浮選柱在氯化鉀生產(chǎn)過程中的應(yīng)用研究*

王廣樂，李文珍，陳延峰，王生清

（1.青海民族大學(xué)，青海西寧810007；2.格爾木藏格鉀肥有限公司）

鉀資源可分為可溶性鉀資源和不可溶性固體鉀資源［1］。生產(chǎn)氯化鉀的原料主要是光鹵石礦、鉀石鹽礦和混合鹽礦等可溶性地表地下固體鉀礦［2］。中國察爾汗鹽湖地區(qū)鉀資源儲量豐富，氯化鉀的生產(chǎn)過程是先將鹵水引入光鹵水池曬成光鹵石，再將光鹵石溶解通過特定的方法加工成氯化鉀。目前中國生產(chǎn)氯化鉀的主要方法有反浮選-冷結(jié)晶法、冷分解-正浮選法、熱溶重結(jié)晶法、冷結(jié)晶-正浮選法等［3］。然而，伴隨著鉀肥產(chǎn)能的逐年增大，鉀礦資源的品位則隨之下降，中國可溶性鉀礦資源日趨匱乏［4］。浮選柱廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用［5-8］，但將其應(yīng)用于鉀肥生產(chǎn)的報道較少。筆者選用青海藏格鉀肥股份有限公司某車間的生產(chǎn)礦樣，采用CPT浮選柱對生產(chǎn)礦樣做了浮選實驗，研究了給礦速度、沖洗水流量、空氣流速等參數(shù)對KCl品位和KCl回收率影響。在上述實驗的基礎(chǔ)上做了開路實驗，并將實驗結(jié)果與浮選機做了對比，為浮選柱應(yīng)用于生產(chǎn)實踐提供了指導(dǎo)。充氣和攪拌的充氣式浮選機。CPT浮選柱中的流體采用逆流接觸（示意圖見圖1），整個柱體可分為2個部分：捕收區(qū)和精選區(qū)［5］。其工作過程：先在礦漿中加入一定量的浮選藥劑并攪拌均勻，由距浮選柱中上部的給礦裝置將礦漿加入浮選柱，通過柱底部附近安裝的氣體分散器，將氣體從柱底部鼓入，在柱體內(nèi)形成大量細小氣泡［6］。礦粒自上而下流動，氣泡自下而上流動。在逆向流動過程中，上升的氣泡與下降的礦粒相互接觸，疏水性礦粒被含藥劑的氣泡捕獲。負載有礦物顆粒的氣泡繼續(xù)上升，在柱體頂部聚

圖1 CPT浮選柱設(shè)備示意圖

1 CPT浮選柱的工作原理

浮選柱是將壓縮空氣透過多孔介質(zhì)對礦漿進行集成具有一定厚度的礦化泡沫層。這時，對泡沫層用水清洗，使附著在泡沫層中的礦石顆粒從泡沫層中脫落，從而獲得更高品位的精礦［7-8］。

2 實驗方法

2.1 實驗試劑

浮選給料樣品來自廠區(qū)一車間四系列粗選浮選機的泡沫產(chǎn)品，由于在浮選機浮選過程中已添加藥劑，故實驗中無需再添加藥劑；沖洗水選自生產(chǎn)線上飽和精鉀母液。精鉀母液主要成分見表1。

表1 精鉀母液主要成分 %

2.2 實驗設(shè)備

實驗采用高3 m、直徑約為75 mm的浮選柱，該浮選柱采用無級變速調(diào)整給礦量和排礦量，采用在線監(jiān)測，手動控制淋洗水和供風(fēng)；采用HRS800-N型PID回路控制器自動控制液位。其他主要儀器：WT600-3J型蠕動泵、TJ8型氣動攪拌機、101-2型恒溫干燥箱、SKA型循環(huán)水式多用真空泵。

2.3 實驗步驟

首先，取車間經(jīng)過結(jié)晶器后的粗選泡沫，用浮選柱進行粗選實驗，研究給礦速度、空氣流速、沖洗水流量等參數(shù)對氯化鉀品位和回收率的影響，以確認(rèn)影響浮選過程的最佳參數(shù)。其次，用浮選柱進行一粗選二精選開路實驗，考察每個浮選過程氯化鉀品位和回收率的變化，實驗流程見圖2。最后，將浮選柱開路實驗結(jié)果與車間數(shù)據(jù)做對比分析。

圖2 浮選柱開路實驗流程

3 結(jié)果與討論

實驗前啟動設(shè)備，用淡水徹底清洗浮選柱，防止大顆粒以及上次實驗結(jié)束時殘留的鹽堵塞流量計和橡膠管道，保證設(shè)備管道通暢；完成實驗準(zhǔn)備后，先用精鉀母液將浮選柱內(nèi)填充至入料口附近；完成充液后，調(diào)節(jié)充氣量、給礦速度、泡沫層厚度；將車間經(jīng)過結(jié)晶器的粗選泡沫（結(jié)晶器給礦品位為27.37%，出結(jié)晶器泡沫品位為45.58%）按照一定的給礦速度加入浮選柱，完成以上步驟之后，觀察浮選柱內(nèi)出現(xiàn)泡沫，按照實驗要求開始加沖洗水；待實驗過程參數(shù)平穩(wěn)，取精礦、尾礦測品位。

3.1 給礦速度對氯化鉀品位和回收率的影響

以車間粗選泡沫為原料，當(dāng)沖洗水流量為300 mL/min、空氣流速為 1 L/min、泡沫層厚度為300 mm 時，分別研究了給礦速度（500、600、700、800、900 mL/min）對氯化鉀品位和回收率的影響。結(jié)果見圖3。從圖3可知，隨著給礦速度不斷加快，氯化鉀的品位和回收率均呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)給礦速度為600 mL/min時，氯化鉀的品位達到最大，為73.26%，氯化鉀品位提升了27.8%，此時氯化鉀的回收率為97.67%。給礦速度繼續(xù)加快，上升的氣泡與下降礦粒逆流接觸的時間減少，藥劑的捕集效果下降，致使氯化鉀的的品位和回收率有所降低。綜合考慮，實驗選擇適宜的給礦速度為600 mL/min。

圖3 給礦速度對氯化鉀品位和回收率的影響

3.2 空氣流速對氯化鉀品位和回收率的影響

圖4 空氣流速對氯化鉀品位和回收率的影響

以車間粗選泡沫為原料，給礦速度為600mL/min、沖洗水流量為600 mL/min、泡沫層厚度為300 mm時，考察了空氣流速（1、1.5、2、2.5、3 L/min）對氯化鉀品位和回收率的影響。結(jié)果見圖4。從圖4可見，隨著空氣流速的增加，氯化鉀的品位逐漸降低，這可能是空氣流速增大過程中，縮短了礦粒的停留時間以及氣泡和礦粒接觸的時間，從而導(dǎo)致浮選效果變差。此外，隨著空氣流速增加，而氯化鉀的回收率呈先升高后降低的趨勢。綜合考慮，實驗選擇適宜的空氣流速為1 L/min。

3.3 沖洗水流量對氯化鉀品位和回收率的影響

以車間粗選泡沫為原料，給礦速度為600mL/min、空氣流速為1 L/min、泡沫層厚度為300 mm時，考察了沖洗水流量（300、400、500、600、700 mL/min）對氯化鉀品位和回收率的影響。結(jié)果見圖5。從圖5可以看出，隨著沖洗水流量的增加，氯化鉀品位呈先增加后減少的趨勢，當(dāng)沖洗水流量為600 mL/min時，氯化鉀的品位最高，達到73.38%。沖洗水流量太大會使泡沫破裂，并將氣泡中的礦石沖回底流，從而降低氯化鉀回收的品位；而沖洗水流量太小，又無法及時洗出泡沫層中的礦粒。從圖5還可見，氯化鉀的回收率隨著沖洗水流量的增加呈降低趨勢。綜合考慮，實驗選擇適宜的沖洗水流量為600 mL/min。

圖5 沖洗水流量對氯化鉀品位和回收率的影響

3.4 浮選柱開路實驗

根據(jù)以上研究結(jié)果，確定較佳的工藝條件：給礦速度為600 mL/min、沖洗水流量為600 mL/min、空氣流速為1 L/min，按照圖2所示流程進行浮選柱開路實驗，做5次平行實驗取平均值，并采集同時期車間浮選機數(shù)據(jù)，結(jié)果見表3。由表3可知，通過一粗選二精選，氯化鉀的品位從45.58%提升至79.06%，比車間浮選機的二次精選的氯化鉀品位高13.29%?？紤]浮選柱入料品位較高，浮選柱粗選后的精礦品位為59.46%，而浮選機精礦品位只有53.80%，浮選柱的浮選效果優(yōu)于浮選機。浮選柱的尾礦品位較高，最高達到8.87%，為充分回收這部分氯化鉀，后續(xù)實驗中考慮掃選，進一步回收氯化鉀。

表3 浮選柱開路實驗結(jié)果和浮選機浮選數(shù)據(jù) %

4 結(jié)論

本文選取某公司車間的生產(chǎn)礦樣，采用CPT浮選柱對礦樣做了浮選實驗，并考察了給礦速度、空氣流速、沖洗水流量等參數(shù)對氯化鉀品位和回收率的影響，得到最佳工藝參數(shù)。采用一粗選二精選，用浮選柱進行開路實驗，并與車間數(shù)據(jù)做了對比，發(fā)現(xiàn)浮選柱的浮選效率優(yōu)于浮選機的效率，但是浮選柱的尾礦品位較高，其中的氯化鉀需要進一步回收利用。

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