Лекция №2. Формирование соляных отложений

Формирование соляных отложений

Образование соляных месторождений путем испарения морских рассолов впервые выяснил М.В.Ломоносов. Смысл теории был в следующем. В обычных ус­ловиях концентрация в морской воде ионов,,,, и т.д. невелика и раствор далек от насыщения. При длительном испарении морской воды в усло­виях жаркого и сухого климата концентрация солей постепенно повышается и рас­творы становятся насыщенными. Дальнейшее испарение приводит к последова­тельному осаждению солей, вначале труднорастворимых (гипс, карбонаты Са и Мg), затем легкорастворимых (хлориды натрия и калия) и наконец при практически полном испарении – карналлит и бишофит. Однако эта теория не может объяснить возникновения мощных соляных отложений каменной и калийной солей (800-1000 м в Германии), более 2000 м Кунгурские отложения Прикаспийской впадины, т.к. для их образования потребовался бы слой морской воды более 50 км, что маловеро­ятно.

Оксениус объяснил образование таких мощных солевых отложений теорией баров. Из моря, соединяющегося сравнительно узким и неглубоким проливом с за­ливом, в залив непрерывно или периодически в течение геологически длительного периода поступает морская вода, которая под действием сухого климата концен­трируется и из нее выделяются соли. Затем происходит отделение залива от моря баром и полное высыхание залива, что и приводит к образованию мощных залежей.

Согласно другой теории (теория континентального соленакопления) в бес­сточные котловины континентов природные воды вносят огромные количества рас­творимых солей, образующихся при выветривании горных пород. Испарение рас­творов в этих котловинах приводит к осаждению солей и образованию мощных со­ляных залежей.

В то же время исследования показали, что мощности отдельных солей в круп­ных соляных отложениях находятся в противоречии с мощностями, полученными при изотермическом испарении морской воды в лабораторных условиях. Так, в Страссфуртском месторождении мощности отложений гипса и каменной соли больше в 6 и 3 раза, чем следовало ожидать при нормальном испарении морской воды. Эту аномалию объяснили наличием в проливах встречного глубинного тече­ния, которое выносило из залива легкорастворимые соли в виде концентрирован­ных рассолов в море, что и приводило к образованию мощных отложений трудно­растворимых гипса и каменной соли.

Современные представления о формировании соляных месторождений преду­сматривают существование между солеродными бассейнами и открытым морем промежуточных бассейнов, в которых происходит изменение рассолов. Так для Верхнекамского месторождения было показано, что в бессточную впадину конти­нента, границы которого являются контурами современного месторождения, посту­пала уже метоморфозная вода, образовавшаяся за ее пределами.

Подготовка калийных руд к переработке

Добытая тем или иным способом калийная руда в процессе обогащения под­вергается ряду последовательных операций, которые делят на подготовительные, основные и вспомогательные.

К подготовительным относят – дробление, измельчение, грохочение, класси­фикация.

К основным – операции разделения, при котором полезные минералы выде­ляются в концентрат, а пустая порода в хвосты (отход).

К вспомогательным – обезвоживание, фильтрация, сушка, грануляция.

Основной задачей подготовительных операций является максимально полное раскрытие руды при наименьшем шламообразовании. Т.е. нужно разрушить сро­стки полезного минерала с пустой породой, при этом не дробить ничего лишнего. Переизмельченная руда содержит значительное количество тонких солевых и гли­нистых частиц, снижающих селективность флотационного процесса, качество ми­неральных удобрений.

Основные операции должны разделить полезный минерал и пустую породу. К ним относят – флотацию, химическое (галургическое) обогащение, гравитационное разделение, электросепарация, селективное дробление руды термическим методом.

Дробление калийных руд

Гранулометрический состав сильвинитовой руды, добытой в горных выработ­ках, колеблется в широких пределах от +150 мм (16-17% масс.) до – 0,75 мм (10%). Гранулометрический состав других пород также весьма разнообразен. При буро­взрывных работах можно встретить куски размером 300-400 мм. Введение комбай­новой добычи руды привело к практически полному отсутствованию кусков более 300 мм. Требуемая для технологического процесса величина кусков зависит от спо­соба ее переработки, но не превышает 5-6 мм.

Согласно принятой классификации, есть следующие стадии измельчения руды:

Крупное дробление – 400-500 мм

Среднее дробление – 100 -20 мм

Мелкое дробление – 5-3 мм

Грубое измельчение – до 3-1 мм

Тонкое измельчение – 0,074 мм и менее

В калийной промышленности при галургических способах переработки руды ограничиваются мелким дроблением (до 5 мм). При флотационном способе перера­ботки руды требуется грубое измельчение (3-1 мм), а иногда и тонкое (менее 1 мм) в зависимости от свойств руды.

Крупность питания стержневых мельниц, в которых дробленная руда подвер­гается последующему измельчению перед флотацией составляет 10-15 мм, для га­лургии – 5 мм.

При заданных размерах максимальных кусков в исходной руде и дробленном продукте степень дробления i колеблется в пределах:

Где D и d – соответственно размеры кусков в исходной руде и дробленном продукте, мм.

Общая степень дробления равна произведению степеней дробления в отдель­ных стадиях.

В руднике для дробления калийных руд применяются встроенные в скребко­вые конвейеры зубчато-валковые дробилки с одним горизонтальным валом, обеспе­чивающим дробление только крупных кусков (i = 1,5-2).

Для среднего и мелкого дробления (до 5 мм) применяются роторные дро­билки: отражательные (роторно-бильные) и молотковые, имеющие степень дробле­ния 10-40.

Таким образом двухстадийная схема с первой стадией дробления в руднике обеспечивает общую степень дробления 15-80, достаточную для первичной подго­товки калийных руд к последующему переделу. Для получения минимального ко­личества крупных кусков в дробленной руде применяют двухстадийную схему с замкнутым циклом во второй стадии.

При комбайновом способе добычи калийных руд и применении молотковых дробилок конечная крупность дробления 10-0 мм может быть обеспечена в одну стадию. В связи с высоким содержанием мелких кусков в добытой руде применяют схемы с предварительным грохочением, при этом сокращается количество мате­риала, поступающего на дробление.

В схемах дробления калийных руд применяют вибрационные наклонные и горизонтальные грохоты. В дробильных цехах установлены наклонные инерцион­ные грохоты.

Для тонкого сухого грохочения (0,6-3 мм) в цехах грануляции применяют на­клонные грохоты, в которых колебание сетки осуществляют вибраторами, а рама грохота остается неподвижной. Они эффективны для отсева мелких классов (час­тота колебания 2500 Гц).

Технологический расчет грохотов сводится к определению размеров просеи­вающей поверхности F (), по заданной производительности Q () и необходи­мой эффективности грохочения Е (%). В зависимости от размеров ячейки сита, гра­нулометрического состава и влажности руды в каталогах приводится удельная объ­емная производительность каждого типа грохота (). Общей формулой для расчета производительности грохота является:

К – определяют опытным путем.

Измельчение и классификация калийных руд переел флотацией

В практике флотационного обогащения применяют только стержневые бара­банные мельницы, в которых в качестве измельчающих тел используют цилиндри­ческие стержни диаметром 90-120 мм. Мельница – полый барабан, заполненный на 35-40 % объема стержнями. Диаметр барабана – 3200 мм, длина – 4500 мм. Мель­ница может работать в открытом и замкнутом циклах. При открытом цикле измель­чаемый материал проходит через мельницу один раз и готовый продукт выгружа­ется непосредственно из мельницы. При этом получают сравнительно крупный продукт 5-0 мм, поэтому для более мелкого измельчения применяют замкнутую схему: измельченный в стержневой мельнице материал поступает в классификатор, подрешеточный продукт которого является готовым, а надрешеточный возвраща­ется в мельницу. По такой схеме достигается минимальное переизмельчение. В ка­честве классификаторов применяют дуговые грохоты и гидроциклоны.

Установившееся количество оборотного надрешеточного продукта называют циркулирующей нагрузкой. При замкнутом цикле измельчения производительность по подрешеточному продукту равна производительности по исходному материалу, поступающему в мельницу. Действительная величина циркулирующей нагрузки (S/Q) выражается в процентах. Эта величина составляет при измельчении калийной руды 100-200 %.

Основным количественным технологическим параметром мельницы является удельная производительность по исходному питанию или расчетному классу (т/ *ч).

Где: V – объем мельницы,.

Q – производительность (исходное питание),.

и -- содержание мелкого класса соответственно в готовом и исходном продукте, %.

В практике измельчения калийных руд крупность готового продукта принимается равной 3-0 мм для крупнозернистой и 0,8-0 мм для мелкозернистой флотации.

Для калийных руд Старобинского и Верхнекамского месторождений рекомендуется следующие удельные нагрузки по исходной руде стержневых мельниц типа 3,2*4,5 м, при измельчении от 10-20 мм до 0,8-0, q=5,0-5,3 т/ *ч при измельчении от 10-20 до 3-0 мм q=5,5-6,0 т/ *ч.

Дата добавления: 2014-01-11