浮选柱在氯化钾生产过程中的应用研究*

王广乐，李文珍，陈延峰，王生清

（1.青海民族大学，青海西宁810007；2.格尔木藏格钾肥有限公司）

钾资源可分为可溶性钾资源和不可溶性固体钾资源［1］。生产氯化钾的原料主要是光卤石矿、钾石盐矿和混合盐矿等可溶性地表地下固体钾矿［2］。中国察尔汗盐湖地区钾资源储量丰富，氯化钾的生产过程是先将卤水引入光卤水池晒成光卤石，再将光卤石溶解通过特定的方法加工成氯化钾。目前中国生产氯化钾的主要方法有反浮选-冷结晶法、冷分解-正浮选法、热溶重结晶法、冷结晶-正浮选法等［3］。然而，伴随着钾肥产能的逐年增大，钾矿资源的品位则随之下降，中国可溶性钾矿资源日趋匮乏［4］。浮选柱广泛应用于矿产资源的开发利用［5-8］，但将其应用于钾肥生产的报道较少。笔者选用青海藏格钾肥股份有限公司某车间的生产矿样，采用CPT浮选柱对生产矿样做了浮选实验，研究了给矿速度、冲洗水流量、空气流速等参数对KCl品位和KCl回收率影响。在上述实验的基础上做了开路实验，并将实验结果与浮选机做了对比，为浮选柱应用于生产实践提供了指导。充气和搅拌的充气式浮选机。CPT浮选柱中的流体采用逆流接触（示意图见图1），整个柱体可分为2个部分：捕收区和精选区［5］。其工作过程：先在矿浆中加入一定量的浮选药剂并搅拌均匀，由距浮选柱中上部的给矿装置将矿浆加入浮选柱，通过柱底部附近安装的气体分散器，将气体从柱底部鼓入，在柱体内形成大量细小气泡［6］。矿粒自上而下流动，气泡自下而上流动。在逆向流动过程中，上升的气泡与下降的矿粒相互接触，疏水性矿粒被含药剂的气泡捕获。负载有矿物颗粒的气泡继续上升，在柱体顶部聚

图1 CPT浮选柱设备示意图

1 CPT浮选柱的工作原理

浮选柱是将压缩空气透过多孔介质对矿浆进行集成具有一定厚度的矿化泡沫层。这时，对泡沫层用水清洗，使附着在泡沫层中的矿石颗粒从泡沫层中脱落，从而获得更高品位的精矿［7-8］。

2 实验方法

2.1 实验试剂

浮选给料样品来自厂区一车间四系列粗选浮选机的泡沫产品，由于在浮选机浮选过程中已添加药剂，故实验中无需再添加药剂；冲洗水选自生产线上饱和精钾母液。精钾母液主要成分见表1。

表1 精钾母液主要成分 %

2.2 实验设备

实验采用高3 m、直径约为75 mm的浮选柱，该浮选柱采用无级变速调整给矿量和排矿量，采用在线监测，手动控制淋洗水和供风；采用HRS800-N型PID回路控制器自动控制液位。其他主要仪器：WT600-3J型蠕动泵、TJ8型气动搅拌机、101-2型恒温干燥箱、SKA型循环水式多用真空泵。

2.3 实验步骤

首先，取车间经过结晶器后的粗选泡沫，用浮选柱进行粗选实验，研究给矿速度、空气流速、冲洗水流量等参数对氯化钾品位和回收率的影响，以确认影响浮选过程的最佳参数。其次，用浮选柱进行一粗选二精选开路实验，考察每个浮选过程氯化钾品位和回收率的变化，实验流程见图2。最后，将浮选柱开路实验结果与车间数据做对比分析。

图2 浮选柱开路实验流程

3 结果与讨论

实验前启动设备，用淡水彻底清洗浮选柱，防止大颗粒以及上次实验结束时残留的盐堵塞流量计和橡胶管道，保证设备管道通畅；完成实验准备后，先用精钾母液将浮选柱内填充至入料口附近；完成充液后，调节充气量、给矿速度、泡沫层厚度；将车间经过结晶器的粗选泡沫（结晶器给矿品位为27.37%，出结晶器泡沫品位为45.58%）按照一定的给矿速度加入浮选柱，完成以上步骤之后，观察浮选柱内出现泡沫，按照实验要求开始加冲洗水；待实验过程参数平稳，取精矿、尾矿测品位。

3.1 给矿速度对氯化钾品位和回收率的影响

以车间粗选泡沫为原料，当冲洗水流量为300 mL/min、空气流速为 1 L/min、泡沫层厚度为300 mm 时，分别研究了给矿速度（500、600、700、800、900 mL/min）对氯化钾品位和回收率的影响。结果见图3。从图3可知，随着给矿速度不断加快，氯化钾的品位和回收率均呈先增大后减小的趋势。当给矿速度为600 mL/min时，氯化钾的品位达到最大，为73.26%，氯化钾品位提升了27.8%，此时氯化钾的回收率为97.67%。给矿速度继续加快，上升的气泡与下降矿粒逆流接触的时间减少，药剂的捕集效果下降，致使氯化钾的的品位和回收率有所降低。综合考虑，实验选择适宜的给矿速度为600 mL/min。

图3 给矿速度对氯化钾品位和回收率的影响

3.2 空气流速对氯化钾品位和回收率的影响

图4 空气流速对氯化钾品位和回收率的影响

以车间粗选泡沫为原料，给矿速度为600mL/min、冲洗水流量为600 mL/min、泡沫层厚度为300 mm时，考察了空气流速（1、1.5、2、2.5、3 L/min）对氯化钾品位和回收率的影响。结果见图4。从图4可见，随着空气流速的增加，氯化钾的品位逐渐降低，这可能是空气流速增大过程中，缩短了矿粒的停留时间以及气泡和矿粒接触的时间，从而导致浮选效果变差。此外，随着空气流速增加，而氯化钾的回收率呈先升高后降低的趋势。综合考虑，实验选择适宜的空气流速为1 L/min。

3.3 冲洗水流量对氯化钾品位和回收率的影响

以车间粗选泡沫为原料，给矿速度为600mL/min、空气流速为1 L/min、泡沫层厚度为300 mm时，考察了冲洗水流量（300、400、500、600、700 mL/min）对氯化钾品位和回收率的影响。结果见图5。从图5可以看出，随着冲洗水流量的增加，氯化钾品位呈先增加后减少的趋势，当冲洗水流量为600 mL/min时，氯化钾的品位最高，达到73.38%。冲洗水流量太大会使泡沫破裂，并将气泡中的矿石冲回底流，从而降低氯化钾回收的品位；而冲洗水流量太小，又无法及时洗出泡沫层中的矿粒。从图5还可见，氯化钾的回收率随着冲洗水流量的增加呈降低趋势。综合考虑，实验选择适宜的冲洗水流量为600 mL/min。

图5 冲洗水流量对氯化钾品位和回收率的影响

3.4 浮选柱开路实验

根据以上研究结果，确定较佳的工艺条件：给矿速度为600 mL/min、冲洗水流量为600 mL/min、空气流速为1 L/min，按照图2所示流程进行浮选柱开路实验，做5次平行实验取平均值，并采集同时期车间浮选机数据，结果见表3。由表3可知，通过一粗选二精选，氯化钾的品位从45.58%提升至79.06%，比车间浮选机的二次精选的氯化钾品位高13.29%。考虑浮选柱入料品位较高，浮选柱粗选后的精矿品位为59.46%，而浮选机精矿品位只有53.80%，浮选柱的浮选效果优于浮选机。浮选柱的尾矿品位较高，最高达到8.87%，为充分回收这部分氯化钾，后续实验中考虑扫选，进一步回收氯化钾。

表3 浮选柱开路实验结果和浮选机浮选数据 %

4 结论

本文选取某公司车间的生产矿样，采用CPT浮选柱对矿样做了浮选实验，并考察了给矿速度、空气流速、冲洗水流量等参数对氯化钾品位和回收率的影响，得到最佳工艺参数。采用一粗选二精选，用浮选柱进行开路实验，并与车间数据做了对比，发现浮选柱的浮选效率优于浮选机的效率，但是浮选柱的尾矿品位较高，其中的氯化钾需要进一步回收利用。

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