книги / Технология минеральных удобрений

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.