祁鴻燕，劉鯉君，趙 云

（1.青海省測(cè)試計(jì)算中心有限公司，西寧 810008；2.青海大學(xué)，西寧 810016）

青海察爾汗鹽湖是我國(guó)目前儲(chǔ)量最大的鉀鹽湖，為我國(guó)目前最大的鉀肥產(chǎn)地[1]。目前青海察爾汗鹽湖生產(chǎn)工業(yè)氯化鉀（KCl）主要使用正浮選和反浮選2 種工藝，其中反浮選-冷結(jié)晶工藝KCl 產(chǎn)能最大，而冷結(jié)晶-正浮選工藝也在不斷改進(jìn)完善，應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大[2-3]。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于光鹵石是非相稱(chēng)性復(fù)鹽，加入一定量的淡水和分解母液后，會(huì)發(fā)生分解，此時(shí)，溶解度較大的氯化鎂會(huì)溶解于水中，而KCl 溶解達(dá)到飽合后會(huì)以晶體形式析出。在浮選槽中，加入鹽酸十八胺做捕收劑吸附于KCl 晶體表面，使其表面疏水性增強(qiáng)，提高了其浮選性，再加入起泡劑松淳油[4]，使其產(chǎn)生大小均勻、結(jié)構(gòu)致密、黏度中等的泡沫，以便于吸附有鹽酸十八胺的KCl 晶體附著在泡沫上，并隨泡沫浮在礦漿表面，從而達(dá)到從分解料漿中浮選出KCl 產(chǎn)品的目的[5]。

目前，現(xiàn)有的全浮選機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)的浮選過(guò)程一般為一粗兩精一掃，并且現(xiàn)有的浮選裝置產(chǎn)生的泡沫僅能夠?qū)^小粒度范圍的礦粒進(jìn)行捕收，粒度過(guò)大或者過(guò)小的礦粒均無(wú)法隨泡沫浮在礦漿表面，導(dǎo)致回收率較低[6-7]。

1 新型KCl 浮選設(shè)備的設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種新型的應(yīng)用于冷分解-正浮選-洗滌法生產(chǎn)過(guò)程的KCl 浮選設(shè)備，其整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

圖1 一種新型的用于冷分解-正浮選-洗滌法中的KCl 浮選設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖

該浮選設(shè)備包括：浮選柱體10，浮選柱體10 具有容納腔11；泡沫槽20，泡沫槽20 安裝在浮選柱體10 的頂部；循環(huán)管路30，循環(huán)管路30 與容納腔11相連通，循環(huán)管路30 包括循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 和旋流部，循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 設(shè)置在循環(huán)管路30 的入口端，旋流部設(shè)置在循環(huán)管路30 的出口端，并能夠使流經(jīng)旋流部的浮選漿料處于旋流狀態(tài)；氣泡發(fā)生器40，氣泡發(fā)生器40 設(shè)置在循環(huán)管路30 上，并能夠產(chǎn)生納米級(jí)氣泡，處于旋流狀態(tài)的浮選漿料能夠與納米級(jí)氣泡發(fā)生碰撞。

浮選漿料來(lái)自冷分解設(shè)備。浮選柱體10 的中上部設(shè)置有進(jìn)料口13，浮選漿料通過(guò)進(jìn)料口13 進(jìn)入浮選柱體10 的容納腔11 內(nèi)，循環(huán)管路30 與容納腔11 相連通形成流通回路，驅(qū)動(dòng)部提供能量并且能夠使流通回路中的浮選漿料循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)而能夠使氣泡發(fā)生器40 產(chǎn)生的納米級(jí)氣泡與浮選漿料充分混合。

浮選柱體10 可為單臺(tái)配置，此時(shí)，需要分批次完成一粗一精浮選過(guò)程，也可配置成2 臺(tái)（2 臺(tái)容積不同），組成一粗一精作業(yè)，此時(shí)，粗選和精選過(guò)程分別在不同容積的單批次浮選柱體10 內(nèi)進(jìn)行。

循環(huán)管路30 還包括輸送管32。循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31、旋流部及氣泡發(fā)生器40 均安裝在輸送管32 上，容納腔11 的底部設(shè)置有開(kāi)口12，輸送管32 的一端通過(guò)開(kāi)口12 與容納腔11 連通，輸送管32 通過(guò)旋流部與容納腔11 連通。

循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31、旋流部及氣泡發(fā)生器40 通過(guò)輸送管32 連接在一起，輸送管32 設(shè)置在浮選柱體10外，循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 和氣泡發(fā)生器40 也設(shè)置在浮選柱體10 外，輸送管32 的一端與開(kāi)口12 相連，輸送管32的另一端通過(guò)旋流部與容納腔11 連通，此時(shí)，從進(jìn)料口13 流入浮選柱體10 內(nèi)的浮選漿料沿著浮選柱體10 的軸向方向流動(dòng)，并能夠從開(kāi)口12 處流入輸送管32 內(nèi)，再經(jīng)過(guò)輸送管32 從旋流部流出并形成旋流，進(jìn)而能夠使納米級(jí)氣泡與浮選漿料中的礦粒高速碰撞礦化。循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 可為管道泵。

旋流部包括旋流漏斗33。旋流漏斗33 設(shè)置在浮選柱體10 靠近循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 的一端，旋流漏斗33 位于容納腔11 內(nèi)，且旋流漏斗33 的大頭端朝向浮選柱體10 的頂部。氣泡發(fā)生器40 位于旋流漏斗33 和循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 之間，輸送管32 包括第一管段321，第一管段321 的一端與氣泡發(fā)生器40 的出口端連接，第一管段321 的另一端與旋流漏斗33 的側(cè)壁相連接。

旋流漏斗33 設(shè)置在容納腔11 內(nèi)，氣泡發(fā)生器40 的出料口與旋流漏斗33 的入料口相連，循環(huán)流動(dòng)的浮選漿料與納米級(jí)氣泡充分混合碰撞后，沿切向進(jìn)入旋流漏斗33 形成旋流。由于氣泡發(fā)生器40 產(chǎn)生的納米級(jí)氣泡需要通過(guò)旋流漏斗33 進(jìn)入容納腔11 內(nèi)，因此，將旋流漏斗33 設(shè)置在浮選柱體10 的中下部，能夠延長(zhǎng)納米級(jí)氣泡在容納腔11 中的流動(dòng)路徑，同時(shí)在旋流部的作用下，浮選漿料處于旋流狀態(tài)，能夠進(jìn)一步增大納米級(jí)氣泡與礦粒的碰撞幾率，使其能夠更充分地與浮選漿料中的礦粒發(fā)生碰撞形成礦化泡沫。

輸送管32 還包括第二管段322。第二管段322的一端與開(kāi)口12 連通，第二管段322 的另一端與循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 連接。循環(huán)管路30 還包括分支管34。分支管34 與第二管段322 連通，分支管34 上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。

分支管34 位于開(kāi)口12 和循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 之間，分支管34 的一端與第二管段322 連通，而第二管段322又與開(kāi)口12 和循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 連通，因此，能夠形成排礦三通，當(dāng)浮選結(jié)束后，可用于排出浮選柱體10 內(nèi)的礦漿。

浮選設(shè)備還包括攪拌部50。攪拌部50 包括攪拌桶51 和攪拌結(jié)構(gòu)52，攪拌桶51 與容納腔11 連通，攪拌結(jié)構(gòu)52 能夠?qū)嚢柰?1 內(nèi)的待攪拌物料進(jìn)行攪拌。

來(lái)自冷分解設(shè)備的漿料通入攪拌桶51 內(nèi)，然后依次加入尾鹽水、捕收劑、起泡劑，在攪拌結(jié)構(gòu)52 的攪拌下能夠使尾鹽水、捕收劑及起泡劑與礦漿充分混合，快速調(diào)至浮選所需的浮選漿料。

循環(huán)管路30 還包括壓力表60。壓力表60 安裝在輸送管32 上，且壓力表60 位于氣泡發(fā)生器40 和循環(huán)驅(qū)動(dòng)部31 之間。

可根據(jù)壓力表60 掌握輸送管32 內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)，便于及時(shí)調(diào)節(jié)浮選過(guò)程的相關(guān)參數(shù)，保證浮選過(guò)程的順利進(jìn)行。

2 基于該新型KCl 浮選設(shè)備的浮選方法及浮選系統(tǒng)

2.1 浮選方法

基于該新型KCl 浮選設(shè)備的浮選方法示意圖，如圖2 所示。將含鈉光鹵石礦進(jìn)行破碎篩分；加入淡水和母液進(jìn)行分解，得到原礦漿；向原礦漿內(nèi)加入調(diào)節(jié)液，得到浮選漿料；將浮選漿料通入浮選設(shè)備并使其處于旋流狀態(tài)；使浮選設(shè)備生成氣泡，并與處于旋流狀態(tài)下的浮選漿料發(fā)生碰撞，以進(jìn)行粗選；將粗選得到的粗精礦再次通入浮選設(shè)備進(jìn)行精選。調(diào)節(jié)液包括捕收劑和起泡劑，其中，捕收劑為鹽酸十八胺，起泡劑為松醇油，且鹽酸十八胺的含量為250 g/t，松醇油的含量為15 g/t。

圖2 基于新型KCl 浮選設(shè)備的浮選方法

首先，將含鈉光鹵石倒入破碎機(jī)破碎，并通過(guò)振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩分后的物料送進(jìn)結(jié)晶器，加入一定量的淡水和分解母液進(jìn)行控速冷分解，經(jīng)過(guò)冷結(jié)晶得到的原礦漿通入攪拌桶51 內(nèi)，然后加入捕收劑和起泡劑，使其與原礦漿充分混合得到浮選漿料。再將浮選漿料通入浮選柱體10 內(nèi)進(jìn)行倒閉路浮選，浮選設(shè)備中的氣泡發(fā)生器40 生成納米級(jí)氣泡，旋流部使浮選漿料處于旋流狀態(tài)，并與氣泡發(fā)生器40 產(chǎn)生的納米級(jí)氣泡發(fā)生碰撞礦化，然后進(jìn)行第一次粗選，粗精礦從浮選柱體10 的上部流入泡沫槽20，留在浮選柱體10 內(nèi)的浮選漿料即為尾礦，粗選完成后將浮選柱體10 內(nèi)的浮選漿料排出成為產(chǎn)品。將粗選得到的粗精礦再通入浮選設(shè)備內(nèi)進(jìn)行精選，能夠得到精選的精礦和精尾，即完成了一次正浮選KCl 的一粗一精浮選過(guò)程。

生產(chǎn)人員還可根據(jù)生產(chǎn)需求進(jìn)行多次一粗一精的浮選過(guò)程。例如需要進(jìn)行5 次正浮選KCl 的一粗一精過(guò)程，僅需要將第一次精選后得到的精尾與分解結(jié)晶后的原礦漿混合攪拌調(diào)漿，進(jìn)行第二次的一粗一精浮選，將第二次精選后得到的精尾與分解結(jié)晶后的原礦漿混合攪拌調(diào)漿，進(jìn)行第三次的一粗一精浮選，將第三次精選后得到的精尾與分解結(jié)晶后的原礦漿混合攪拌調(diào)漿，進(jìn)行第四次的一粗一精浮選，將第四次精選后得到的精尾與分解結(jié)晶后的原礦漿混合攪拌調(diào)漿，將第四次精選后得到的精尾與分解結(jié)晶后的原礦漿混合攪拌調(diào)漿，進(jìn)行第五次的一粗一精浮選。

需要注意的是，將含鈉光鹵石礦進(jìn)行破碎篩分后，粒徑小于0.425 mm 的礦粒占比為a，a 的取值范圍為58%≤a≤62%，原礦漿中粒徑小于0.425 mm 的礦粒占比為b，b 的取值范圍為74%≤b≤78%，在向原礦漿內(nèi)加入調(diào)節(jié)液之前還需要向原礦漿內(nèi)加入尾鹽水，將原礦漿稀釋至預(yù)設(shè)濃度c，c 的取值范圍在18%≤c≤22%。向原礦漿內(nèi)加入尾鹽水是為了控制漿料中KCl的過(guò)飽和度，減少KCl 晶體數(shù)量，使原礦漿達(dá)到預(yù)設(shè)濃度，通過(guò)上述設(shè)置，能夠保證浮選漿料經(jīng)過(guò)浮選裝置后對(duì)KCl 的回收率。

2.2 浮選系統(tǒng)

基于該新型KCl 浮選設(shè)備的浮選系統(tǒng)包括：破碎機(jī)、結(jié)晶器、振動(dòng)篩等。

破碎機(jī)用于將含鈉光鹵石進(jìn)行破碎，通過(guò)振動(dòng)篩可進(jìn)行篩分，篩分后的物料送進(jìn)結(jié)晶器，加入一定量的淡水和分解母液可進(jìn)行控速冷分解。

浮選系統(tǒng)還包括粗選攪拌桶，粗選攪拌桶連接粗選浮選柱體，粗選浮選柱體的精礦通入精選浮選柱體，精選浮選柱體的尾礦通入粗選攪拌桶，粗選浮選柱體的尾礦為浮選系統(tǒng)的尾礦，精選浮選柱體的泡沫溢流為浮選系統(tǒng)的精礦。

3 結(jié)束語(yǔ)

所設(shè)計(jì)的新型KCl 浮選設(shè)備設(shè)置有浮選柱體、循環(huán)管路及氣泡發(fā)生器。浮選柱體的中上部設(shè)置有進(jìn)料口，浮選漿料通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入浮選柱體的容納腔內(nèi)，循環(huán)管路與容納腔相連通形成流通回路，驅(qū)動(dòng)部提供能量并且能夠使流通回路中的浮選漿料循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)而能夠使氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的納米級(jí)氣泡與浮選漿料充分混合?；旌嫌屑{米級(jí)氣泡的浮選漿料在旋流部的作用下形成旋流，同時(shí)，由于納米級(jí)氣泡相較于一般氣泡更為綿密，并且在旋流狀態(tài)下納米級(jí)氣泡能夠與浮選漿料中的礦粒高速碰撞礦化，因此，納米級(jí)氣泡能夠與粒徑范圍較大的礦粒發(fā)生碰撞形成礦化泡沫，從而能夠降低浮選粒度下限，提高對(duì)光鹵石中的KCl 的捕收能力，回收率更高。