой пульпы осуществляется по комбиниро­

ванной схеме, в которой сочетают механические и флотационные способы очи­ стки пульпы от глинисто-карбонатных минералов.

Сильвинитовую пульпу (Ж:Т = 2,6-4,0) насосами подают в гидроциклоны первой стадии механического обесшламливания (7) диаметром 750 мм. Давле­ ние пульпы на входе в гидроциклоны поз. 18 должно поддерживаться в преде­ лах 80-120 кПа. Разделение в гидроциклонах происходит по классу крупности 0,2 мм.

Пески гидроциклонов (7) (Ж:Т = 1,0-1,3) разбавляют маточным раствором до Ж:Т не более 3,5 и перекачивают насосом на вторую стадию механического обесшламливания в гидроциклоны (2) диаметром 500 мм.

Пески гидроциклонов (2) (Ж:Т = 0,5-0,6) совместно с камерным продук­ том (Ж:Т не более 4,5) флотомашин контрольной шламовой флотации (7) под­ вергают процессу флотационного обесшламливания в восьмикамерной машине ФМ-6,3 КСМ (5).

Плотность питания шламовой флотации (3) изменяется в пределах 13911401 кг/м3 или Ж:Т = 2,5-2,7. В питание основной шламовой флотации для фло­ куляции шламов, подают водный раствор полиакриламида с массовой долей 0,06 %, а в качестве реагента-собирателя шламов используют водный раствор этомина с массовой долей (1,6±0,2) %.

Камерный продукт флотомашины (5) - обесшламленный сильвинит - на­ правляется на дальнейшую переработку. Пенный продукт шламовой флотации, сливы гидроциклонов (7) и (2) самотеком поступают в колонные машины МПСГ (4), где происходит их перечистка. Для интенсификации процесса пере­ чистки шламов в питание машины МПСГ подают флокулянт - водный раствор полиакриламида с массовой долей 0,06 %.

Рис. 3.17. Технологическая схема обесшламливания сильвинита

Пенный продукт колонных машин (Ж:Т = 4-10) самотеком поступает в сгуститель шламов (б). Сгущенный глинистый шлам после сгустителя (б) на­ правляется на шламохранилище.

Камерный продукт колонных машин (4) поступает в сгустители (5). Раз­ грузки сгустителей (5) насосами подают на контрольную шламовую флотацию

вчетырехкамерную флотационную машину ФМ-6,3 КСМ (7).

Вприемный карман машины (7) подают водный раствор ПАА с массовой долей 0,06 %. Камерный продукт флотомашины (7) поступает в приемный кар­ ман флотомашин основной шламовой флотации (3), пенный продукт контроль­ ной шламовой флотации подвергается перечистке в колонных машинах (4).

Технологическая схема сильвиновой флотации

Технологическая схема сильвиновой флотации представлена на рис. 3.18. Обесшламленную сильвинитовую пульпу подают на основную сильвиновую флотацию, осуществляемую в двух параллельно работающих 6- 8-камерных

флотомашинах ФМ-6,3 КСМ (7).

Рис. 3.18. Технологическая схема сильвиновой флотации

Плотность питания флотомашин (7) 1386-1401 кг/м3 или Ж:Т = 2,5-2,8 достигают подачей оборотного маточного щелока в приемный карман каждой нитки флотомашины. В карман флотомашины предусмотрена подача раствора реагента-депрессора - карбамидоформальдегидной смолы. Туда же подают пе­ нообразователь и водный раствор амина с массовой долей 0,7-0,9%, с темпера­ турой 50-70°С. В раствор амина для активизации процесса флотации добавля­ ют (при приготовлении раствора в реагентом отделении) аполярный реагент - газойль каталитический в количестве 0,05 %.

Камерный продукт флотомашин (7) представляет собой галитовые отхо­ ды (хвосты), которые направляют на обезвоживание.

Пенный продукт флотомашин (7) - черновой концентрат - со 2-ой по по­ следнюю камеры с плотностью 1383-1416 кг/м3 или Ж:Т = 2,0-2,96 самотеком поступает на классификацию на дуговые сита (2) с целью выведения крупных фракций концентрата в готовый продукт. Надрешетный продукт сит (2) прохо­ дит стадию выщелачивания в контактирующем аппарате (6), куда в качестве выщелачивающего агента подают воду.

Подрешетный продукт сит (2) самотеком поступает на первую перечистную флотацию в четырехкамерную флотомашину ФМ-6,3 КСМ (3).

Черновой концентрат первых камер основной сильвиновой флотации по­ ступает в питание второй перечистной флотации (4), пенный продукт второй перечистной флотации - в питание третьей перечистной флотации (5). Плот­ ность питания каждой перечистной флотации должны поддерживать в пределах 1338-1367 кг/м3 или Ж:Т = 3,0-4,0 путем подачи маточного щелока в концен­ трационные желоба предыдущих перечистных операций.

На второй и третьей перечистных флотациях установлены трехкамерные флотомашины ФМ-6,3 КСМ.

Камерный продукт (промпродукт) флотомашин перечистных флотаций

(3)-(5) направляют в голову процесса - на измельчение. Концентрат третьей пе­ речистной флотации направляют на обезвоживание.

От эффективности операций сгущения и обезвоживания продуктов обо­ гащения при переработке растворимых калийных солей зависит извлечение по­ лезного компонента из руды и качество готовой продукции. При повышении влажности сбрасываемых галитовых и шламовых отходов растут потери жид­ кой фазы, третья часть которой представлена хлоридами натрия (20-23%) и ка­ лия (1012%).

Хвосты основной сильвиновой флотации обезвоживаются в три стадии (рис. 3.19):

1.Сгущение в гидроциклонах (7).

2.Фильтрация песков гидроциклона на ленточных вакуум-фильтрах (2)

до остаточной влажности не более 8%.

3. Сгущение слива гидроциклона и фильтрата в сгустителях (3).

Рис. 3.19. Технологическая схема обезвоживания галитовых хвостов

Обезвоживание суспензии готового флотоконцентрата осуществляется на центрифугах или ленточных вакуум-фильтрах до остаточной влажности не бо­ лее 6%.

Процесс сгущения продуктов обогащения основан на осаждении твердых частиц под действием силы тяжести и отделении их от жидкой фазы в виде сгущенного продукта. На фабрике в технологическую схему включены опера­ ции сгущения промпродуктов, хвостов, отвальных шламов.

Интенсификация сгущения шламов и полнота осветления щелоков, воз­ вращаемых в процесс, обеспечивается подачей в сгуститель флокулянта поли­ акриламида. ПАА повышает скорость осаждения шламовых частиц.

Эффективность сгущения зависит от удельной нагрузки по твердому, скорости восходящего потока жидкости в сгустителе, плотности (Ж:Т) питания.