Исследование по повышению эффективности процесса обесшламливания сильвинитовой руды Тюбегатанского месторождения

АННОТАЦИЯ

Приведены результаты анализа работы первой очереди завода, которые выявили снижение эффективности процесса гидромеханического обесшламливания руды Тюбегатанского месторождения, обусловленные увеличением нерастворимых в воде остатков в сильвинитовой руде и повышенным содержанием слабошламующихся карбонатных и сульфатных минералов по сравнению с легкошламующимися силикатными и исследований по обесшламливанию низкосортных сильвинитов с низким содержанием (KCI 20-30%) и высоким содержанием нерастворимого в воде остатка (3,25-5,30%). Для повышения эффективности процесса гидромеханического обесшламливания после двух гидроциклонов использована пневматическая флотомашина. Установлены оптимальные технологические параметры процесса обесшламливания в пневматической флотомашине с использованием полиакриламида в качестве флокулянта и терпенового масла в качестве собирателя шламов.

На основании проведенных исследований показана возможность повышения эффективности процесса гидромеханического обесшламливания сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения путем дополнительной операции обесшламливания в пневматической флотомашине. Для этого необходимо в качестве собирателя шламов использовать полиакриламид с концентрацией 0,1% и в качестве собирателя шламов – терпеневое масло в количестве 30 г/т руды. При этом степень обесшламливания повышается с 39,0 до 62,7-71,8%.

ABSTRACT

Results of the analysis of work of the first stage of factory are resulted, which have revealed decrease in efficiency of process hydromechanical deslurrying the ores of the Tyubegatan deposit caused by increase of the insoluble rests in water in sylvinite ore and the raised contents of  weak deslurrying carbonates and sulphatic minerals in comparison with easily deslurrying silicate and researches on deslurrying low-grade sylvinites with the low contents of (KCI 20-30) and the high contents of the insoluble rest in water (3,25-5,30). For increase of efficiency of process hydromechanical deslurrying after two hydrocyclones it is used pneumatic floatation machine. Optimum technological parameters of process deslurrying in pneumatic floatation machine with use polyacrylamide as a flocculant and terpenic oil as the collector of slimes are established.

On the basis of the spent researches possibility of increase of efficiency of process hydromechanical deslurrying of sylvinite ores of the Tyubegatan deposit by additional operation deslurrying in pneumatic floatation machine is shown. For this purpose it is necessary as the collector of slimes it is use polyacrylamide with concentration of 0,1 % and as the collector slimes - terpenic oil in number of 30 g/t ores. In these case degree of deslurrying raises from 39,0 to 62,7-71,8 %.

Флотация является доминирующим методом обогащения сильвинитовых руд, с помощью которого получают до 80% хлористого калия. Флотационный способ достаточно эффективен и экономичен при извлечении хлорида калия из высококачественных руд. Однако при высоком содержании шламов в руде возрастает количество оборотных щелоков и их плотность, увеличивается расход флотореагентов на стадии основной сильвиновой флотации, уменьшается степень извлечения хлорида калия [5]. Согласно литературным данным для повышения эффективности обесшламливания сильвинитовых руд можно применять новые реагенты и реагентные режимы [1-2, 10].

По имеющейся технологии флотационного обогащения руды УП «Дехканабадский завод калийных удобрений» предусмотрена переработка сильвинитовой руды с содержанием не менее 31,93% KCI и нерастворимых в воде остатков (н.о.) не более 3,25% [6].

При добыче и подготовке руды на обогатительной фабрике образуется большое количество  сырья с низким содержанием KCI и повышенным содержанием н.о., которое необходимо вовлекать в производство хлористого калия. Содержание нерастворимых примесей в добываемой руде колеблется от 1% до 10% и для обеспечения проектного содержания н.о. в руде (~ 3,25 %) на руднике осуществляется шихтовка и усреднение руды, направляемой на фабрику; содержание в руде KCI ниже и н.о. выше, чем заложено в проекте; выход слива гидроциклонов первой стадии обесшламливания по проекту составляет 18,5%, а на действующей фабрике достигает 30%, причём содержание н.о. в сливе не превышает 5 - 6%; содержание н.о. в питании сильвиновой флотации составляет 1,9-2,2% по сравнению с 1,6% по проекту; содержание нерастворимого остатка в пенном продукте основной сильвиновой флотации достигает 1,5% по сравнению с 0,7% по проекту, что снижает селективность последующих перечистных сильвиновых флотаций, в связи с чем содержание KCl в концентрате третьей перечистной флотации не достигает проектного показателя - 95,1%.

Как показал анализ работы действующего производства хлористого калия на УП «Дехканабадский завод калийных удобрений» двухстадийное гидромеханическое обесшламливание сильвинитов Тюбегатанского месторождения не дает нужного эффекта из-за специфичности химического и минералогического состава н.о., который относится к трудношламуюшимся. В результате чего  отмечается высокое содержание н.о. в питании сильвиновой флотации [7].

Исходя из выщеизложенного вытекает актуальность проведения исследований по повышению эффективности удаления нерастворимого остатка (н.о.) из сильвинитовых руд.

Как показывают проведенные нами ранее исследования [8-9, 11], нерастворимые примеси калийной руды Тюбегатанского месторождения в основном представлены слабошламующимися карбонатными (магнезит, доломит) и сульфатными (ангидрит, бассанит) минералами – 65 ÷ 70% от общего количество н.о. в руде, в то время как нерастворимые примеси калийных руд Верхнекамского и Старобинского месторождений в основном представлены хорошо шламующимися силикатными (полевой шпат, иллит, хлорит и т.п.) минералами – 60-80% от общего количество н.о. в руде.

Анализ исходных, промежуточных и конечных продуктов и растворов проводили известными методами химического анализа [3-4].

Как отмечалось ранее для обесшламливания сильвинитовой руды Тюбегатанского месторождения используют два гидроциклона. Первый гидроциклон позволяет удалить н.о. с размером частиц 150-200 микрон, а второй - с размером более 40 микрон. Частицы менее 40 микрон остаются в песках 1 и 2 гидроциклонов. Для повышения эффективности процесса гидромеханического обесшламливания использовали дополнительно пневмо-механическую пульсационную флотомашину.

Для исследований использовали 4 вида низкосортных сильвинитов Тюбегатана с содержанием 20,1-30,25% KCI и 3,25-5,30% н.о. Опыты проводили во флотомашине кипящего слоя с объемом камеры 1400 мл, навеска руды для опытов составляла 400 грамм. Каждую навеску составляли в соответствии с данными по процентному соотношению   фракций руды.

В таблице 1 приведены результаты по обесшламливанию низкосортных сильвинитов с использованием имеющихся гидроциклонов и дополнительно флотомашины. Сущность дополнительного обесшламливания в флотомашине заключается в снижении н.о. в песках за счет использования полиакриламида и вспенивателя – терпенового масла.

Из таблицы видно, что с увеличением н.о. в руде повышается их содержание и в песках I и II гидроциклонов. Поступающие пески I и II гидроциклонов в флотомашину содержит от 1,98 % до 3,22% н.о., при содержании от 31,4% до 20,8% KCI.

Для определения возможности  улучшения показателей  процесса обогащения руды Тюбегатанского месторождения путем применения метода флотационного обесшламливания была проведена серия опытов по флотации шламов из проб руды с определением оптимальных расходов собирателя шламов и флокулянта. 

Расход  флокулянта варьировали в интервале 5 – 10 г/т руды, собирателя шламов – 10 – 30 г/т руды. В качестве флокулянта использовали полиакриламид (ПАА) (концентрация рабочего раствора 0,1%), в качестве собирателей шламов – реагент вспениватель – терпеневое масло. Результаты опытов приведены в таблице 2.

Таблица 1.

Результаты опытов по обесшламливанию низкосортных сильвинитов с низким содержанием хлористого калия и высоким содержанием н.о. по трехстадийной схеме с использованием флотомашины

Результаты опытов оценивали по извлечению н.о. в пенный продукт шламовой флотации. Кроме того, эффективность обесшламливания руды оценивалась по результатам дальнейшей флотации хлористого калия (содержание KCl в хвостах флотации).

Из данных, приведённых в таблице 2 видно, что оптимальным расходом флокулянта во всех случаях является расход 10 г/т руды, расход собирателя шламов для руды с содержанием н.о. до 4,95 % - 30 г/т руды.

Таблице 2.

Влияние реагентов режимов на флотацию шламов из руды УП «Дехканабадский завод калийных удобрений»

В связи с этим, для последующих исследований с использованием шламовой флотации был выбран режим 10 г/т флокулянта и 30 г/т собирателя шламов.

На рисунке 1 приведены принципиальная технологическая блок-схема процесса гидромеханического обесшламливания сильвинитовой руды с использованием флотомашины.

Рисунок 1. Принципиальная технологическая блок-схема гидромеханического обесшламливания сильвинитовой руды с применением флотомашины

1, 2 – гидроциклоны, 3, 4 – промежуточные емкости, 5 – флотомашина.

Измельченная пульпа подается в гидроциклоны (поз. 1), где разделяется на слив и пески. Слив собирается в промежуточной емкости (поз. 3) и поступает во второй гидроциклон (поз. 2). Пески I и II гидроциклонов собирается в промежуточной емкости (поз. 4) и насосом подаются в флотомашину (поз. 5), где происходит разделение на пенный и камерный продукт.

Проведение процесса обесшламливания в флотомашине позволяет снизить содержание н.о. до 1,21-1,49% в питании сильвиновой флотации и повысить степень обесшламливания с 39,0% до 62,7-71,8%, что позволяет использовать в производстве сильвинитовые руды с содержанием до 5 % н.о.

На основании проведенных исследований показана возможность вовлечения в промышленное флотационное производствохлористого калия низкосортных сильвинитовых руд и повышения эффективности процесса гидромеханического обесшламливания сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения с повышенным содержанием н.о. путем дополнительной операции обесшламливания в пневматической флотомашине. Для этого необходимо в качестве собирателя шламов использовать полиакриламид с концентрацией 0,1% и в качестве собирателя шламов – терпеневое масло в количестве 30 г/т руды. При этом степень обесшламливания повышается до 62,7-71,8% или в 1,61-1,84 раза.