水力旋流器在氯化鉀生產中應用的可行性研究

魯炳文，劉紹男

(青海鹽湖工業股份有限公司 青海格爾木 816000)

在氯化鉀生產過程中，礦漿的濃度和質量控制直接影響到氯化鉀產品的產量、質量及成本，是氯化鉀生產中重要的控制指標之一?？刂频V漿濃度的傳統方法是采用濃密機對礦漿進行濃縮并去除雜質，但濃密機占地面積大、設備投資高、維護成本也相對較高。為此，驗證了水力旋流器在氯化鉀生產中應用的可行性，以期采用水力旋流器取代或縮減濃密機等大型傳統設備，達到進一步優化生產工藝的目的。

1 水力旋流器簡介

水力旋流器是一種利用離心力作用的分級設備，按礦漿進入旋流室旋轉方向的不同，可分為左旋和右旋2種結構形式。與其他分級設備相比，水力旋流器具有結構簡單、無運動部件、體積和占地面積小、單位面積處理能力大、操作維護方便、生產成本較低等特點。水力旋流器不但有良好的分級效果，用于細粒物料選別前脫泥或礦漿的濃縮也是很有效的，且可以并聯成組以提高處理能力。水力旋流器結構及部件如圖1所示。

圖1 水力旋流器結構及部件

試驗用設備包括4臺水力旋流器、溢流彎管、溢流嘴、PU沉砂嘴、渣漿泵、配套電機、閥門、攪拌器、變頻器、流量計、壓力表等。礦漿以一定壓力進入水力旋流器后，在容器內作旋轉運動并產生極大的離心力，礦漿中的粗顆粒被拋向容器壁隨螺旋線下降流下降，并由排沙嘴排出；細顆粒與水一起在椎體中心形成上升的螺旋流，經溢流管排出。

2 反浮選-冷結晶氯化鉀生產工藝簡述

反浮選-冷結晶氯化鉀生產工藝流程如圖2所示。

圖2 反浮選-冷結晶氯化鉀生產工藝流程

水采船在水采光鹵池中采收的礦漿經管道輸送至原礦濃密機進行濃縮，濃縮后的底流進入調漿罐；礦漿在調漿罐中配入適量的藥劑充分攪拌后進入浮選機，以排除光鹵石礦漿中的氯化鈉；浮選底流礦漿在低鈉濃密機中濃縮后送至低鈉帶式過濾機進行固液分離，得到的低鈉光鹵石濾餅經皮帶輸送機送至結晶器，經攪拌后進行分解、結晶；在結晶器中得到的氯化鉀結晶隨底流排出，經管道輸送至振動篩，篩上物大顆粒鹽送至尾鹽池，篩下物進入粗鉀濃密機進行濃縮；濃縮后的粗鉀礦漿經管道輸送至粗鉀帶式過濾機進行固液分離，粗鉀濾餅通過再漿洗滌得到的精鉀經離心機脫水后進入干燥系統干燥，干燥后的成品進入包裝系統進行包裝。

3 試驗過程

水力旋流器在氯化鉀生產中應用的工作原理是利用氯化鉀與雜質(氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈣、氫氧化鈉等)在結晶粒度上的差異，通過分級濃縮以提高氯化鉀礦漿的濃度，同時除去礦漿中細粒雜質。

試驗步驟：①在一定壓力下測定低鈉光鹵石礦漿、粗鉀礦漿、水采光鹵石礦漿進入旋流器的底流濃度；②根據水力旋流器的底流濃度，適當調節壓力，更換溢流嘴、沉砂嘴型號，重新按照試驗步驟①進行測定，直至底流濃度滿足要求；③在要求的底流濃度范圍內計算底流產率，最終找到濃度與產率的最優值。

4 試驗結果與討論

通過水力旋流器用于低鈉光鹵石礦漿、粗鉀礦漿和水采礦礦漿的試驗結果來看，其在浮選底流低鈉光鹵石礦漿試驗中取得了良好的效果(水力旋流器置于圖2中A或B或C)。試驗結果表明，水力旋流器具有以下優勢：

(1) 低鈉光鹵石礦漿經水力旋流器一次濃縮后，底流質量分數可以達到50%左右，底流產率可以達到70%左右，達到了低鈉帶式過濾機的進料濃度要求，可直接送至低鈉帶式過濾機進行脫鹵。水力旋流器溢流進入濃密機進行二次濃縮，濃密機底流則返回上述低鈉帶式過濾機，以提高低鈉光鹵石礦漿的固相回收率。旋流器溢流進行二次濃縮時，降低了濃密機的負荷，可以減小濃密機的占地面積。

(2) 低鈉光鹵石礦漿進入水力旋流器的壓力為0.20 MPa，固體顆粒有被打散的現象，起到了一定的破碎效果，經篩分后<0.45 mm的顆粒產率達85%以上。水力旋流器底流送至低鈉帶式過濾機后，提高了其脫鹵效率，降低了濾餅水分含量，減少了母液夾帶量，有利于后續結晶器的密度控制。

(3) 低鈉光鹵石礦漿經水力旋流器將固體顆粒破碎后脫鹵，出低鈉帶式過濾機的濾餅粒度變小，進入結晶器后有利于低鈉光鹵石的分解。

(4) 在試驗過程中，對水力旋流器的底流和溢流(表1)進行組分分析，結果水力旋流器底流中的硫酸鈣含量小于溢流中的含量，溢流進入濃密機二次濃縮時，硫酸鈣隨濃密機溢流漂浮排除，具有一定的除鈣效果，從而達到除去低鈉光鹵石中硫酸鈣的目的，有利于提高低鈉光鹵石的質量。

表1 水力旋流器的底流和溢流試驗數據

類型1）型號溢流嘴／mm沉沙嘴／mm壓力／ＭＰa入料濃度2）／％流量／（m3·h－1）溢流濃度2）／％產率3）／％底流濃度2）／％產率3）／％開路ＶＶ10034300．0623．2714．708．5320．3741．7179．63ＶＶ10034300．0810．3916．704．3633．2633．4266．74ＶＶ10034350．0824．5717．102．992．6230．4897．38ＶＶ10034350．107．7319．702．6328．5534．3271．45ＶＶ16553450．0414．7225．406．086．3216．2893．68ＶＶ16553450．047．5025．402．654．468．2095．54閉路ＶＶ16553450．10ＶＶ16553450．12ＶＶ16553450．14ＶＶ16553450．1623．4540．005．207．9733．6992．0342．501．0532．8444．501．6828．5747．002．0519．00間斷ＶＶ10034230．2455．1526．8045．2448．9269．7951．08ＶＶ10034230．2028．2924．301．272．7671．4897．24ＶＶ10034230．2037．6324．7523．8444．7270．7355．28ＶＶ10034230．2020．1624．750．712．5067．6297．50ＶＶ10034230．2051．2724．7543．7859．9468．9140．06

注：1)類型是指此試驗中旋流器分別安裝在圖2所示的A或B或C位置而分為3種類型；

2)濃度是指濕基礦樣的質量分數(入料、溢流、底流的實際濃度因其細度不同而有所不同)；

3)產率是指固體產率，考慮到溢流、底流細度的不同，溢流的實際產率較表1數據偏低，底流實際產率較表1數據偏高

在試驗過程中也發現，由于水力旋流器安裝位置高，對入料口壓力有要求，加上浮選底流流量大，浮選底流泵須達到一定的功率才能夠滿足水力旋流器正常工作的要求。