鉀鹽選礦濃縮工藝探究

任延鵬

關(guān)鍵詞：濃縮工藝;流程循環(huán);鉀鹽選礦

在鹽化工中，濃縮工藝是一種常見(jiàn)的技術(shù)。在鹽化工發(fā)展歷史上，真空制鹽的發(fā)展歷程能良好地詮釋濃縮工藝的發(fā)展史。濃縮制鹽業(yè)到現(xiàn)在已發(fā)展了兩千余年，根據(jù)生產(chǎn)方式和產(chǎn)能統(tǒng)計(jì)分析，國(guó)內(nèi)外規(guī)?；闹汽}工藝起初都是利用日光攤曬固體。后來(lái)，為了提高蒸發(fā)效率，采用平鍋熬鹽蒸發(fā)制鹽。19世紀(jì)末，國(guó)外采用了單效真空技術(shù)制鹽。隨著制鹽工業(yè)的發(fā)展，美國(guó)曼里斯蒂鐵工廠(chǎng)（ManisteeIron Work）制成第一套多效真空蒸發(fā)罐制鹽設(shè)備，使蒸發(fā)制鹽技術(shù)出現(xiàn)了重大變革[1]。

在現(xiàn)代鹽化工行業(yè)，海鹽制取仍以攤曬蒸發(fā)為主，其他鹽化工則演變成形式多樣的濃縮工藝技術(shù)。在鉀鹽化工中，濃縮工藝更是伴隨著每道生產(chǎn)工序。在鉀鹽化工中所用的采礦方式主要有兩種：（1）水采，以礦漿形式采回后進(jìn)行濃縮;

（2）旱采，以汽運(yùn)的形式進(jìn)入生產(chǎn)工序加工。其中，水采礦主要通過(guò)水采機(jī)等采礦設(shè)備進(jìn)行采收，采收回的礦物經(jīng)過(guò)濃縮機(jī)濃縮后，返回鹽田的溢流中含有部分細(xì)顆粒。濃縮后的固相經(jīng)過(guò)濾除液、浮選除雜、離心干燥等工序得到成品。濃縮、過(guò)濾、浮選、離心等工序都有大量液相外排，而這些外排的液相中又含有一定量的固相，有一定的回收再利用價(jià)值。本研究主要探究濃縮設(shè)備以及選礦流程的循環(huán)問(wèn)題。

1原礦采取作業(yè)

原料鹵水從地下抽取出來(lái)后通過(guò)輸鹵渠輸送[2]，進(jìn)入曬礦作業(yè)后，經(jīng)日曬蒸發(fā)濃縮除去部分雜質(zhì)。在此工序中，除雜濃縮需要注意鹽田防滲、氣溫、蒸發(fā)量變化引起的工藝控制點(diǎn)變化[3]。蒸發(fā)濃縮后的礦物將鹵水排干后以旱采拉運(yùn)、水下作業(yè)的形式采收。兩種方式有明顯的優(yōu)缺點(diǎn)：水采對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性要求較高且采回礦漿要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步濃縮，旱采礦物無(wú)須進(jìn)一步濃縮但曬礦周期較長(zhǎng)、成本高。一般情況下，鉀鹽選礦廠(chǎng)將兩種方式配合使用，既實(shí)現(xiàn)了礦量供應(yīng)，又能規(guī)避設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)，使生產(chǎn)平穩(wěn)進(jìn)行。一般情況下，旱采礦占比30.00%左右。

2選礦加工作業(yè)中的濃縮工藝

在水下采收作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)特制的切割破碎設(shè)備將硬質(zhì)礦體打碎后與鹵水以礦漿的形式泵送至選礦加工段。采收的礦漿無(wú)法直接加工，需要先濃縮去液存固。采用的濃縮設(shè)備為濃密機(jī)，濃縮后礦漿進(jìn)入下道工序，液相進(jìn)入鹽田曬礦或者外排，而出于資源利用最大化的考慮，選擇繼續(xù)返回鹽田曬礦。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析，在此部分液相中，固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5.00%，固相中的水不溶物含量偏高，如果直接排放至鹽田，會(huì)影響水采礦礦質(zhì)，易造成流程循環(huán)和不溶物富集。因此，需要進(jìn)一步探究如何有效地利用此部分固相。

3濃縮固相回收工藝

在濃縮工序中，濃密機(jī)是一種較為成熟且處理量大的設(shè)備，是基于重力沉降作用的固液分離設(shè)備。目前，中心傳動(dòng)耙式濃密機(jī)的最大直徑為183m，由美國(guó)一家礦物加工設(shè)備和技術(shù)公司Dorr-Oliver生產(chǎn);周邊傳動(dòng)濃密機(jī)最大直徑為200m，由美國(guó)的Eimeo公司生產(chǎn)。按照安裝方式劃分，濃密機(jī)可分為地上和地下下沉式，具體可根據(jù)實(shí)際工況條件選擇。利用濃密機(jī)內(nèi)的慢速轉(zhuǎn)動(dòng)耙架可將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.00%左右的礦漿通過(guò)重力沉降濃縮為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40.00%～55.00%的底流礦漿，濃密機(jī)底流礦漿由底流泵泵送至下道工序進(jìn)一步提純。濃密機(jī)的液相（溢流）由周邊的環(huán)形凹槽溢流口流出。此溢流液相要經(jīng)過(guò)一定的處理后才能回收。

3.1溢流進(jìn)鹽田后的流體力學(xué)分析

濃密機(jī)溢流至鹽田后以漫流方式存在會(huì)造成一定的曬礦區(qū)域性污染，回收區(qū)域面積及走水路線(xiàn)需要規(guī)劃。為了以最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)回收，同時(shí)將對(duì)曬礦的影響降至最低，查閱相關(guān)資料，對(duì)沉積溢流進(jìn)行流體力學(xué)分析，流速和沉降時(shí)間符合下述計(jì)算公式：

在確定的初始流速條件下，沉降時(shí)間已確定，因此，規(guī)劃合理的沉降區(qū)域及路線(xiàn)尤為重要。由于溢流固相粒度主要在﹣160目以下，此粒徑礦物在浮選作業(yè)中選別困難，易帶出其他雜質(zhì)，需要沉降后結(jié)晶形成可用粒徑礦物。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，同時(shí)為了避免溢流固相細(xì)顆粒污染成品鹽池礦物礦質(zhì)，進(jìn)一步提高礦產(chǎn)資源綜合利用率，在成品鹽池內(nèi)新建溢流固相回收區(qū)域，溢流液相在該區(qū)域內(nèi)呈折線(xiàn)形流動(dòng)、該區(qū)域外圍呈環(huán)溝形流動(dòng)，澄清鹵水回至鹽田進(jìn)行曬礦。通過(guò)此方式可延長(zhǎng)細(xì)顆粒沉降時(shí)間，確保進(jìn)入曬礦區(qū)域的液相為清液。

3.2沉積固相回收使用

為了使回收后的細(xì)顆粒固相更好地用于生產(chǎn)，以硫酸鎂亞型鹵水制取硫酸鉀工藝為例，對(duì)濃密機(jī)溢流固相進(jìn)行化驗(yàn)分析，主要成分為MgSO₄·7H₂O和NaCl。根據(jù)牛自得水鹽體系相圖理論，主要通過(guò)一步轉(zhuǎn)化法、二步反應(yīng)轉(zhuǎn)化法、部分返回母液轉(zhuǎn)化法、母液全部回收使用二步法制取硫酸鉀。其中，母液循環(huán)回收使用工藝的產(chǎn)率最高可達(dá)31.69%，較未循環(huán)母液產(chǎn)率增加25.33%。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，母液參與循環(huán)工序后，實(shí)際產(chǎn)率與理論產(chǎn)率接近，這也屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的范疇，在生產(chǎn)中需持續(xù)推廣。

回收的細(xì)顆粒固體主要成分—瀉利鹽是一種優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源，在生產(chǎn)中起重要作用。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沉積后的固體礦，晶體顆粒變大，已經(jīng)不適合以水下作業(yè)的方式采收，因此，以另一種供礦模式—旱采陸運(yùn)的方式進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，進(jìn)系統(tǒng)前的必要工序是破碎。

4鹽化工中其他濃縮工藝介紹

在鹽化工中，其他的濃縮工藝技術(shù)有過(guò)濾、離心、旋流分級(jí)等。這些工藝在鉀鹽生產(chǎn)中已經(jīng)較為成熟。通過(guò)過(guò)濾機(jī)濃縮礦漿，處理量大、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，需要根據(jù)不同的過(guò)濾介質(zhì)選取不同的濾布。離心機(jī)在鉀鹽化工中一般用于最后一道工序的成品脫水，產(chǎn)品粒度對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)影響較大。

旋流分級(jí)在磨礦、轉(zhuǎn)化、除塵工序都有相應(yīng)的應(yīng)用。目前，旋流分級(jí)在鹽化工中影響生產(chǎn)的問(wèn)題是結(jié)鹽[4]，特別是在磨礦工序，為了得到符合工藝需求粒徑的供礦條件，磨礦后的二次分級(jí)顯然較為合適。但是，結(jié)鹽問(wèn)題是亟待解決的難題。首先，要使用防結(jié)鹽高分子材料;其次，在生產(chǎn)過(guò)程中，顆粒要保持均一性占比;最后，在旋流器底流出口位置通水沖刷，進(jìn)行除鹽處理，相應(yīng)的水耗會(huì)增加。在上述因素的影響下，新材料的使用會(huì)是工藝創(chuàng)新的突破點(diǎn)。旋流分級(jí)另一個(gè)應(yīng)用較多的工序就是除塵，在成品的末端，干燥后的成品細(xì)小顆粒易被熱風(fēng)帶走，在常規(guī)的布袋除塵、水磨除塵工藝中加入旋風(fēng)除塵，需要注意干燥窯尾氣降溫引起的結(jié)晶析鹽造成的堵塞問(wèn)題。

5結(jié)語(yǔ)

鹽化工生產(chǎn)基本上涵蓋了物理過(guò)程的除雜、化學(xué)反應(yīng)的提純。除雜過(guò)程往往對(duì)設(shè)備的依賴(lài)性較強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)則要符合相應(yīng)的結(jié)晶動(dòng)力學(xué)規(guī)律。通過(guò)物理、化學(xué)除雜提純得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，在這些工序中，濃縮工序能否穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)能否良性運(yùn)轉(zhuǎn)。濃縮設(shè)備的創(chuàng)新有利于實(shí)現(xiàn)工藝路線(xiàn)的多種選擇，在兼顧量與質(zhì)的前提下，能進(jìn)一步提高產(chǎn)率、收率，使礦產(chǎn)資源利用率最大化。BB8A75E7-F62D-42DF-A471-72D73C5C483D