水力旋流器在氯化鉀生產(chǎn)中應(yīng)用的可行性研究

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(guò)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。控制礦漿濃度的傳統(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。

1 水力旋流器簡(jiǎn)介

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(mén)、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。

2 反浮選-冷結(jié)晶氯化鉀生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述

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(guò)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(guò)濾機(jī)進(jìn)行固液分離，粗鉀濾餅通過(guò)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。

3 試驗(yàn)過(guò)程

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(guò)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(mǎn)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。

4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

通過(guò)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(guò)濾機(jī)的進(jìn)料濃度要求，可直接送至低鈉帶式過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lèi)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(kāi)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(lèi)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(lèi)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(guò)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(mǎn)足水力旋流器正常工作的要求。