Калийные удобрения

Существенным  достижением в технологии обогащения калийных руд в последние годы является крупнозернистая флотация, обеспечивающая получение части  продукции, с размерами частиц 1-3мм.Возможность флотации материала такой крупности определяется, в первую очередь, величиной отдельных зерен сильвина и галита в руде и степенью их взаимного прорастания.

Оптимальная крупность частиц сильвина при его  выделении в пенный продукт крупнозернистой флотации составляет 3,3 мм. Для крупнозернистой флотации потребовалась разработка специальных флотомашин.

Применение  крупнозернистой флотации позволило  значительно повысить качество продукции, так как хлористый калий, размерами— 1—3 мм не слеживается, не пылит и хорошо рассевается при внесении на почву; его агрохимическая эффективность значительно выше для ряда почв и культур, чем стандартного порошкообразного хлористого калия. Наряду с этим удельная производительность основного оборудования — дробилок, сгустителей, фильтров и сушилок возрастает при получении крупнозернистого материала.

Эффективность крупнозернистой флотации в значительной степени определяется показателями операции дробления, так как весьма важно максимально уменьшить переизмельчение руды на стадиях сухого и мокрого помола.

Схема переработки с получением части  продукции в крупнозернистом  виде изображена листе 1. Солевую пульпу, предварительно подвергнутую механическому обесшламливанию, разделяют по классу 1мм.Фракции +1ммнаправляют на специальную реагентную обработку и далее на крупнозернистую флотацию. Пенный продукт крупнозернистой флотации подвергают перечистке, а хвосты — контрольной флотации. Переработка фракции руды—1 мм протекает по обычной схеме.

В СНГ получение хлористого калия методом флотационного обогащения осуществляется при переработке руд Верхнекамского и Белорусского месторождений. Используются схемы с отделением шламов способом пенной флотации, депрессией шламов и механическим обесшламливанием руды в гидроциклонах. Показатели процесса в значительной степени определяются содержанием шламов в руде — с повышением содержания глинистых примесей резко возрастает расход реагентов и снижается степень извлечения калия.

 

 

 

 

 

 

 

Устройство производства и основное оборудование.

В схеме флотационного  удаления шламов сильвинитовая руда измельчается встержневой мельнице мокрого помола (2). Чтобы классифицировать измельченный сильвинит, мельница работает в замкнутом цикле с дуговым ситом 4.

Подрешетный продукт дуговых  сит, представляющий пульпу, состоящую  из оборотного раствора и части сильвинита, измельченных до –0.07 мм, основную шламовую флотацию во флотомашину 6. В качестве коллектора в пульпу вводят реагент ОЖК.

Пенный продукт шламовой флотации подвергается перечистке во флотомашине7 без дополнительной подачи реагентов. Для сгущения пенный продукт перечистки осветляется в сгустителе 11. Осветленный насыщенный раствор возвращается в цикл, а сгущенный шламы после противоточной промывки (ПТП)отправляются в шламохранилище.

С помощью шламовой флотации удается извлечь из сильвинита до 85%нерастворимого остатка.

Обесшламленный сильвинит  в виде пульпы с соотношением Ж:Т=1.6…2.0поступает  на основную сильвиновую флотацию во флотомашину 8. Сюда же в качестве коллектора подается подогретый до 40 градусов 1%-нцйрастворсолянокислого амина. Пенный продукт основной сильвинитовой флотации подвергается перечистке во флотомашине 9. После перечистки концентрат хлорида калия обезвоживается в центрифуге 10. Влажность концентрата после центрифуг составляет 5%. Концентрат подвергается сушке в печах кипящего слоя или в трубах-сушилках. Высушенный хлорид калия с влажностью не более1% отправляется на склад готовой продукции.

Флотационный хлорид калия  должен содержать не менее 95% KCl и  не более1.4% NaCl.

Галитовый хвосты основной сильвинитовой флотации в виде пульпы с соотношением Ж:Т=2.8…3.2 поступают на фильтрацию. Чтобы облегчить работу фильтрационной установки, хвосты предварительно классифицируют по классу0.6 мм на дуговом сите 5, а меньшие классы хвостов – в гидроциклонах.

Над решетный продукт фильтруется на вакуум-фильтре 13, а Подрешетный продукт, представляющий пульпу, подвергается сгущению в сгустителе 12.Хвосты после сгустителя с соотношением Ж:Т=0.8…1.2 также фильтруются навакуум-фильтре 13. Осадок на фильтре промывается теплой водой (30-40градусов) и с влажностью не более 11% отправляется на производство технической соли или на закладку отработанных шахтных камер рудника, а большая часть – в отвал.

По качеству получаемой продукции  технологические схемы могут  включать в себя стадии мелко- и крупнокристаллической флотации сильвина. Например, в технологической схеме Березниковского калийного рудоуправления №2предусмотрено последовательное флотационное выделение мелких и крупных кристаллов KCl. Возможно, параллельное выделение мелких и крупных кристаллов после предварительной соответствующей классификации руды.

Для более полного извлечения хлорида калия возможно использование комбинированной схемы, включающей также галургическую переработку полупродуктов флотационной фабрики. Такая схема используется на одной из флотационных фабрик Канады.

Наиболее активными собирателями при флотации сильвинитовых руд оказались, катион активные водорастворимые соли. Действие этих собирателей зависит не от химических соединений (образования двойных солей), а от родственных структур.

При флотации солей необходимо соответствие между размерами катиона коллектора и размерами катиона кристалла. Амины могут флотировать все соли,катионы которых по объему ионов отклоняются не более чем на 10% от объемов ионов аминов.

Опыты с радиоактивными изотопами  выявили, что для флотации породы не требуется полного покрытия поверхности частиц. Покрытие коллектором 5%поверхности частиц достаточно, чтобы обеспечить хорошую флотируемость. Это покрытие может быть неравномерным, оно может быть и в виде отдельных пятен на ребрах и углах кристаллов.

Лучшие результаты флотации достигаются при применении смеси  насыщенных и ненасыщенных аминов, содержащих от 16 до 18 атомов углерода.

ВНИИГ впервые применил в  качестве собирателя катионный коллектор  –солянокислый октодециламин (C₁₈H₃₇NH₂HCl), что дало возможность перерабатывать измельченную руду, проходящую (до 99%) через сито 24 меш(0.75 мм). Очевидно, что при более грубом помоле увеличивается производительность оборудования в стадии измельчения. Это значительно удешевляет одну из самых дорогостоящих операций – измельчение. Кроме того, более грубый помол уменьшает время флотации и дает возможность получить более качественный концентрат.

Наличие в сильвинитовой  руде примесей глины вызвало необходимость специальной флотации глин. Реагеноктодециламин является одновременно коллектором и вспенивателем. Адсорбируясь на "примазках" хлористого калия, он флотирует глинистый частицы, образую устойчивую пену. Это затрудняет флотацию крупных частиц сильвинита и транспортировку ценного продукта и увеличивает расход реагента. Указанные причины вызвали необходимость флотационного удаления глин из состава пульпы. Для укрупнения глинистых частиц применяют крахмал.

При применении вспенивателя ФР-2 (продукт окисления уайт-спирита)образуется большое число пузырьков воздуха, которые выносят хлопья глины  на поверхность пульпы.

Флотация калийных солей  проводится в насыщенных растворах  этих солей, так как в воде калийные соли растворяются. Концентрат, полученный в результате флотации обладает лучшими физическими свойствами, чем концентрат, образовавшийся путем охлаждения и кристаллизации насыщенных растворов.

Флотационный концентрат не слеживается, однако сушка его  необходима по экономическим причинам.

На опытной флотационной фабрике в 1959 году были получены следующие показатели:

Содержание KCl в концентрате, %     92.8

Содержание KCl в хвостах, %     2.5 – 2.7

Расход на 1m 95%-ного концентрата:

сильвинита в переводе на

сильвинит с содержанием 22% KCl, m  5.0-5.2

крахмала, кг     0.3

соды, кг     0.045

реагента ФР-2, кг    1.17

октодециламина, кг    0.20

 

Содержание влаги в  концентрате после

 

центрифуг, %      4.8-5.0

 

 

Физико-химические основы переработки сильвинитовых  руд

В основе получения КС1 методами растворения  и кристаллизации лежат свойства системы КCl—NaCl—Н₂О. Из сопоставления изотерм 25 и 100°  видно, что содержание NaCl в эвтоническом растворе при понижении температуры увеличивается. Фигуративная точка системы, соответствующей составу эвтонического раствора Е₁₀₀ при 100°, при охлаждении оказывается в поле кристаллизации КС1. Следовательно, при охлаждении раствора, насыщенного NaCl и КС1, в осадок выпадает только КС1. При добавлении к насыщенному раствору КCl твердого NaCl часть КCl вытесняется из раствора в осадок.

При охлаждении эвтонического раствора Е₁₀₀ от 100 до 25°, вследствие выделения в осадок КCl, состав раствора будет меняться — его фигуративная точка переместится вдоль луча кристаллизации Сп от Е_т до п. Если после отделения осадка КCl раствор п снова нагреть до 100°, то он окажется сильно ненасыщенным КCl и лишь очень немного недонасыщенным NaCl. Поэтому если этим горячим раствором обработать сильвинит, то будет растворяться преимущественно КCl. (Впрочем, это зависит от условий растворения; например, при противоточной обработке сильвинита щелоком, когда раствор встречается с материалом, уже почти не содержащим КCl, вначале будет растворяться больше NaCl, чем КCl, а затем будет растворяться только КCl при одновременном высаливании NaCl из раствора). После отделения твердого остатка NaCl вновь будет получен горячий эвтонический раствор Е₁₀₀, из которого при охлаждении выделится КCl. С помощью такого циклического процесса можно осуществлять разделение сильвинита на КО и NaCl.

Для полного  выделения КCl из сильвинита необходимо, чтобы количество его, вводимое в цикл, соответствовало количеству циркулирующего щелока. Если принять округленно состав сильвинита 25% КClи 75% NaCl (точка S), то точки смесей его с маточным раствором п расположатся на линии nS. Необходима такая смесь, которая полностью разделялась бы на раствор Е₁₀₀ и твердый NaCl. Этому условию соответствует смесь состава К, лежащего на пересечении линий nS и Е₁₀₀В. Таким образом, для полного растворения КCl и получения при этом эвтонического раствора Е₁₀₀ необходимо обрабатывать сильвинит Е таким количеством маточного щелока состава п, чтобы отношение количеств п : S равнялось отношению отрезков SK:Kn.

Принципиальная  схема переработки сильвинитовых руд состоит из следующих основных операций:

выщелачивание измельченного   сильвинита   горячим маточным раствором, полученным после кристаллизации КCl; при этом из сильвинита в раствор переходит КCl, a NaCl почти полностью остается в отвале;

отделение горячего щелока от отвала и осветление его от мелких увлеченных твердых  частиц (ил и солевой шлам);

охлаждение  щелока, сопровождающееся кристаллизацией  КCl;

отделение кристаллов КCl от маточного раствора, сушка!

нагревание  маточного раствора, возвращаемого  на выще- 
лачивание КCl из новых порций сильвинита.

Эта принципиальная схема лежит в основе всех производств  хлористого калия из сильвинитовых  руд по методу растворения и кристаллизации. Некоторые различия в технологических схемах и режимах процесса вызваны главным образом изменением состава сырья и применением аппаратов различных конструкций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Основное оборудование – устройство, принцип работы

Рис. Флотационная машина КС:

1 ~ корпус секции; 2 — решетка кипящего слоя; 3 — всасывающая труба; 4 — импеллер-ная мешалка; £—пеногон; 6— щель для циркуляции пульпы; 7 — Циркуляционный карман; 8 — циркуляционная труба; 9 — статор с лопастями; 10 — лопасти.

 

Флотационная  машина КС состоит из 6—12 секций (камер). С увеличением объема секций их число можно уменьшить.

Каждая  секция (рис. VII-4) состоит из корпуса 1, разделенного в верхней части на два отделения перегородкой. Корпус секции представляет собой сварную металлоконструкцию. Днище секции футеровано плитками из каменного литья, а боковые стенки — деревянными щитами. В днище камеры имеется отверстие для выпуска пульпы при остановках машины. Во время работы это отверстие закрыто дренажным клапаном. На корпусе секции установлены блоки импеллера 4. В каждой секции на уровне центра всасывающей или циркуляционной трубы 8 установлены решетки кипящего слоя 2, представляющие собой сварную металлоконструкцию, выполненную из уголков. Между двумя любыми смежными уголками имеется щель 6, равная 7 мм. Решетку устанавливают на угольники, приваренные к корпусу секции.

Исходная  пульпа самотеком поступает в  загрузочный карман, откуда через питающую трубу засасывается импеллером и выбрасывается в головную секцию машины. Начиная со второй секции, пульпа перекачивается импеллером из под пенного слоя через щель 6 в циркуляционный карман 7, циркуляционную трубу 8, трубу статора и снова поступает на импеллер. Воздух засасывается по воздушной трубе из атмосферы.

Потоки  пульп выносят частицы минералов из зоны импеллера на решетку 2, где при флотации образуется кипящий слой. Решетка 2 делит флотационную секцию на два отделения: нижнее— аэрации и диспергации и верхнее — минерализации и флотации. При продвижении вдоль машины в каждой ее секции из пульпы извлекается полезный материал. Достигнув последней секции, пульпа переливается через сливной порог разгрузочного кармана. Осевшие пески выгружают через песковое отверстие.