Исследование процесса обесшламливания сильвинитовой руды Тюбегатанского месторождения

Введение. Калий - один из важнейших элементов в питании сельскохозяйственных культур, недостаток его в почве приводит к существенному понижению плодородия почв [3].

Для обеспечения потребности агропромышленного комплекса Республики Узбекистан в калийных удобрениях построена 2010 году первая, а затем в 2014 году и вторая очереди Дехканабадского калийного завода с доведением общей мощности предприятия до 600 тыс. т. хлористого калия.

Анализ работы первой очереди завода показал снижение эффективности процесса обесшламливания сильвинитовой руды Тюбегатанского месторождения, что приводит к снижению качества хлористого калия. Снижение эффективности гидромеханического обесшламливания в двух гидроциклонах объясняется снижением показателя дифференцированного распределения нерастворимых в воде остатков (н.о.) в крупной и мелкозернистой фракциях измельченной руды и отличием соотношения между легкошламующимися силикатными минералами и трудношламующимися карбонатными и сульфатными минералами в составе н.о. [5]. С уменьшением содержания хлористого калия в сильвинитовой руде содержание н.о. повышается с 3,25% до 5,30%, причем содержание во фракции +0,1 мм возрастает с 2,42% до 4,68%, а во фракции -0,1 мм составляет 8,33-8,90%. Отношение фракции -0,1 мм к фракции + 0,1 мм снижается с 3,68 до 2,32, тогда как при проектировании это соотношение было 4,39.

Анализ н.о. сильвинитовых руд показал, что они содержат 65,10 – 72,50% несиликатных минералов и представлены, в основном, карбонатными и сульфатными минералами. Содержание силикатных минералов изменяется от 32 до 56%, из которых 7-20% составляют глинистые минералы. Все это в совокупности приводит к высокому содержанию н.о. в питании сильвиновой флотации, Выход слива гидроциклонов первой стадии обесшламливания по проекту должен составлять 18,5%, а на действующем предприятии 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 н.о. 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% [4, 6-9].

Исходя из выщеизложенного, вытекает актуальность проведения исследований по повышению эффективности стадии гидромеханического обесшламливания сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения. Химический анализ содержания компонентов в образцах определяли известными методами [1-2].

Объекты и методы исследования. На предприятии процесс обесшламливания измельченной руды осуществляется с применением двух гидроциклонов. Первый гидроциклон позволяет удалить н.о. с размером частиц 100-200 микрон, а второй - с размером более 40 микрон. Частицы менее 40 микрон остаются в песках 1 и 2 гидроциклонов [4].

С целью повышение эффективности процесса обесшламливания проведены исследования с использованием низкосортных сильвинитов Тюбегатанского месторождения на пилотной установке по существующей двухстадийной схеме с двумя гидроциклонами и с установкой дополнительно к двум гидроциклонам третьего аппарата – гидросепаратора. Принципиальная технологическая схема приведена на рисунке 1.

Рисунок. 1. Принципиальная технологическая блок-схема гидромеханического обесшламливания сильвинитовых руд с применением гидросепаратора

Примечание: 1, 2 – гидроциклоны, 3, 4 – промежуточные емкости, 5 –гидросепаратор

Для этого были отобраны образцы низкосортных сильвинитов в виде подрешеточного продукта с размером частиц менее 1 мм с низким содержанием 28,0-30,0% KCI и допустимым содержанием 3,1-3,2% н.о., а также образцы низкосортных сильвинитов с низким содержанием 20,10-30,25% KCI и высоким содержанием 3,25-5,30% н.о.

Условия проведения экспериментов полностью имитируют производственные условия. Полученные результаты обесшламливания сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения по двухстадийной схеме с двумя гидроциклонами и с установкой дополнительного оборудования гидросепаратора приведены в таблицах 1 и 2.

Результаты и их обсуждение. В таблице 1 приведены результаты исследований по обесшламливанию сильвинитовых руд с содержанием 28-30% хлорида калия и допустимым содержанием н.о. по двух и трех стадийным схемам.

Из таблицы 1 видно, что пески 1 стадии гидроциклонов содержат 1,79-1,88% н.о., после второго гидроциклона пески содержат от 2,38 до 2,82% н.о. На питание сильвиновой флотации поступают пески с содержанием 29,5-31,1% KCI и 1,94-2,06% н.о.

После установки дополнительного гидросепаратора эти же образцы сильвинитов после первой и второй стадий обесшламливания в гидроциклонах содержат в песках примерно такое же количество н.о. После установки гидросепаратора объединенные пески после 1 и 2 стадий обесшламливания в гидроциклонах поступали в гидросепаратор, вместо основной сильвиновой флотации. Полученные результаты указывают на положительное влияние дополнительно установленного гидросепаратора. Пески после третьей стадии обесшламливания или питание основной сильвиновой флотации содержит 29,8-31,7% KCI и 1,36-1,42% н.о., что соответствует параметрам, указанным в технологическом регламенте. Степень обесшламливания повышается с 39,1-39,6 до 55,7-56,3%. Это позволяет получить продукт с содержанием KCI не менее 95,1%.

При использовании сильвинитовой руды с низким содержанием хлорида калия и допустимым содержанием нерастворимых в воде остатков пески 1 стадии гидроциклонов содержат 32,6% хлорида калия и 1,87% н.о. Дальнейшее снижение содержания хлорида калия в руде и повышении н.о. приводит к снижению содержания KCI до 21,7-27,0% и повышению н.о. до 2,20-2,91%。

При этом пески 2 стадии гидроциклонов содержат 31,0% хлорида калия и 2,49% н.о. для руды с содержанием 3,25% н.о. и 20,2-25,2% хлорида калия и 3,87-5,13% н.о. для руды с более высоким содержанием н.о. (табл.2).

Установка после двух гидроциклонов дополнительно гидросепаратора способствует повышению в песках 3 стадии, после гидросепаратора, хлорида калия до 23,4-32,0% и снижению н.о. до 1,43-2,01%, что приводит к повышению степени обесшламливания до 56,0% при содержании н.о. в сильвинитовой руде 3,25% и до 61,8-62,1% при более высоких содержаниях н.о. и низких содержаниях хлорида калия.

Таблица 1.

Результаты опытов по обесшламливанию сильвинитов с низким содержанием хлористого калия и допустимым содержанием н.о. по двух- и трехстадийной схемам

Таблица 2.

Результаты опытов по обесшламливанию сильвинитов с низким содержанием хлорида натрия и высоким содержанием н.о. по трехстадийной схеме

Заключение. Таким образом, проведенные исследования показали возможность повышения эффективности процесса обесшламливания сильвинитовой руды Тюбегатанского месторождения на имеющемся оборудовании предприятия путем установки дополнительного оборудования – гидросепаратора, что позволяет поднять степень обесшламливания с 39,1-39,6 до 55,7-56,2% при содержании н.о., соответствующего требованиям технологического регламента, и низких 28,0-30,0% содержаниях хлористого калия. При низких содержаниях хлористого калия (20,1-30,25) и высоких н.о. (3,25-5,30) установка дополнительного гидросепаратора позволяет поднять степень обесшламливания до 56,0-62,8%, что позволяет также вовлекать в технологический процесс и низкосортные сильвинитовые руды с высоким содержанием н.о.