Получение хлористого калия методом флотации
Способ пенной флотации, основанный на разделении хлоридов калия и натрия, содержащихся в исходной руде, с предварительным выделением глинистого шлама, широко применяется в калийной промышленности. Варианты существующих технологических схем отличаются друг от друга в зависимости от содержания примесей в исходных рудах и от степени их предварительного измельчения, а также температуры процесса.
Флотационное разделение минералов основано на способности смачиваемости его составляющих, в данном процессе хлоридов калия и натрия. В процессе флотации плохо смачиваемые частицы выносятся на поверхность жидкости вместе с пузырьками воздуха.
Флотационное обогащение сильвинитовых руд состоит из следующих операций:
1) дробление и измельчение исходной руды до размеров частиц, обеспечивающих образование механической смеси входящих в состав руды минералов;
2) предварительное удаление глинистого шлама из руды и его подавление (депрессия) в процессе основной флотации;
3) основная флотация с выделением основного продукта (хлорида калия) в пенный продукт и последующей перечисткой полученного концентрата;
4) перечистка глинистого шлама с целью снижения потерь целевого продукта;
5) обезвоживание хвостов, шлама и концентрата методом сгущения и фильтрования, переработка влажного концентрата в целевой продукт (сушка и для мелких фракций — гранулирование). Возврат в систему маточных растворов.
Процессы мокрого размола и флотации проводят в среде солевых растворов, насыщенных водорастворимыми компонентами руды (сильвин и галит), что исключает их потери при производстве и позволяет организовать замкнутый циклический процесс.
С целью интенсификации процесса флотации применяют флотационные реагенты. В соответствии с их назначением реагенты делят на собиратели, обеспечивающие прилипание флотируемых частиц к пузырькам, на пенообразователи и модификаторы (регуляторы), создающие оптимальные условия ведения процесса. Применяют также реагенты, усиливающие действие собирателей (активаторы) и ухудшающие или полностью исключающие флотацию (депрессоры или подавители). Иногда дополнительно вводят реагенты для поддержания рН среды и для других целей. В качестве реагента пенной флотации применяют смесь карбоновых кислот. После перечистной флотации требуется сгущать глинистые шламы и подвергать их противоточной промывке, однако трудности, связанные с разрушением пены, образующейся при шламовой флотации, затрудняют проведение этих операций, что приводит к значительным потерям хлористого калия с жидкой фазой. На некоторых предприятиях переработку руды производят комбинированием флотогравитационного обогащения с пенной флотацией.
В процессе флотации калийных солей наиболее эффективны катионные собиратели – первичные алифатические амины, получаемые из аммиака и нефтепродуктов. Обычно применяют их соли, более растворимые в воде (ацетаты и хлориды), например, гидрохлорид амина.
В процессе флотации реагенты адсорбируются на поверхности сильвина, делая ее несмачиваемой. На кристаллах галита амины адсорбируются менее прочно, чем в сильвине, поэтому поверхность остается гидрофильной. Вследствие этого такие кристаллы не прилипают к пузырькам воздуха и выпадают в осадок, образуя галитовые хвосты.
Процесс флотации сильвина осуществляют без введения пенообразователей, поскольку растворы, насыщенные хлоридом калия и хлоридом натрия, способны легко вспениваться при барботаже воздуха, особенно при участии в нем собирателей. Однако дополнительное введение в систему собирателей способствует повышению дисперсности пузырьков воздуха и устойчивости пены, гидрофобизации поверхности флотируемых частиц минерала.
Схемы флотации сильвинитовых руд отличаются методом обработки глинистых шламов: обогащение с предварительной флотацией глинистых шламов и обогащение с депрессией глинистых шламов, а также степенью их измельчения.
Для повышения степени извлечения калия производят термическую обработкугалитовых хвостов, содержащих некоторое количество сильвина. Для этогогалитовую пульпу нагревают до 60-70°С, при этом твердый КСl растворяется, так какпри повышении температуры раствор становится ненасыщенным КСl. Затем хвостыобезвоживают и удаляют в отвал, а маточный раствор охлаждают в вакуум-кристаллизаторах для выделения из него хлористого калия.
На рис. 15 представлена технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита с предварительной флотацией глинистого шлама, применяемая для переработки руд с невысоким (менее 2,5%) содержанием нерастворимого остатка. Для руд с более высоким содержанием его используются схемы с предварительным механическим обесшламиванием или с отделением шлама путем введения депрессора – карбоксиметилцеллюлозы, способствующего отделению шлама на стадии основной флотации.
Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия извысококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количествошлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 0,90-0,92 дол.ед., аготовыйпродукт содержит 93-95% соли. Степень извлечения может быть повышена, если втехнологической схеме предусмотрена перечистная флотация отделяемогоглинистого шлама для извлечения из него хлорида калия.
Основными аппаратами в процессе получения хлорида калия являются флотационные машины и дуговое (вогнутое) сито.
Флотационная машина механического типа «Механобр-7ВМ» для мелкозернистого типа флотации (рис. 2.8 состоит из нескольких (до 20) металлических камер, соединенных друг с другом. Суспензия в аппарат поступает камеры по трубе 1, через которую под воздействием вращающегося импеллера 6 засасывается воздух благодаря интенсивному механическому перемешиванию. Мелкие пузырьки воздуха вместе с суспензией выбрасываются в камеру, где к ним прилипают гидрофобные частицы сильвина, и всплывают на поверхность, образуя слой минерализованной пены. Образующаяся пена лопастями пеногонов 4 сгребается в общий желоб 5. Оставшиеся в суспензии гидрофильные частицы пуды (галитовые хвосты) последовательно проходят все камеры и выводятся через сливное отверстие на дальнейшую переработку.
Флотационная машина с кипящим слоем (рис. 2.9) состоит из 6-12 камер. Число камер зависит от их объема. Суспензия подается в наклонную решетку 1, имеющую живое сечение 25-30 %, равномерно распределяется по все ширине камеры 3 и поступает в зону повышенной аэрации, создаваемой аэролифтом 12. Часть сильвина флотируется в пенный продукт. Несфлотированные частицы передвигаются по наклонной беспровальной решетке 1, периодически перемешиваются восходящими аэрированными потоками суспензии, обеспечивающими дополнительную флотацию сильвина. Честь несфлотированногоматерила поступает на горизонтальную решетку 6 (живое сечение 15-20 %), на котором под действием аэрированных потоков, подаваемых импеллером 11, создается кипящий слой, из которого дефлотируются частицы полезного минерала. Хвосты флотации выводятся через патрубок 7. В флотационной машине кипящего слоя имеются два контура циркуляции и аэрирования суспензии. Один создается работой аэролифта под воздействием сжатого воздуха, другой – импеллером 11 и диспергирующим устройством 9 в виде полого усеченного конуса с рифленой гофрированной или ребристой поверхностью.
В процессах флотации крупнозернистого сильвина применяют также и машины пенной сепарации ФПС-16. Пенной флотацией называют процесс подачи обработанной реагентами суспензии сверху на пенный слой. При этом гидрофобные частицы минерала задерживаются пеной, а гидрофильные увлекаются жидкостью, поступающей с суспензией сверху и с воздушными пузырьками снизу.
Машина ФПС-16 (рис. 2.10) представляет собой пирамидальную камеру 1 с вершиной в нижней части. Суспензия поступает на пенный слой, образуемый в результате подачи сжатого воздуха через резиновые трубчатые аэраторы, которые расположены в два ряда на расстоянии 18-20 мм друг от друга. Число перфораций в трубах – до 60 отверстий на 1 см 2 , избыточное давление воздуха 1,18·10 5 Па, расход воздуха до 2 см 3 /мин. При этом гидрофобные частицы остаются в пенном слое и удаляются через сливной порог 6, а нефлотированные частицы опускаются вниз и выгружаются через разгрузочное устройство 8, оборудованное шланговым затвором, в виде черновых хвостов, которые подвергаются дальнейшей обработке. Производительность двухсекционной машины ФПС-16 при крупности кусков до 3 мм составляет 100т/час калийной руды.
Дуговое (вогнутое) сито (рис. 2.11) применяют в процессах обезвоживания и классификации мелких частиц. Вогнутая поверхность сита с радиусом кривизны 1,50 и 0,55 м (соответственно площади просеивания 2,0 и 0,95 м 2 ) образуется металлическими колосниками 4, поставленными на ребро. Размер щели регулируется расстоянием между колосниками. Просеиваемый материал движется поперек установленных колосников со скоростью до 3 м/с. При большой скорости движения в щель проходят лишь частицы размером в 1,5-2 раза меньше ширины щели. Удельная производительность сит на 1 м 2 рабочей поверхности составляет 200-250 м 3 /ч суспензии.
Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 380 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник
Производство хлористого калия флотационным методом. Стадии шламовой флотации
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Декабря 2014 в 19:52, реферат
Описание работы
Хлори́д ка́лия — химическое соединение KCl, калиевая соль соляной кислоты. Белое кристаллическое вещество без запаха. Относится к структурному типу NaCl. В природе встречается в виде минералов сильвина и карналлита, а также входит в состав сильвинита. В лабораторных условиях хлорид калия можно получить взаимодействием гидроксида калия с соляной кислотой: KOH + HCl → KCl + H2O.
Содержание работы
Введение………………………………………………………………………….3
Физико-химические основы процесса…………………………………4-9
Описание технологической схемы……………………………………..10
Описание технологического процесса……………………………….10-13
Описание основного аппарата……………………………………….13-15
Отходы производства и способы их утилизации………………….17-18
Экономическая целесообразность проекта
Рынки сбыта………………………………….………………………..18-21
Литература……………………………………………………………………..22
Файлы: 1 файл
Реферат Обогащение.docx
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
РЕФЕРАТ
по курсу «Обогащение полезных ископаемых»
« Производство хлористого калия флотационным методом. Стадии шламовой флотации»
Березники 2012 год
- Физико-химические основы процесса…………………………………4-9
- Описание технологической схемы……………………………………..10
- Описание технологического процесса……………………………….10-13
- Описание основного аппарата……………………………………….13-15
- Отходы производства и способы их утилизации………………….17-18
- Экономическая целесообразность проекта
Хлори́д ка́лия — химическое соединение KCl, калиевая соль соляной кислоты. Белое кристаллическое вещество без запаха. Относится к структурному типу NaCl. В природе встречается в виде минералов сильвина и карналлита, а также входит в состав сильвинита. В лабораторных условиях хлорид калия можно получить взаимодействием гидроксида калия с соляной кислотой: KOH + HCl → KCl + H2O.
Хлорид калия получают из сильвинита методами галургии и флотации. Галургический метод основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость хлорида натрия почти не меняется, а растворимость хлорида калия резко возрастает. На холоде готовится насыщенный раствор обеих солей, затем он нагревается, и сильвинит обрабатывается полученным раствором. В процессе обработки раствор дополнительно насыщается хлоридом калия, а часть хлорида натрия вытесняется из раствора, выпадает в осадок и отделяется фильтрованием. Кристаллы отделятся на центрифугах и сушатся, а маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита.
Флотационный метод заключается в разделении минералов измельченной руды на основе различной их способности удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде.
- Физико-химические основы процесса
Хлористый калий является концентрированным калийным удобрением. Представляет собой белое кристаллическое вещество и легко растворяется в воде. Содержание питательного вещества K2O находится на уровне 52-62%. Хлористый калий применяют на любых почвах как основное удобрение. Особенно эффективно при использовании под корнеплоды, картофель, подсолнечник, плодовые и др. культуры. На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Калийные удобрения, как правило, применяются в комплексе с азотными и фосфорными удобрениями.
Помимо увеличения урожайности, калийные удобрения повышают качественные характеристики выращиваемой продукции: это проявляется в повышении сопротивляемости растений к заболеваниям, повышении стойкости плодов при хранении и транспортировке, а также улучшении их вкусовых и эстетических качеств.
Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.
Плотность 1.984 г/см³, Температура плавления 776 °C, Температура кипения 1407 °C, Растворимость в воде при 0 °C 28.1 г/100 мл, Растворимость в воде при 20 °C 34.0 г/100 мл
Хлорид калия является наиболее распространённым калийным удобрением. Согласно ГОСТ 4568-95[1] 1-й сорт содержит не менее 60% К2О, 2-й сорт — не менее 58% К2О и воды не более 0,5%.
[1]Калий хлористый. Технические условия
Применяется для производства гидроксида калия методом электролиза. Иногда применяется в качестве добавки (E508) к поваренной соли (так называемая «соль с пониженным содержанием натрия»).
Калий хлористый применяют как удобрение в сельском хозяйстве и в розничной торговле, а также для промышленности при производстве химических продуктов и других целей: производства заменителей кожи, синтетического каучука, хлебопекарных и кормовых дрожжей, лечебно-профилактической соли.
Флотация — процесс разделения мелких твёрдых частиц, основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных частиц. При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности.
Флотация — один из методов обогащения, основанный на различии способности минералов удерживаться на межфазовой поверхности, обусловленный различием удельных поверхностных энергиях.
Флотация — один из основных методов обогащения полезных ископаемых, применяется также для очистки воды от органических веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. В зависимости от характера и способа образования межфазных границ, на которых происходит закрепление разделяемых компонентов различают несколько видов флотации.
Первой была предложена масляная флотация, на которую В. Хайнсу в 1860 году был выдан патент. При перемешивании измельченной руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода осаждается. В России масляная флотация графита была осуществлена в 1904 году в Мариуполе.
Способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована А. Нибелиусом и Маквистеном для создания аппаратов плёночной флотации, в процессе которой из тонкого слоя измельченной руды, находящегося на поверхности потока воды, выпадают гидрофильные частицы.
Увеличение объёмов и расширение области применения флотации связано с пенной флотацией, при которой обработанные реагентами частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный слой, устойчивость которого регулируется добавлением пенообразователей. Для образования пузырьков предлагались различные методы: образование углекислого газа за счёт химической реакции, выделение газа из раствора при понижении давления — вакуумная флотация, энергичное перемешивание пульпы, пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия.
Для проведения пенной флотации производят измельчение руды до крупности 0,5-1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с небольшой плотностью и до 0,1-0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотационные машины. Образование флотационных агрегатов происходит при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора. На флотацию влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы, температура, плотность пульпы. На основе изучения минералого-петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему флотации, реагентный режим и степень измельчения, которые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего флотацией разделяются зёрна размером 0,1-0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мкм ухудшают флотацию более крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфическими реагентами. Крупные частицы при флотации отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для флотации крупных частиц в СССР были разработаны способы пенной сепарации, при которых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости. Это — гораздо более производительные процессы, чем масляная и плёночная флотации.
Для очистки воды, а также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 1950-х годах был разработан метод ионной флотации, перспективный для переработки промышленных стоков, минерализованных подземных термальных и шахтных вод, а также морской воды. При ионной флотации отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимодействуют с флотационными реагентами-собирателями, чаще всего катионного типа, и извлекаются пузырьками в пену или плёнку на поверхности раствора. Тонкодисперсные пузырьки для флотации из растворов получают также при электролитическом разложении воды с образованием газообразных кислорода и водорода. При электрофлотации расход реагентов существенно меньше, а в некоторых случаях они не требуются.
Широкое использование флотации для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций флотационных машин с камерами большого размера, обладающих высокой производительностью. Флотационная машина состоит из ряда последовательно расположенных камер с приёмными и разгрузочными устройствами для пульпы. Каждая камера снабжена аэрирующим устройством и пеносъёмником.
В СССР и за рубежом благодаря флотации вовлекаются в промышленное производство месторождения тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование полезных ископаемых. Фабрики выпускают до пяти видов концентратов. В ряде случаев хвосты флотации не являются отходами, а используются в качестве стройматериалов, удобрений для сельского хозяйства и в др. целях. Флотация является ведущим процессом при обогащении руд цветных металлов. Внедряется использование оборотной воды, что снижает загрязнение водоёмов.
В развитии теории флотации сыграли важную роль работы рус. физикохимиков — И. С. Громека, впервые сформулировавшего в конце XIX века основные положения процесса смачивания, и Л. Г. Гурвича, разработавшего в начале XX века положения о гидрофобности и гидрофильности. Существенное влияние на развитие современной теории флотации оказали труды А. Годена, А. Таггарта, И. Уорка, сов. учёных П. А. Ребиндера, А. Н. Фрумкина, И. Н. Плаксина, Б. В. Дерягина проф. Кривошеин В.Р., и др.
Выбор способа удаления шламов зависит от содержания нерастворимого остатка, его состава и распределения по классам крупности. В зависимости от этого применяют один из следующих трех способов (или их комбинацию):
1) Флотационное выделение шламов;
2) Депрессию глинистых шламов;
3) Механическое выделение шламов;
Поскольку два первых метода связаны с использованием реагентов, то их расход определяется пропорционально содержанию нерастворимого остатка (глинистых примесей) в исходном сильвините. Поэтому для удаления шламов с большим его содержанием в исходной руде (свыше 6%) рекомендуется использовать механический способ, который реализуется на гидроциклонах на стадиях измельчения и классификации сильвинитовой руды. Наибольшее распространение получила схема с предварительной флотацией глинистого шлама, поскольку сильвинит наиболее крупного месторождения – Верхнекамского – содержит меньше глинистых примесей. На некоторых предприятиях этого месторождения используется также механическое удаление части шламов перед флотационным удалением.
2. Описание технологической схемы
Рис. 2.1. Принципиальная схема получения хлористого калия флотационным способом.
3. Описание технологического процесса
Флотационный способ выделения хлорида калия из сильвинита основан на флотогравитационном разделении водорастворимых минералов калийной руды в среде насыщенного ими солевого раствора. Это достигается селективной гидрофобизацией поверхности частиц калийных минералов с помощью флотореагентов – собирателей.
Технологические схемы флотационного производства хлорида калия зависят от минерального и гранулометрического состава флотируемого сильвинита: содержания в нем примесей (глинистых шламов), размеров зерен компонентов и различаются методами обработки глинистых шламов. В общем случае флотационный метод выделения хлорида калия из сильвинита включает следующие операции:
- Измельчение сильвинитовой руды до размеров частиц 1 – 3 мм с последующим мокрым размолом до размера 0,5 мм.
- Отделение глинистого шлама – тонкодисперсных глинисто-карбонатных примесей методами флотации, гидравлической классификации, или гравитации.
- Флотационное разделение водорастворимых минералов руды (сильвина и галита) в присутствии собирателей (основная флотация).
- Перечистная флотация полученного концентрата для удаления из него оставшихся примесей.
- Обезвоживание концентрата методами сгущения и фильтрования с возвратом в процесс оборотного раствора.
- Сушка влажного концентрата.
Процессы мокрого размола и флотации проводят в среде солевых растворов, насыщенных водорастворимыми компонентами руды (сильвин и галит), что исключает их потери при производстве и позволяет организовать замкнутый циклический процесс. В качестве флотореагентов – собирателей на стадии отделения шлама используют реагент ФР-2 (продукт окисления уайт-спирита), на стадии основной флотации – вещества, способствующие гидрофобизации частиц сильвина: солянокислые соли высших (С10 – С22) первичных аминов, а также высокомолекулярные углеводороды.
На рис. 3.2. представлена технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита с предварительной флотацией глинистого шлама, применяемая для переработки руд с невысоким (менее 2,5%) содержанием нерастворимого остатка. Для руд с более высоким содержанием его используются схемы с предварительным механическим обесшламиванием или с отделением шлама путем введения депрессора – карбоксиметилцеллюлозы, способствующего отделению шлама на стадии основной флотации.
Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количество шлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 0,90 – 0,92 дол. ед., а готовый продукт (концентрат) содержит 93 – 95% соли. Степень извлечения может быть повышена, если в технологической схеме предусмотрена перечистная флотация отделяемого глинистого шлама для извлечения из него хлорида калия.
Источник
