水力旋流器在氯化钾生产中应用的可行性研究

鲁炳文，刘绍男

(青海盐湖工业股份有限公司 青海格尔木 816000)

在氯化钾生产过程中，矿浆的浓度和质量控制直接影响到氯化钾产品的产量、质量及成本，是氯化钾生产中重要的控制指标之一。控制矿浆浓度的传统方法是采用浓密机对矿浆进行浓缩并去除杂质，但浓密机占地面积大、设备投资高、维护成本也相对较高。为此，验证了水力旋流器在氯化钾生产中应用的可行性，以期采用水力旋流器取代或缩减浓密机等大型传统设备，达到进一步优化生产工艺的目的。

1 水力旋流器简介

水力旋流器是一种利用离心力作用的分级设备，按矿浆进入旋流室旋转方向的不同，可分为左旋和右旋2种结构形式。与其他分级设备相比，水力旋流器具有结构简单、无运动部件、体积和占地面积小、单位面积处理能力大、操作维护方便、生产成本较低等特点。水力旋流器不但有良好的分级效果，用于细粒物料选别前脱泥或矿浆的浓缩也是很有效的，且可以并联成组以提高处理能力。水力旋流器结构及部件如图1所示。

图1 水力旋流器结构及部件

试验用设备包括4台水力旋流器、溢流弯管、溢流嘴、PU沉砂嘴、渣浆泵、配套电机、阀门、搅拌器、变频器、流量计、压力表等。矿浆以一定压力进入水力旋流器后，在容器内作旋转运动并产生极大的离心力，矿浆中的粗颗粒被抛向容器壁随螺旋线下降流下降，并由排沙嘴排出；细颗粒与水一起在椎体中心形成上升的螺旋流，经溢流管排出。

2 反浮选-冷结晶氯化钾生产工艺简述

反浮选-冷结晶氯化钾生产工艺流程如图2所示。

图2 反浮选-冷结晶氯化钾生产工艺流程

水采船在水采光卤池中采收的矿浆经管道输送至原矿浓密机进行浓缩，浓缩后的底流进入调浆罐；矿浆在调浆罐中配入适量的药剂充分搅拌后进入浮选机，以排除光卤石矿浆中的氯化钠；浮选底流矿浆在低钠浓密机中浓缩后送至低钠带式过滤机进行固液分离，得到的低钠光卤石滤饼经皮带输送机送至结晶器，经搅拌后进行分解、结晶；在结晶器中得到的氯化钾结晶随底流排出，经管道输送至振动筛，筛上物大颗粒盐送至尾盐池，筛下物进入粗钾浓密机进行浓缩；浓缩后的粗钾矿浆经管道输送至粗钾带式过滤机进行固液分离，粗钾滤饼通过再浆洗涤得到的精钾经离心机脱水后进入干燥系统干燥，干燥后的成品进入包装系统进行包装。

3 试验过程

水力旋流器在氯化钾生产中应用的工作原理是利用氯化钾与杂质(氯化钠、氯化钙、硫酸钙、氢氧化钠等)在结晶粒度上的差异，通过分级浓缩以提高氯化钾矿浆的浓度，同时除去矿浆中细粒杂质。

试验步骤：①在一定压力下测定低钠光卤石矿浆、粗钾矿浆、水采光卤石矿浆进入旋流器的底流浓度；②根据水力旋流器的底流浓度，适当调节压力，更换溢流嘴、沉砂嘴型号，重新按照试验步骤①进行测定，直至底流浓度满足要求；③在要求的底流浓度范围内计算底流产率，最终找到浓度与产率的最优值。

4 试验结果与讨论

通过水力旋流器用于低钠光卤石矿浆、粗钾矿浆和水采矿矿浆的试验结果来看，其在浮选底流低钠光卤石矿浆试验中取得了良好的效果(水力旋流器置于图2中A或B或C)。试验结果表明，水力旋流器具有以下优势：

(1) 低钠光卤石矿浆经水力旋流器一次浓缩后，底流质量分数可以达到50%左右，底流产率可以达到70%左右，达到了低钠带式过滤机的进料浓度要求，可直接送至低钠带式过滤机进行脱卤。水力旋流器溢流进入浓密机进行二次浓缩，浓密机底流则返回上述低钠带式过滤机，以提高低钠光卤石矿浆的固相回收率。旋流器溢流进行二次浓缩时，降低了浓密机的负荷，可以减小浓密机的占地面积。

(2) 低钠光卤石矿浆进入水力旋流器的压力为0.20 MPa，固体颗粒有被打散的现象，起到了一定的破碎效果，经筛分后<0.45 mm的颗粒产率达85%以上。水力旋流器底流送至低钠带式过滤机后，提高了其脱卤效率，降低了滤饼水分含量，减少了母液夹带量，有利于后续结晶器的密度控制。

(3) 低钠光卤石矿浆经水力旋流器将固体颗粒破碎后脱卤，出低钠带式过滤机的滤饼粒度变小，进入结晶器后有利于低钠光卤石的分解。

(4) 在试验过程中，对水力旋流器的底流和溢流(表1)进行组分分析，结果水力旋流器底流中的硫酸钙含量小于溢流中的含量，溢流进入浓密机二次浓缩时，硫酸钙随浓密机溢流漂浮排除，具有一定的除钙效果，从而达到除去低钠光卤石中硫酸钙的目的，有利于提高低钠光卤石的质量。

表1 水力旋流器的底流和溢流试验数据

类型1）型号溢流嘴／mm沉沙嘴／mm压力／ＭＰa入料浓度2）／％流量／（m3·h－1）溢流浓度2）／％产率3）／％底流浓度2）／％产率3）／％开路ＶＶ10034300．0623．2714．708．5320．3741．7179．63ＶＶ10034300．0810．3916．704．3633．2633．4266．74ＶＶ10034350．0824．5717．102．992．6230．4897．38ＶＶ10034350．107．7319．702．6328．5534．3271．45ＶＶ16553450．0414．7225．406．086．3216．2893．68ＶＶ16553450．047．5025．402．654．468．2095．54闭路ＶＶ16553450．10ＶＶ16553450．12ＶＶ16553450．14ＶＶ16553450．1623．4540．005．207．9733．6992．0342．501．0532．8444．501．6828．5747．002．0519．00间断ＶＶ10034230．2455．1526．8045．2448．9269．7951．08ＶＶ10034230．2028．2924．301．272．7671．4897．24ＶＶ10034230．2037．6324．7523．8444．7270．7355．28ＶＶ10034230．2020．1624．750．712．5067．6297．50ＶＶ10034230．2051．2724．7543．7859．9468．9140．06

注：1)类型是指此试验中旋流器分别安装在图2所示的A或B或C位置而分为3种类型；

2)浓度是指湿基矿样的质量分数(入料、溢流、底流的实际浓度因其细度不同而有所不同)；

3)产率是指固体产率，考虑到溢流、底流细度的不同，溢流的实际产率较表1数据偏低，底流实际产率较表1数据偏高

在试验过程中也发现，由于水力旋流器安装位置高，对入料口压力有要求，加上浮选底流流量大，浮选底流泵须达到一定的功率才能够满足水力旋流器正常工作的要求。