книги / Технология минеральных удобрений
..pdfСхема флотационного обогащения сильвинита представлена на рис. 3.11.
Сильдинит
|
на сушку |
Рис. 3.11. Схема флотационного обогащения сильвинитовой руды |
|
1. |
И з м е л ь ч е н и е руды . Измельчение руды перед флотацией осуще |
ствляется для разделения сростков минералов сильвина и галита и доведения крупности частиц до таких размеров, при которых возможно осуществление флотации. Для флотации, протекающей с достаточной скоростью и избиратель ностью, необходимо добиваться оптимального гранулометрического состава флотируемого материала. Флотация осуществляется лучше всего при некото рой средней крупности частиц. Сильное переизмельчение руды приводит к об разованию тонких шламов (очень мелкие частицы минералов), что ухудшает флотацию, так как:
-снижается скорость флотации - высокая удельная поверхность тонких частиц приводит к нехватке флотоактивных пузырьков воздуха;
-снижается избирательность флотации - мелкие частицы пустой поро ды попадают в пенный продукт как за счет их механического выноса в пену, так и за счет их частичной гидрофобизации;
-ухудшается флотируемость крупных частиц - мелкие частицы «отнима ют» у крупных реагенты, необходимые для их флотации; кроме того, мелкие час тицы, обладая повышенной флотационной активностью, покрывают поверхность пузырьков, препятствуя прилипанию к ним более крупных частиц;
-увеличивается расход реагентов;
-увеличиваются потери хлорида калия со шламами.
Кроме того, переизмельчение руды ухудшает такие процессы, как отстаи вание, обезвоживание, сушка концентрата, приводит к увеличению пылимости готового продукта, отрицательно сказывается на производительности мельниц.
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).
Маточный |
(-10 мм)' |
растйор |
|
Конечныйпродукт измельчения
Рис. 3.12. Типовая схема мокрого измельчения сильвинитовой руды
2. |
О б е с ш л а м л и в а н и е с и л ь в и н и т а . Обесшламливаниесильвинит |
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.