浮選柱在氯化鉀生產過程中的應用研究*

王廣樂，李文珍，陳延峰，王生清

（1.青海民族大學，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鉀資源儲量豐富，氯化鉀的生產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。目前中國生產氯化鉀的主要方法有反浮選-冷結晶法、冷分解-正浮選法、熱溶重結晶法、冷結晶-正浮選法等［3］。然而，伴隨著鉀肥產能的逐年增大，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］。浮選柱廣泛應用于礦產資源的開發利用［5-8］，但將其應用于鉀肥生產的報道較少。筆者選用青海藏格鉀肥股份有限公司某車間的生產礦樣，采用CPT浮選柱對生產礦樣做了浮選實驗，研究了給礦速度、沖洗水流量、空氣流速等參數對KCl品位和KCl回收率影響。在上述實驗的基礎上做了開路實驗，并將實驗結果與浮選機做了對比，為浮選柱應用于生產實踐提供了指導。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：捕收區和精選區［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上升，在柱體頂部聚

圖1 CPT浮選柱設備示意圖

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一車間四系列粗選浮選機的泡沫產品，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整給礦量和排礦量，采用在線監測，手動控制淋洗水和供風；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型循環水式多用真空泵。

2.3 實驗步驟

首先，取車間經過結晶器后的粗選泡沫，用浮選柱進行粗選實驗，研究給礦速度、空氣流速、沖洗水流量等參數對氯化鉀品位和回收率的影響，以確認影響浮選過程的最佳參數。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果與車間數據做對比分析。

圖2 浮選柱開路實驗流程

3 結果與討論

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

根據以上研究結果，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據，結果見表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%。考慮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 浮選柱開路實驗結果和浮選機浮選數據 %

4 結論

本文選取某公司車間的生產礦樣，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、沖洗水流量等參數對氯化鉀品位和回收率的影響，得到最佳工藝參數。采用一粗選二精選，用浮選柱進行開路實驗，并與車間數據做了對比，發現浮選柱的浮選效率優于浮選機的效率，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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