Лекция №10

ПРОИЗВОДСТВО КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИИ

ГРАВИТАЦИОННЫМ ОБОГАЩЕНИЕМ И ЭЛЕКТРОСЕПАРАЦИЕЙ КАЛИЙНЫХ РУД

Наряду с широким применением галургического и флотационного методов получения хлористого калия ведутся поиски других методов обогащения калийных руд, среди которых большой интерес представляют методы гравитационного и электростатического обогащения.

Один из весьма эффективных методов гравитационного обогащения полезных ископаемых – разделение минералов в тяжелых средах по их плотности. Компоненты руды меньшей плотности, чем тяжелая среда, всплывают в ней, а более тяжелые тонут, благодаря чему происходит разделение руды на два продукта. Этот метод пригоден для обогащения руд, у которых разница в плотностях разделяемых компонентов составляет не менее 0,05 г/см3.

Эффективность обогащения зависит не только от плотностей разделяемых минералов, но и от конструкции сепаратора, крупности разделяемых частиц, природы и плотности тяжелой среды и других факторов.

В качестве тяжелых сред можно применять тяжелые жидкости либо тяжелые суспензии. Тяжелую суспензию получают путем добавления к воде (или насыщенному раствору солей) тонкоизмельченного (с частицами мельче 0,15 мм) тяжелого минерала, называемого в данном случае суспензоидом.

В качестве суспензоида применяются тонкоизмельченные частицы кварцевого песка, барита, ферросилиция или магнетита. Тяжелые суспензии в пределах определенной концентрации твердой фазы ведут себя подобно тяжелым жидкостям.

Обогащение природных руд в тяжелых суспензиях состоит из следующих основных операций:

разделение обогащаемой руды в сепараторе;

отделение тяжелой суспензии от продуктов обогащения и возвращение ее в цикл;

промывка продуктов обогащения водой с получением разбавленной суспензии и глинистого шламарегенерация разбавленной суспензии, сгущение и возвращение ее в цикл.В некоторых случаях с целью получения более богатого концентрата обогащение ведут с получением не двух, а трех продуктов (концентрата, хвостов и промежуточного продукта). Поскольку в качестве утяжелителей чаще всего используют ферросилиций и магнетит, их регенерацию из промывных вод осуществляют путем осаждения в поле сил тяжести, а также электромагнитной сепарацией.

Гравитационное обогащение природных руд в среде тяжелой суспензии можно проводить как в поле сил тяжести, так и в поле центробежных сил. В первом случае в качестве основного аппарата для разделения используют сепаратор статического действия, а во втором – гидроциклон.

Для любой тяжелой суспензии и разделяемой в ней руды существует определенная граничная величина зерен, ниже которой практически невозможно их разделение. Следовательно, с уменьшением размера зерен осложняется их разделение в поле сил тяжести. Интенсификация процесса разделения мелких зерен в тяжелых суспензиях может быть достигнута применением центробежных сил.

В сепараторах статического действия можно обогащать руды крупностью от 170 до 3–4 мм. Верхний предел крупности обогащаемого материала для гидроциклона составляет 6–10 мм, а нижний – 0,5 мм.

В последнее время обогащение в тяжелых суспензиях находит все большее применение в различных отраслях горно-химической промышленности, что объясняется известными достоинствами этого метода: высокой производительностью аппаратов, четкостью разделения и низкой стоимостью переработки сырья.

Во Франции метод гравитационного обогащения в тяжелых суспензиях в сочетании с флотационным широко применяется для обогащения калийных руд. В Советском Союзе также ведутся работы (Институт общей и неорганической химии АН БССР) по изучению возможности обогащения калийных руд Старобинского и Верхнекамского месторождений указанным методом.

Серьезное внимание уделяется изучению электростатических методов обогащения калийных руд. Эти методы, в большинстве своем сухие, значительно упрощают технологию обогащения и в ряде случаев позволяют получать высококачественные концентраты.

В основе электростатических методов обогащения руд лежат такие физические свойства минералов, как электропроводность, диэлектрическая проницаемость, способность к перераспределению электростатических зарядов на поверхности при трении (трибо-электрический и пироэлектрический эффекты).

В применении к калийным рудам изучаются два метода электросепарации: электростатический и электродинамический.

При электростатическом методе частицы минералов обогащаемой руды приобретают электростатические заряды разных знаков при трении их друг о друга в условиях определенного режима термообработки. Обработанную таким образом руду направляют в электросепаратор, где она свободно падает в горизонтальном электрическом поле постоянного напряжения. Частицы сильвина и галита отклоняются при этом в сторону электродов разной полярности и собираются внизу в виде концентрата, хвостов и промежуточного продукта, возвращаемого на повторное обогащение.

При электродинамическом методе обогащаемую руду подвергают предварительной обработке поверхностно-активными веществами, что обеспечивает значительную разницу в электропроводности разделяемых минералов. После этого руду обогащают на ко­ронно-барабанном сепараторе.

Считают, что основные показатели, характеризующие качество концентрата и степень извлечения КCl для случая электросепарации, будут такие же, которые достигнуты при флотационном методе обогащения.

Гравитационное обогащение калийных руд

Основные показатели, определяющие гравитационную обогатимость сильвинитовых руд,– это разница в плотностях разделяемых компонентов, их количественное соотношение и структурные и текстурные особенности руды. Чем больше разница в плотно­стях минеральных компонентов сильвинитовой руды, тем успешнее она может быть обогащена гравитационными методами.

Различие в плотностях химически чистых КС1 (1,99 г/см3) и NaCl (2,17 г/см3) составляет 0,18. Однако за счет пор, включенных и адсорбированных газов, а также влаги кажущаяся плотность минералов в природных рудах может несколько отличаться от истинной.

Вычисления показали, что кажущиеся плотности галита в сильвинитовых рудах составляют 2,12–2,14, а сильвина 1,98– 2,00 г/см3. По этой причине разность плотностей разделяемых компонентов в сильвинитовой руде снижается до 0,12–0,14. Следует подчеркнуть, что колебание в плотностях минералов в обогащаемых природных рудах при таком их малом различии могут существенно влиять на эффективность гравитационного разделения. При малой разнице в плотностях эффективность гравитационного разделения зависит от крупности обогащаемых зерен и от совершенства применяемой технологии.

Руды с неравномерной или крупной вкрапленностью минералов могут обогащаться в поле сил тяжести при относительно крупном дроблении. При тонкой вкрапленности разделяемых компонентов руды не обогащаются гравитационным методом, даже если их мелко дробить.

Наиболее благоприятны для гравитационного разделения калийные руды с полосчатым строением, обусловленным чередованием слоев минералов различной плотности. Применительно к таким рудам обогащение в тяжелых суспензиях наиболее целесообразно организовывать следующим образом: крупные фракции руды разделять в поле сил тяжести с получением отвальных хвостов и облагороженного концентрата с более высоким содержанием хлористого калия, чем в исходной руде, а мелкие фракции руды разделять в поле центробежных сил с получением отвальных хвостов, промежуточного продукта и стандартного хлористого калия.

В этих схемах полученный облагороженный концентрат и промежуточный продукт после соответствующего дробления должны подвергаться дальнейшему обогащению, например флотационным методом. Следовательно, методы гравитационного обогащения калийных руд являются комбинированными.

Приведем описание промышленной установки для обогащения сильвинитовых руд Эльзасского месторождения (Франция) в поле сил тяжести.

Исходная руда содержит до 30% КCl, 50 – 60% NaCl и 12 – 18% н.о. Размеры кристаллов NaCl и КCl – от долей миллиметра до 15 мм. Кроме того, в руде встречаются тонкие сростки обоих минералов. Поэтому гравитационное разделение крупных классов руды производят на 3 продукта: концентрат, хвосты и промежуточный продукт, подлежащий дальнейшему обогащению.

Сильвинит дробят до кусков крупностью 30 мм и подвергают сухому грохочению на вибрационном грохоте для отделения кусков менее 4 мм. Фракцию руды от –30 до +4 мм обогащают суспензионным методом в поле сил тяжести, а фракцию менее 4 мм вместе с промежуточным продуктом – методом флотации.

Руду, перерабатываемую в поле сил тяжести, смешивают с магнетитовой суспензией (относительная плотность 2,2±0,005) и разделяют в двухконусном статическом сепараторе. В первой камере сепаратора осаждаются галитовые хвосты, а во второй – промежуточный продукт. Концентрат вместе с суспензией (относительная плотность 2,12) выходит в сливе из второй камеры.

Все три продукта обогащения поступают на вибрационный грохот, где осуществляется дренирование магнитной суспензии и отмывка суспензоида. Концентрат, отмытый от магнетитовой суспензии, после сушки и дробления до крупности зерен 3 мм поступает на склад в виде готовой продукции. Галитовые хвосты после отмывки суспензии на грохоте направляют в отвал.

Магнетитовая суспензия, отделяемая от продуктов обогащения на вибрационных грохотах, подвергается регенерации и возвращается в цикл.

Регенерацию утяжелителей, применяемых при обогащении руд в тяжелых суспензиях, производят различными методами. Тонко- и среднедисперсный магнетит регенерируют в магнитных сепараторах; крупнодисперсный магнетит, титаножелезные концентраты, пирит – осаждением в поле сил тяжести; барит – флотацией.

Рисунок– Схема двухконусного статического сепаратора для разделения калийных руд в тяжёлых суспензиях.

В рассматриваемой технологической схеме в регенерацию магнетитовой суспензии входят стадии гравитационного обогащения и магнитной сепарации. Процесс регенерации заключается в следующем.Разбавленную суспензию, состоящую из частиц магнетита, руды и глинистого шлама, подают в гидроциклон-классификатор 1. Из него 2/3 магнетита уходит со сливом, который направляют в сгуститель 3. Поскольку частицы магнетита осаждаются значительно быстрее частиц руды и шлама, чистый магнетит собирается в нижней части сгустителя, откуда возвращается в цикл в виде регенерированной суспензии. Более крупные магнитные и немагнитные частицы (+0,15 мм), выходящие в виде пульпы через нижнее отверстие гидроциклона,поступают в два последовательно включенных магнитных сепаратора 2. Магнетит из первого магнитного сепаратора поступает в сгуститель 3. Магнетит, уловленный из пульпы во втором сепараторе, в виде разбавленной суспензии возвращают в начало процесса, а немагнитную фракцию выбрасывают в отвал.

В последние годы делаются попытки заменить гидроциклоны-классификаторы дуговыми ситами, отделяющими частицы до + 0,15 мм. Это сокращает потери магнетита, поскольку уменьшается количество суспензоида, направляемого на магнитные сепараторы.

Рисунок – Схема регенерации магнетитопой суспензии: 1 – гидроциклон; 2 – магнитные сепараторы; 3 – сгуститель

Расход утяжелителя при обогащении руд в тяжелых суспензиях зависит от крупности и шероховатости обогащаемого материала. При обогащении крупных зерен (+ 10 мм) расход магнетита составляет 300—700 г на 1 т руды. Наибольшие потери магнетита приходятся на стадию промывки продуктов обогащения на грохотах. Значительно ниже потери магнетита на стадии регенерации суспензии в магнитных сепараторах.

Для приготовления суспензии в рассматриваемой технологической схеме применяют магнитный порошок с максимальной крупностью зерен 0,2 мм. Содержание фракции – 50 μ. составляет 50%. Средняя плотность рабочей магнетитовой суспензии, подаваемой в сепараторы,– 2,2 г/см3, а вязкость – 8—10 спз.

Плотность магнетитовой суспензии регулируют автоматически с помощью пьезометрического плотномера. Точность регулирования плотности равна ±0,005, что считается вполне удовлетворительным для этих целей.

В процессе работы магнетитовая суспензия загрязняется не­растворимым остатком, поэтому изменяется ее вязкость и ухудшается эффективность разделения. Для сохранения постоянной вязкости некоторую часть оборотной суспензии периодически направляют на магнитную сепарацию и обесшламливание.

Статический сепаратор, применяемый для обогащения руды, изготовлен из листовой стали и не футерован. Бак-мешалка для рабочей суспензии футерован керамической плиткой. Трубопроводы для транспортировки пульп, содержащих магнетит, гуммированы. Считают, что при использовании ферросилиция в качестве суспензоида показатели при разделении (более низкая вязкость рабочей суспензии) более высокие, однако он не применяется из экономических соображений.

Анализируя показатели рассмотренной схемы, прежде всего необходимо обратить внимание, что содержание хлористого калия в концентрате сравнительно невысокое. Это и понятно, так как проводится обогащение крупнозернистого продукта, в то время как преимущественное раскрытие калийных руд осуществляется при дроблении до зерен крупностью менее 2–5 мм. По тем же причинам содержание хлористого калия в хвостах, получаемых обогащением сильвинита в поле сил тяжести, в 2,5–3,5 раза выше, чем в хвостах, получаемых при флотационном методе обогащения.

Таблица характеристика продуктов, полученных обогащением сильвинита в тяжёлых суспензиях, %

Продукт	Выход	КСl
содержание	извлечение
Концентрат		65,3	63,6
Промежуточный продукт		14,4	27,5
Хвосты		6,8	7,8
Потери		23,0	1,1
Исходный класс –30 +4 мм		24,6	100,0

В Советском Союзе (ИОНХ АН БССР) исследуются возможности обогащения отечественных сильвинитовых руд гравитационным методом. С этой целью в лабораторных условиях было проведено разделение калийных руд Старобинского и Верхнекамского месторождений различной крупности в тяжелых жидкостях Оказалось, что в случае разделения руды на два продукта удаляется до 37% пустой породы, в результате чего облагороженный продукт содержит до 50% КСl вместо 18% в исходной руде.

Рисунок– Зависимомть степени раскрытия сильвинита от размера зёрен измельчаемой руды.

Метод гравитационного обогащения в поле сил тяжести обладает целым рядом достоинств. Он сравнительно прост, позволяет перерабатывать часть руды при более крупном дроблении, что снижает расход электроэнергии на измельчение, а также расход флотореагентов при последующем обогащении облагороженных продуктов флотационным методом. Вместе с тем этот метод имеет и некоторые недостатки: увеличиваются потери хлористого калия с галитовыми хвостами, содержание хлористого калия в концентрате в лучшем случае составляет 65—70%.

Так как калийная промышленность Советского Союза должна переходить на производство концентрированных удобрений, метод гравитационного обогащения в поле сил тяжести может быть перспективным для облагораживания бедных калийных руд с высоким содержанием нерастворимого остатка. Полученный при этом концентрат необходимо подвергать дополнительному обогащению, например флотационным методом.

Следует отметить, что гравитационным обогащением можно получить и высококонцентрированные калийные удобрения. Для этого необходимо разделять калийные руды с таким размером частиц, когда достигается более полное раскрытие минералов (т. е. измельчать руду до 5 мм и ниже). Но разделение мелкоизмельченной руды может быть эффективным лишь в поле центробежных сил в гидроциклоне.

В ИОНХ АН БССР и во ВНИИГе были проведены работы по выявлению возможности обогащения мелкозернистых калийных руд в среде тяжелой суспензии в гидроциклоне.

Предварительно в лабораторных условиях было проведено разделение в тяжелых жидкостях калийных руд Верхнекамского и Старобинского месторождений крупностью –5 +1 мм (см. табл. 26). При гравитационном разделении калийной руды крупностью менее 5 мм на три продукта можно отделить до 43% отвальных хвостов, не подвергая их дальнейшим операциям обогащения, а также получить часть продукта в виде концентрированного крупнозернистого калийного удобрения. Полученный при этом промежуточный продукт вместе с продуктом класса менее 0,5 мм следует направить на обогащение флотацией.

Таблица характеристика продуктов, полученных разделением калийной руды в тяжёлых жидкостях, %

Кол-во продуктов	Продукт	Выход от руды	Содержание КСl	Извлечение КСl	Содержание н.о.
от класса	от руды
Старобинское месторождение. Крупность руды от –30 до +3 мм
	Исходная руда	55,16	18,43	100,0	47,08	4,60
Концентрат	17,71	50,47	87,89	41,37	1,70
Хвосты	37,45	3,28	12,11	5,71	5,44
	Концентрат	9,94	69,13	67,58	31,81	2,14
Промежуточный продукт	7,77	26,58	20,31	9,56	1,16
Хвосты	37,45	3.28	12,11	5,71	5,44
Верхнекамское месторождение. Крупность руды –5 до +1 мм
	Исходная руда	55,7	21,4	100,0	49,8	–
Концентрат	12,6	88,4	93,5	46,5	–
Хвосты	43,1	1,8	6,5	3,3	–
	Концентрат	9,5	94,2	74,8	37,3	–
Промежуточный продукт	3.1	70.7	18,5	9,2	–
Хвосты	43.1	1.8	6,7	3,3	–

В ИОНХ АН БССР изучено влияние различных условий ведения процесса на обогащение сильвинитов в гидроциклоне и получены некоторые закономерности их разделения, позволяющие наметить важнейшие узлы технологической схемы гравитационного обогащения мелкозернистой руды.

Опыты по обогащению сильвинитовой руды, проведенные на лабораторной установке с диаметром гидроциклона 80 мм, показали, что эффективность сепарации зависит от геометрических параметров гидроциклона (диаметра и высоты цилиндрической части, диаметров входного, верхнего и нижнего сливных отверстий), давления питания, вязкости и плотности среды, крупности обогащаемых зерен и частиц утяжелителя, отношения между твердой и жидкой фазой.

Большое влияние на разделение сильвинитовой руды в гидроциклоне оказывают свойства тяжелой суспензии. Крупность применяемого суспензоида – один из существенных факторов, влияющих на эффективность разделения. Применение мелкого утяжелителя более всего благоприятствует созданию стабильной среды и в результате этого наиболее эффективному обогащению. С увеличением крупности применяемого утяжелителя эффективность разделения руды в гидроциклоне снижается и при содержании до 20% фракции – 0,05 мм процесс разделения руды при любых плотностях тяжелой суспензии нарушается.

Ниже приведен гранулометрический состав магнетита, наиболее благоприятный для обогащения калийных руд в тяжелых суспензиях.

Гранулометрический состав магнетита, применяемого для обогащения в тяжёлых суспензиях калийных руд

Класс крупности, мм	+0,150	–0,150	–0,074	–0,050	–0,030	–0,020	–0,010
	+0,074	+0,050	+0,030	+0,020	+0,010
Содержание класса. %	3,0	24,2	30,6	33,1	7,9	0,9	0,3

На показатели обогащения большое влияние оказывает также степень ошламления суспензии содержащимися в руде глинистыми породами. Постепенное ошламление суспензии требует снижения плотности тяжелой суспензии для оптимального обогащения руды. Поэтому вязкость суспензии, изменяющаяся вследствие ее ошламления, должна автоматически регулироваться в контакте с плотностью тяжелой суспензии. Для того чтобы суспензия при непрерывном ошламлении сохраняла свои сепарационные свойства, необходимо определенную часть ее выводить на регенерацию (см. рис. 60).

Опыты, проведенные с сильвинитом Старобинского месторождения, показали, что в результате однократного обогащения в гидроциклоне при оптимальных параметрах руды класса –5 +0,5 мм с исходным содержанием 21,3% КС1 и 10,5% н. о. получается концентрат (82% КС1) и хвосты (3,4% КС1). Если исходную сильвинитовую руду разделить на 3 продукта путем двукратного ее обогащения в гидроциклоне, качество концентратов повысится, а потери хлористого калия в отвальных хвостах уменьшатся.

Для того чтобы процесс гравитационного обогащения сильвинитовой руды в гидроциклоне протекал устойчиво и при оптимальных условиях, необходимо, чтобы разность между плотностью суспензии и плотностью разделения была небольшой, изменение плотности тяжелой суспензии не превышало ±0,03 г/см3, магнетит был тонкоизмельченным, а тяжелая суспензия имела постоянную вязкость и степень ошламления.

Для соблюдения этих условий необходимо, чтобы регулирование плотности, вязкости и уровней тяжелой суспензии осуществлялось автоматически, причем с высокой точностью и надежностью.

Электросепарация калийных руд.

Обогащение руд электростатическим методом осуществляется за счет образования на поверхности частиц разделяемого материала зарядов разного знака. Электростатические заряды на поверхности частиц образуются в результате соприкосновения с электропроводящими электродами, ионизированными газами или свободными электронами.

На частицах солей возникновение зарядов возможно при их контактном трении, для чего необходимо наличие хотя бы двух различных по природе частиц.

Согласно правилу Коэна, частицы с большей диэлектрической постоянной заряжаются положительно, с меньшей – отрицательно. Следовательно, в сильвините частицы NaCl будут заряжаться положительно (диэлектрическая постоянная равна –6,0), а частицы КС1 – отрицательно (диэлектрическая постоянная равна –4,8).

Исследованиями, проведенными в США, ФРГ и в Советском Союзе (ГИГХС, ИОНХ АН БССР, ВНИИГ), было показано, что эффективность электростатического разделения сильвинитовых руд зависит от конструкции сепаратора, напряженности поля, состава руды и ее гранулометрического состава, режима предварительной термообработки, относительной влажности воздуха и других факторов.

Сепаратор для электростатического обогащения сильвинитовых руд представляет башню с двумя подвешенными на изоляторах пластинчатыми электродами различной полярности (рисунок). Расстояние между электродами – 150–300 мм, высота электродов – 2400–2800 мм. На электроды подают постоянный ток напряжением 75–90 кв, создающий горизонтальное электрическое поле напряженностью 2–6 кв/см.

Рисунок – Электростатический сепаратор для лабораторных опытов: 1 – питатель; 2 – направляющий желоб; 3 – положительный и отрицательный электроды; 4 – сборник.

Эффективность сепарации зависит от шкалы классификации и крупности обогащаемого сильвинита. Максимальная крупность зерен при электростатическом обогащении не должна превышать 2 мм. В промышленных условиях достаточно осуществлять разделение исходной руды на два класса: –2 +0,5 мм и –0,5 +0,06 мм, причем электросепарацию крупного класса проводить при напряженности поля 5 кв/см, а мелкого – при напряженности поля 2–3 кв/см.

Для успешного обогащения сильвинитовых руд электростатическим методом необходимо выбрать оптимальный режим термообработки (нагревание и охлаждение сильвинита) в определенном диапазоне температур. Проведенными исследованиями установлено, что сильвинитовую руду крупностью –2 +0,5 мм перед обогащением необходимо нагревать до 500°С, а крупностью –0,5 + 0,06 мм – до 400°С. Кроме того, в процессе нагревания и при последующем охлаждении руду следует тщательно перемешивать. Оптимальная температура сильвинита, поступающего в электросепаратор, 110–150°С. Если в обогащаемой руде содержание глинистых частиц повышено, температуру предварительного нагревания необходимо увеличивать.

При электростатическом обогащении значительную роль играет относительная влажность воздуха: чем она меньше, тем лучше результаты разделения. При относительной влажности воздуха более 55% показатели разделения резко ухудшаются.

Процесс обогащения сильвинитовой руды электростатическим методом может вестись в одну и более стадий, без промежуточной термообработки разделяемых материалов, а также и с нею.

Проведенные в США полупромышленные испытания показали, что при электростатическом обогащении в одну стадию можно получить концентрат с содержанием 87% КСl, а при обогащении в несколько стадий – концентрат с содержанием 89—95% КCl. При этом было установлено, что если сильвинитовые руды содержат глинистые шламы, их необходимо предварительно промывать органическими веществами. Это значительно осложняет техноло­гию и повышает стоимость готового продукта.

Опыты по электростатическому обогащению сильвинитов Верхнекамского и Старобинского месторождений показали, что наилучшие результаты могут быть получены при переработке малоглинистых руд по следующей схеме.

Исходную сильвинитовую руду измельчают до –2 мм и после термообработки классифицируют на два класса: –2 +0,5 мм и менее 0,5 мм. Каждый класс обогащают по аналогичной схеме с двумя перечистками концентрата. Перед последней перечисткой проводится дополнительная термообработка продукта. Промежуточные продукты обоих классов объединяют и возвращают в голову процесса.

В результате обогащения может быть получен крупнозернистый концентрат (– 2 +0,5 мм), содержащий до 92% КCl (степень извлечения КCl 52–55%), и мелкозернистый концентрат с содержанием 82,5% КCl (степень извлечения КCl 28–30% от исходной руды). Общее извлечение КCl в концентрат составляет 80—83%.

Расход электроэнергии на электростатическую сепарацию калийных руд весьма незначителен, так как энергетические затраты приходятся в основном только на предварительную термообработку руды.

Опыты по обогащению сильвинита электродинамическим методом были проведены на рудах Карлсбадского месторождения. Измельченный сильвинит после нагревания до 150°С обрабатывали смесью аминов (80–120 г/т) и одноатомным вторичным спиртом (200–300 г/т).

Благодаря селективной адсорбции этих веществ на хлористом натрии и хлористом калии после такой обработки возникает существенное различие в электропроводности этих составляющих сильвинитовой руды. Обогащаемую руду после обработки реагентами пропускают через ионизированное электростатическое поле и затем разделяют в коронно-барабанном сепараторе.

Работы, проведенные в СССР, США, ГДР и ФРГ, показывают, что электросепарация может эффективно применяться для обогащения некоторых видов калийных руд.

Методу электросепарации свойственны такие преимущества, как малая энергоемкость, простота устройства аппаратов, отсутствие необходимости в тонком измельчении руды. Кроме того, обогащение по этому методу не требует использования насыщенных растворов солей, что устраняет проблемы, связанные с коррозией аппаратуры и регенерацией оборотных растворов, а также исключает необходимость сушки готового продукта.

Селективное дробление сильвинитовых руд термическим методом.

Работами ИОНХ АН БССР установлено, что при нагревании крупнокристаллической сильвинитовой руды до 300–400°С происходит разрушение галитовой породы до моно- и полиминеральных зерен менее 5 мм, в то время как гранулометрический состав кусков сильвинита, богатых хлористым калием, остается практически без изменений. Последующее сухое грохочение термически обработанного материала позволяет сконцентрировать в одном из продуктов содержащийся в руде хлористый калий.

Было установлено, что на эффект термического разрушения галита оказывают влияние примеси, содержащиеся в солевых минералах в виде микровключенных рапы и газов и накопившихся в период кристаллизации солей в природных условиях.

При нагревании давление паров воды, микровключенной в галите, резко возрастает и при определенной температуре, когда давление превысит прочность кристалла, происходит его разрушение. Максимальное давление паров воды в системе NaCl (насыщенный раствор) – пар находится при 600°С и составляет 388,7 атм, а в системе КС1 (насыщенный раствор) – пар находится при 550°С и составляет 223,7 атм. Было найдено, что при нагревании галита из него выделяется существенно больше водяных паров и газов, чем из сильвинита, что и вызывает их селективное разрушение при термической обработке.Содержание КС1 в крупном классе (более 50 мм) после термообработки по сравнению с исходной рудой увеличивается почти в 2 раза, а содержание КCl в мелких классах снижается до 5–6%.

Опыты по термическому разрушению показали, что строение сильвинитовых руд оказывает существенное влияние на эффективность дробления. Так, сильвинит, вкрапленный в галит в виде отдельных редких зерен, при термической обработке породы разрушается и попадает в мелкий класс. При значительном содержании в галите примесей карбонатно-глинистого вещества полного разрушения галитовой породы не происходит.

Таблица количество влаги (г/кг) и газов (см³/кг), выделяющихся при нагревании галита и сильвинита.

Температура, ºС	Галит	Сильвинит
влага	газы	влага	газы
	2,67	51,8	1,16	0,0
	3,03	84,1	1,51	0,0
	3,74	330,2	1,63	32,3
	4,05	576,3	1,69	51,8

Таблица результаты термического разрушения сильвинитовой руды

Верхнекамского месторождения (t=450ºС), %

Крупность после термообработки, мм	Выход класса	Содержание КСl	Извлечение КСl	Содержание NaCl
	+50	38,9	55,2	72,3	42,8
–50	+10	12,7	30,4	12,7	66,6
–10	+5	8,7	13,0	3,6	85,0
–5	+3	8,1	13,4	3,5	84,6
–3	+2	9,7	9,8	3,2	88,2
–2	+1	13,6	7,2	3,3	90,8
–1	+0,5	4,1	6,2	0,9	91,8
–0,5		4,3	4,2	0,6	93,8

Проведенные лабораторные и укрупненные опыты по термическому разрушению сильвинитовой руды позволяют предположить о возможном использовании рассматриваемого явления для разработки сухого метода обогащения сильвинитовых руд. Вероятно, особенно перспективным он может оказаться в сочетании с разрабатываемым в настоящее время электростатическим методом обогащения сильвинитовых руд, при котором для сепарации требуется предварительное нагревание руды до 400–500°С.

Дата добавления: 2014-01-11