一種新型的用于冷分解-正浮選-洗滌法中的KCl 浮選設備

祁鴻燕，劉鯉君，趙 云

（1.青海省測試計算中心有限公司，西寧 810008；2.青海大學，西寧 810016）

青海察爾汗鹽湖是我國目前儲量最大的鉀鹽湖，為我國目前最大的鉀肥產地[1]。目前青海察爾汗鹽湖生產工業氯化鉀（KCl）主要使用正浮選和反浮選2 種工藝，其中反浮選-冷結晶工藝KCl 產能最大，而冷結晶-正浮選工藝也在不斷改進完善，應用規模不斷擴大[2-3]。在實際生產中，由于光鹵石是非相稱性復鹽，加入一定量的淡水和分解母液后，會發生分解，此時，溶解度較大的氯化鎂會溶解于水中，而KCl 溶解達到飽合后會以晶體形式析出。在浮選槽中，加入鹽酸十八胺做捕收劑吸附于KCl 晶體表面，使其表面疏水性增強，提高了其浮選性，再加入起泡劑松淳油[4]，使其產生大小均勻、結構致密、黏度中等的泡沫，以便于吸附有鹽酸十八胺的KCl 晶體附著在泡沫上，并隨泡沫浮在礦漿表面，從而達到從分解料漿中浮選出KCl 產品的目的[5]。

目前，現有的全浮選機生產系統的浮選過程一般為一粗兩精一掃，并且現有的浮選裝置產生的泡沫僅能夠對較小粒度范圍的礦粒進行捕收，粒度過大或者過小的礦粒均無法隨泡沫浮在礦漿表面，導致回收率較低[6-7]。

1 新型KCl 浮選設備的設計

針對以上問題，設計了一種新型的應用于冷分解-正浮選-洗滌法生產過程的KCl 浮選設備，其整體結構示意圖如圖1 所示。

圖1 一種新型的用于冷分解-正浮選-洗滌法中的KCl 浮選設備的整體結構示意圖

該浮選設備包括：浮選柱體10，浮選柱體10 具有容納腔11；泡沫槽20，泡沫槽20 安裝在浮選柱體10 的頂部；循環管路30，循環管路30 與容納腔11相連通，循環管路30 包括循環驅動部31 和旋流部，循環驅動部31 設置在循環管路30 的入口端，旋流部設置在循環管路30 的出口端，并能夠使流經旋流部的浮選漿料處于旋流狀態；氣泡發生器40，氣泡發生器40 設置在循環管路30 上，并能夠產生納米級氣泡，處于旋流狀態的浮選漿料能夠與納米級氣泡發生碰撞。

浮選漿料來自冷分解設備。浮選柱體10 的中上部設置有進料口13，浮選漿料通過進料口13 進入浮選柱體10 的容納腔11 內，循環管路30 與容納腔11 相連通形成流通回路，驅動部提供能量并且能夠使流通回路中的浮選漿料循環流動，進而能夠使氣泡發生器40 產生的納米級氣泡與浮選漿料充分混合。

浮選柱體10 可為單臺配置，此時，需要分批次完成一粗一精浮選過程，也可配置成2 臺（2 臺容積不同），組成一粗一精作業，此時，粗選和精選過程分別在不同容積的單批次浮選柱體10 內進行。

循環管路30 還包括輸送管32。循環驅動部31、旋流部及氣泡發生器40 均安裝在輸送管32 上，容納腔11 的底部設置有開口12，輸送管32 的一端通過開口12 與容納腔11 連通，輸送管32 通過旋流部與容納腔11 連通。

循環驅動部31、旋流部及氣泡發生器40 通過輸送管32 連接在一起，輸送管32 設置在浮選柱體10外，循環驅動部31 和氣泡發生器40 也設置在浮選柱體10 外，輸送管32 的一端與開口12 相連，輸送管32的另一端通過旋流部與容納腔11 連通，此時，從進料口13 流入浮選柱體10 內的浮選漿料沿著浮選柱體10 的軸向方向流動，并能夠從開口12 處流入輸送管32 內，再經過輸送管32 從旋流部流出并形成旋流，進而能夠使納米級氣泡與浮選漿料中的礦粒高速碰撞礦化。循環驅動部31 可為管道泵。

旋流部包括旋流漏斗33。旋流漏斗33 設置在浮選柱體10 靠近循環驅動部31 的一端，旋流漏斗33 位于容納腔11 內，且旋流漏斗33 的大頭端朝向浮選柱體10 的頂部。氣泡發生器40 位于旋流漏斗33 和循環驅動部31 之間，輸送管32 包括第一管段321，第一管段321 的一端與氣泡發生器40 的出口端連接，第一管段321 的另一端與旋流漏斗33 的側壁相連接。

旋流漏斗33 設置在容納腔11 內，氣泡發生器40 的出料口與旋流漏斗33 的入料口相連，循環流動的浮選漿料與納米級氣泡充分混合碰撞后，沿切向進入旋流漏斗33 形成旋流。由于氣泡發生器40 產生的納米級氣泡需要通過旋流漏斗33 進入容納腔11 內，因此，將旋流漏斗33 設置在浮選柱體10 的中下部，能夠延長納米級氣泡在容納腔11 中的流動路徑，同時在旋流部的作用下，浮選漿料處于旋流狀態，能夠進一步增大納米級氣泡與礦粒的碰撞幾率，使其能夠更充分地與浮選漿料中的礦粒發生碰撞形成礦化泡沫。

輸送管32 還包括第二管段322。第二管段322的一端與開口12 連通，第二管段322 的另一端與循環驅動部31 連接。循環管路30 還包括分支管34。分支管34 與第二管段322 連通，分支管34 上設置有調節閥。

分支管34 位于開口12 和循環驅動部31 之間，分支管34 的一端與第二管段322 連通，而第二管段322又與開口12 和循環驅動部31 連通，因此，能夠形成排礦三通，當浮選結束后，可用于排出浮選柱體10 內的礦漿。

浮選設備還包括攪拌部50。攪拌部50 包括攪拌桶51 和攪拌結構52，攪拌桶51 與容納腔11 連通，攪拌結構52 能夠對攪拌桶51 內的待攪拌物料進行攪拌。

來自冷分解設備的漿料通入攪拌桶51 內，然后依次加入尾鹽水、捕收劑、起泡劑，在攪拌結構52 的攪拌下能夠使尾鹽水、捕收劑及起泡劑與礦漿充分混合，快速調至浮選所需的浮選漿料。

循環管路30 還包括壓力表60。壓力表60 安裝在輸送管32 上，且壓力表60 位于氣泡發生器40 和循環驅動部31 之間。

可根據壓力表60 掌握輸送管32 內的運行狀態，便于及時調節浮選過程的相關參數，保證浮選過程的順利進行。

2 基于該新型KCl 浮選設備的浮選方法及浮選系統

2.1 浮選方法

基于該新型KCl 浮選設備的浮選方法示意圖，如圖2 所示。將含鈉光鹵石礦進行破碎篩分；加入淡水和母液進行分解，得到原礦漿；向原礦漿內加入調節液，得到浮選漿料；將浮選漿料通入浮選設備并使其處于旋流狀態；使浮選設備生成氣泡，并與處于旋流狀態下的浮選漿料發生碰撞，以進行粗選；將粗選得到的粗精礦再次通入浮選設備進行精選。調節液包括捕收劑和起泡劑，其中，捕收劑為鹽酸十八胺，起泡劑為松醇油，且鹽酸十八胺的含量為250 g/t，松醇油的含量為15 g/t。

圖2 基于新型KCl 浮選設備的浮選方法

首先，將含鈉光鹵石倒入破碎機破碎，并通過振動篩進行篩分，篩分后的物料送進結晶器，加入一定量的淡水和分解母液進行控速冷分解，經過冷結晶得到的原礦漿通入攪拌桶51 內，然后加入捕收劑和起泡劑，使其與原礦漿充分混合得到浮選漿料。再將浮選漿料通入浮選柱體10 內進行倒閉路浮選，浮選設備中的氣泡發生器40 生成納米級氣泡，旋流部使浮選漿料處于旋流狀態，并與氣泡發生器40 產生的納米級氣泡發生碰撞礦化，然后進行第一次粗選，粗精礦從浮選柱體10 的上部流入泡沫槽20，留在浮選柱體10 內的浮選漿料即為尾礦，粗選完成后將浮選柱體10 內的浮選漿料排出成為產品。將粗選得到的粗精礦再通入浮選設備內進行精選，能夠得到精選的精礦和精尾，即完成了一次正浮選KCl 的一粗一精浮選過程。

生產人員還可根據生產需求進行多次一粗一精的浮選過程。例如需要進行5 次正浮選KCl 的一粗一精過程，僅需要將第一次精選后得到的精尾與分解結晶后的原礦漿混合攪拌調漿，進行第二次的一粗一精浮選，將第二次精選后得到的精尾與分解結晶后的原礦漿混合攪拌調漿，進行第三次的一粗一精浮選，將第三次精選后得到的精尾與分解結晶后的原礦漿混合攪拌調漿，進行第四次的一粗一精浮選，將第四次精選后得到的精尾與分解結晶后的原礦漿混合攪拌調漿，將第四次精選后得到的精尾與分解結晶后的原礦漿混合攪拌調漿，進行第五次的一粗一精浮選。

需要注意的是，將含鈉光鹵石礦進行破碎篩分后，粒徑小于0.425 mm 的礦粒占比為a，a 的取值范圍為58%≤a≤62%，原礦漿中粒徑小于0.425 mm 的礦粒占比為b，b 的取值范圍為74%≤b≤78%，在向原礦漿內加入調節液之前還需要向原礦漿內加入尾鹽水，將原礦漿稀釋至預設濃度c，c 的取值范圍在18%≤c≤22%。向原礦漿內加入尾鹽水是為了控制漿料中KCl的過飽和度，減少KCl 晶體數量，使原礦漿達到預設濃度，通過上述設置，能夠保證浮選漿料經過浮選裝置后對KCl 的回收率。

2.2 浮選系統

基于該新型KCl 浮選設備的浮選系統包括：破碎機、結晶器、振動篩等。

破碎機用于將含鈉光鹵石進行破碎，通過振動篩可進行篩分，篩分后的物料送進結晶器，加入一定量的淡水和分解母液可進行控速冷分解。

浮選系統還包括粗選攪拌桶，粗選攪拌桶連接粗選浮選柱體，粗選浮選柱體的精礦通入精選浮選柱體，精選浮選柱體的尾礦通入粗選攪拌桶，粗選浮選柱體的尾礦為浮選系統的尾礦，精選浮選柱體的泡沫溢流為浮選系統的精礦。

3 結束語

所設計的新型KCl 浮選設備設置有浮選柱體、循環管路及氣泡發生器。浮選柱體的中上部設置有進料口，浮選漿料通過進料口進入浮選柱體的容納腔內，循環管路與容納腔相連通形成流通回路，驅動部提供能量并且能夠使流通回路中的浮選漿料循環流動，進而能夠使氣泡發生器產生的納米級氣泡與浮選漿料充分混合。混合有納米級氣泡的浮選漿料在旋流部的作用下形成旋流，同時，由于納米級氣泡相較于一般氣泡更為綿密，并且在旋流狀態下納米級氣泡能夠與浮選漿料中的礦粒高速碰撞礦化，因此，納米級氣泡能夠與粒徑范圍較大的礦粒發生碰撞形成礦化泡沫，從而能夠降低浮選粒度下限，提高對光鹵石中的KCl 的捕收能力，回收率更高。