魯炳文,劉紹男
(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司 青海格爾木 816000)
在氯化鉀生產(chǎn)過程中,礦漿的濃度和質(zhì)量控制直接影響到氯化鉀產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量及成本,是氯化鉀生產(chǎn)中重要的控制指標(biāo)之一??刂频V漿濃度的傳統(tǒng)方法是采用濃密機(jī)對(duì)礦漿進(jìn)行濃縮并去除雜質(zhì),但濃密機(jī)占地面積大、設(shè)備投資高、維護(hù)成本也相對(duì)較高。為此,驗(yàn)證了水力旋流器在氯化鉀生產(chǎn)中應(yīng)用的可行性,以期采用水力旋流器取代或縮減濃密機(jī)等大型傳統(tǒng)設(shè)備,達(dá)到進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工藝的目的。
水力旋流器是一種利用離心力作用的分級(jí)設(shè)備,按礦漿進(jìn)入旋流室旋轉(zhuǎn)方向的不同,可分為左旋和右旋2種結(jié)構(gòu)形式。與其他分級(jí)設(shè)備相比,水力旋流器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、體積和占地面積小、單位面積處理能力大、操作維護(hù)方便、生產(chǎn)成本較低等特點(diǎn)。水力旋流器不但有良好的分級(jí)效果,用于細(xì)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(lián)成組以提高處理能力。水力旋流器結(jié)構(gòu)及部件如圖1所示。
圖1 水力旋流器結(jié)構(gòu)及部件
試驗(yàn)用設(shè)備包括4臺(tái)水力旋流器、溢流彎管、溢流嘴、PU沉砂嘴、渣漿泵、配套電機(jī)、閥門、攪拌器、變頻器、流量計(jì)、壓力表等。礦漿以一定壓力進(jìn)入水力旋流器后,在容器內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)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(xì)顆粒與水一起在椎體中心形成上升的螺旋流,經(jīng)溢流管排出。
反浮選-冷結(jié)晶氯化鉀生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。
圖2 反浮選-冷結(jié)晶氯化鉀生產(chǎn)工藝流程
水采船在水采光鹵池中采收的礦漿經(jīng)管道輸送至原礦濃密機(jī)進(jìn)行濃縮,濃縮后的底流進(jìn)入調(diào)漿罐;礦漿在調(diào)漿罐中配入適量的藥劑充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)入浮選機(jī),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(jī)中濃縮后送至低鈉帶式過濾機(jī)進(jìn)行固液分離,得到的低鈉光鹵石濾餅經(jīng)皮帶輸送機(jī)送至結(jié)晶器,經(jīng)攪拌后進(jìn)行分解、結(jié)晶;在結(jié)晶器中得到的氯化鉀結(jié)晶隨底流排出,經(jīng)管道輸送至振動(dòng)篩,篩上物大顆粒鹽送至尾鹽池,篩下物進(jìn)入粗鉀濃密機(jī)進(jìn)行濃縮;濃縮后的粗鉀礦漿經(jīng)管道輸送至粗鉀帶式過濾機(jī)進(jìn)行固液分離,粗鉀濾餅通過再漿洗滌得到的精鉀經(jīng)離心機(jī)脫水后進(jìn)入干燥系統(tǒng)干燥,干燥后的成品進(jìn)入包裝系統(tǒng)進(jìn)行包裝。
水力旋流器在氯化鉀生產(chǎn)中應(yīng)用的工作原理是利用氯化鉀與雜質(zhì)(氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈣、氫氧化鈉等)在結(jié)晶粒度上的差異,通過分級(jí)濃縮以提高氯化鉀礦漿的濃度,同時(shí)除去礦漿中細(xì)粒雜質(zhì)。
試驗(yàn)步驟:①在一定壓力下測(cè)定低鈉光鹵石礦漿、粗鉀礦漿、水采光鹵石礦漿進(jìn)入旋流器的底流濃度;②根據(jù)水力旋流器的底流濃度,適當(dāng)調(diào)節(jié)壓力,更換溢流嘴、沉砂嘴型號(hào),重新按照試驗(yàn)步驟①進(jìn)行測(cè)定,直至底流濃度滿足要求;③在要求的底流濃度范圍內(nèi)計(jì)算底流產(chǎn)率,最終找到濃度與產(chǎn)率的最優(yōu)值。
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(yàn)結(jié)果來(lái)看,其在浮選底流低鈉光鹵石礦漿試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果表明,水力旋流器具有以下優(yōu)勢(shì):
(1) 低鈉光鹵石礦漿經(jīng)水力旋流器一次濃縮后,底流質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到50%左右,底流產(chǎn)率可以達(dá)到70%左右,達(dá)到了低鈉帶式過濾機(jī)的進(jìn)料濃度要求,可直接送至低鈉帶式過濾機(jī)進(jìn)行脫鹵。水力旋流器溢流進(jìn)入濃密機(jī)進(jìn)行二次濃縮,濃密機(jī)底流則返回上述低鈉帶式過濾機(jī),以提高低鈉光鹵石礦漿的固相回收率。旋流器溢流進(jìn)行二次濃縮時(shí),降低了濃密機(jī)的負(fù)荷,可以減小濃密機(jī)的占地面積。
(2) 低鈉光鹵石礦漿進(jìn)入水力旋流器的壓力為0.20 MPa,固體顆粒有被打散的現(xiàn)象,起到了一定的破碎效果,經(jīng)篩分后<0.45 mm的顆粒產(chǎn)率達(dá)85%以上。水力旋流器底流送至低鈉帶式過濾機(jī)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(xù)結(jié)晶器的密度控制。
(3) 低鈉光鹵石礦漿經(jīng)水力旋流器將固體顆粒破碎后脫鹵,出低鈉帶式過濾機(jī)的濾餅粒度變小,進(jìn)入結(jié)晶器后有利于低鈉光鹵石的分解。
(4) 在試驗(yàn)過程中,對(duì)水力旋流器的底流和溢流(表1)進(jìn)行組分分析,結(jié)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(jìn)入濃密機(jī)二次濃縮時(shí),硫酸鈣隨濃密機(jī)溢流漂浮排除,具有一定的除鈣效果,從而達(dá)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(zhì)量。
表1 水力旋流器的底流和溢流試驗(yàn)數(shù)據(jù)
類型1)型號(hào)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(chǎn)率3)/%底流濃度2)/%產(chǎn)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(yàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)(入料、溢流、底流的實(shí)際濃度因其細(xì)度不同而有所不同);
3)產(chǎn)率是指固體產(chǎn)率,考慮到溢流、底流細(xì)度的不同,溢流的實(shí)際產(chǎn)率較表1數(shù)據(jù)偏低,底流實(shí)際產(chǎn)率較表1數(shù)據(jù)偏高
在試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn),由于水力旋流器安裝位置高,對(duì)入料口壓力有要求,加上浮選底流流量大,浮選底流泵須達(dá)到一定的功率才能夠滿足水力旋流器正常工作的要求。