一种新型的用于冷分解-正浮选-洗涤法中的KCl 浮选设备

祁鸿燕，刘鲤君，赵 云

（1.青海省测试计算中心有限公司，西宁 810008；2.青海大学，西宁 810016）

青海察尔汗盐湖是我国目前储量最大的钾盐湖，为我国目前最大的钾肥产地[1]。目前青海察尔汗盐湖生产工业氯化钾（KCl）主要使用正浮选和反浮选2 种工艺，其中反浮选-冷结晶工艺KCl 产能最大，而冷结晶-正浮选工艺也在不断改进完善，应用规模不断扩大[2-3]。在实际生产中，由于光卤石是非相称性复盐，加入一定量的淡水和分解母液后，会发生分解，此时，溶解度较大的氯化镁会溶解于水中，而KCl 溶解达到饱合后会以晶体形式析出。在浮选槽中，加入盐酸十八胺做捕收剂吸附于KCl 晶体表面，使其表面疏水性增强，提高了其浮选性，再加入起泡剂松淳油[4]，使其产生大小均匀、结构致密、黏度中等的泡沫，以便于吸附有盐酸十八胺的KCl 晶体附着在泡沫上，并随泡沫浮在矿浆表面，从而达到从分解料浆中浮选出KCl 产品的目的[5]。

目前，现有的全浮选机生产系统的浮选过程一般为一粗两精一扫，并且现有的浮选装置产生的泡沫仅能够对较小粒度范围的矿粒进行捕收，粒度过大或者过小的矿粒均无法随泡沫浮在矿浆表面，导致回收率较低[6-7]。

1 新型KCl 浮选设备的设计

针对以上问题，设计了一种新型的应用于冷分解-正浮选-洗涤法生产过程的KCl 浮选设备，其整体结构示意图如图1 所示。

图1 一种新型的用于冷分解-正浮选-洗涤法中的KCl 浮选设备的整体结构示意图

该浮选设备包括：浮选柱体10，浮选柱体10 具有容纳腔11；泡沫槽20，泡沫槽20 安装在浮选柱体10 的顶部；循环管路30，循环管路30 与容纳腔11相连通，循环管路30 包括循环驱动部31 和旋流部，循环驱动部31 设置在循环管路30 的入口端，旋流部设置在循环管路30 的出口端，并能够使流经旋流部的浮选浆料处于旋流状态；气泡发生器40，气泡发生器40 设置在循环管路30 上，并能够产生纳米级气泡，处于旋流状态的浮选浆料能够与纳米级气泡发生碰撞。

浮选浆料来自冷分解设备。浮选柱体10 的中上部设置有进料口13，浮选浆料通过进料口13 进入浮选柱体10 的容纳腔11 内，循环管路30 与容纳腔11 相连通形成流通回路，驱动部提供能量并且能够使流通回路中的浮选浆料循环流动，进而能够使气泡发生器40 产生的纳米级气泡与浮选浆料充分混合。

浮选柱体10 可为单台配置，此时，需要分批次完成一粗一精浮选过程，也可配置成2 台（2 台容积不同），组成一粗一精作业，此时，粗选和精选过程分别在不同容积的单批次浮选柱体10 内进行。

循环管路30 还包括输送管32。循环驱动部31、旋流部及气泡发生器40 均安装在输送管32 上，容纳腔11 的底部设置有开口12，输送管32 的一端通过开口12 与容纳腔11 连通，输送管32 通过旋流部与容纳腔11 连通。

循环驱动部31、旋流部及气泡发生器40 通过输送管32 连接在一起，输送管32 设置在浮选柱体10外，循环驱动部31 和气泡发生器40 也设置在浮选柱体10 外，输送管32 的一端与开口12 相连，输送管32的另一端通过旋流部与容纳腔11 连通，此时，从进料口13 流入浮选柱体10 内的浮选浆料沿着浮选柱体10 的轴向方向流动，并能够从开口12 处流入输送管32 内，再经过输送管32 从旋流部流出并形成旋流，进而能够使纳米级气泡与浮选浆料中的矿粒高速碰撞矿化。循环驱动部31 可为管道泵。

旋流部包括旋流漏斗33。旋流漏斗33 设置在浮选柱体10 靠近循环驱动部31 的一端，旋流漏斗33 位于容纳腔11 内，且旋流漏斗33 的大头端朝向浮选柱体10 的顶部。气泡发生器40 位于旋流漏斗33 和循环驱动部31 之间，输送管32 包括第一管段321，第一管段321 的一端与气泡发生器40 的出口端连接，第一管段321 的另一端与旋流漏斗33 的侧壁相连接。

旋流漏斗33 设置在容纳腔11 内，气泡发生器40 的出料口与旋流漏斗33 的入料口相连，循环流动的浮选浆料与纳米级气泡充分混合碰撞后，沿切向进入旋流漏斗33 形成旋流。由于气泡发生器40 产生的纳米级气泡需要通过旋流漏斗33 进入容纳腔11 内，因此，将旋流漏斗33 设置在浮选柱体10 的中下部，能够延长纳米级气泡在容纳腔11 中的流动路径，同时在旋流部的作用下，浮选浆料处于旋流状态，能够进一步增大纳米级气泡与矿粒的碰撞几率，使其能够更充分地与浮选浆料中的矿粒发生碰撞形成矿化泡沫。

输送管32 还包括第二管段322。第二管段322的一端与开口12 连通，第二管段322 的另一端与循环驱动部31 连接。循环管路30 还包括分支管34。分支管34 与第二管段322 连通，分支管34 上设置有调节阀。

分支管34 位于开口12 和循环驱动部31 之间，分支管34 的一端与第二管段322 连通，而第二管段322又与开口12 和循环驱动部31 连通，因此，能够形成排矿三通，当浮选结束后，可用于排出浮选柱体10 内的矿浆。

浮选设备还包括搅拌部50。搅拌部50 包括搅拌桶51 和搅拌结构52，搅拌桶51 与容纳腔11 连通，搅拌结构52 能够对搅拌桶51 内的待搅拌物料进行搅拌。

来自冷分解设备的浆料通入搅拌桶51 内，然后依次加入尾盐水、捕收剂、起泡剂，在搅拌结构52 的搅拌下能够使尾盐水、捕收剂及起泡剂与矿浆充分混合，快速调至浮选所需的浮选浆料。

循环管路30 还包括压力表60。压力表60 安装在输送管32 上，且压力表60 位于气泡发生器40 和循环驱动部31 之间。

可根据压力表60 掌握输送管32 内的运行状态，便于及时调节浮选过程的相关参数，保证浮选过程的顺利进行。

2 基于该新型KCl 浮选设备的浮选方法及浮选系统

2.1 浮选方法

基于该新型KCl 浮选设备的浮选方法示意图，如图2 所示。将含钠光卤石矿进行破碎筛分；加入淡水和母液进行分解，得到原矿浆；向原矿浆内加入调节液，得到浮选浆料；将浮选浆料通入浮选设备并使其处于旋流状态；使浮选设备生成气泡，并与处于旋流状态下的浮选浆料发生碰撞，以进行粗选；将粗选得到的粗精矿再次通入浮选设备进行精选。调节液包括捕收剂和起泡剂，其中，捕收剂为盐酸十八胺，起泡剂为松醇油，且盐酸十八胺的含量为250 g/t，松醇油的含量为15 g/t。

图2 基于新型KCl 浮选设备的浮选方法

首先，将含钠光卤石倒入破碎机破碎，并通过振动筛进行筛分，筛分后的物料送进结晶器，加入一定量的淡水和分解母液进行控速冷分解，经过冷结晶得到的原矿浆通入搅拌桶51 内，然后加入捕收剂和起泡剂，使其与原矿浆充分混合得到浮选浆料。再将浮选浆料通入浮选柱体10 内进行倒闭路浮选，浮选设备中的气泡发生器40 生成纳米级气泡，旋流部使浮选浆料处于旋流状态，并与气泡发生器40 产生的纳米级气泡发生碰撞矿化，然后进行第一次粗选，粗精矿从浮选柱体10 的上部流入泡沫槽20，留在浮选柱体10 内的浮选浆料即为尾矿，粗选完成后将浮选柱体10 内的浮选浆料排出成为产品。将粗选得到的粗精矿再通入浮选设备内进行精选，能够得到精选的精矿和精尾，即完成了一次正浮选KCl 的一粗一精浮选过程。

生产人员还可根据生产需求进行多次一粗一精的浮选过程。例如需要进行5 次正浮选KCl 的一粗一精过程，仅需要将第一次精选后得到的精尾与分解结晶后的原矿浆混合搅拌调浆，进行第二次的一粗一精浮选，将第二次精选后得到的精尾与分解结晶后的原矿浆混合搅拌调浆，进行第三次的一粗一精浮选，将第三次精选后得到的精尾与分解结晶后的原矿浆混合搅拌调浆，进行第四次的一粗一精浮选，将第四次精选后得到的精尾与分解结晶后的原矿浆混合搅拌调浆，将第四次精选后得到的精尾与分解结晶后的原矿浆混合搅拌调浆，进行第五次的一粗一精浮选。

需要注意的是，将含钠光卤石矿进行破碎筛分后，粒径小于0.425 mm 的矿粒占比为a，a 的取值范围为58%≤a≤62%，原矿浆中粒径小于0.425 mm 的矿粒占比为b，b 的取值范围为74%≤b≤78%，在向原矿浆内加入调节液之前还需要向原矿浆内加入尾盐水，将原矿浆稀释至预设浓度c，c 的取值范围在18%≤c≤22%。向原矿浆内加入尾盐水是为了控制浆料中KCl的过饱和度，减少KCl 晶体数量，使原矿浆达到预设浓度，通过上述设置，能够保证浮选浆料经过浮选装置后对KCl 的回收率。

2.2 浮选系统

基于该新型KCl 浮选设备的浮选系统包括：破碎机、结晶器、振动筛等。

破碎机用于将含钠光卤石进行破碎，通过振动筛可进行筛分，筛分后的物料送进结晶器，加入一定量的淡水和分解母液可进行控速冷分解。

浮选系统还包括粗选搅拌桶，粗选搅拌桶连接粗选浮选柱体，粗选浮选柱体的精矿通入精选浮选柱体，精选浮选柱体的尾矿通入粗选搅拌桶，粗选浮选柱体的尾矿为浮选系统的尾矿，精选浮选柱体的泡沫溢流为浮选系统的精矿。

3 结束语

所设计的新型KCl 浮选设备设置有浮选柱体、循环管路及气泡发生器。浮选柱体的中上部设置有进料口，浮选浆料通过进料口进入浮选柱体的容纳腔内，循环管路与容纳腔相连通形成流通回路，驱动部提供能量并且能够使流通回路中的浮选浆料循环流动，进而能够使气泡发生器产生的纳米级气泡与浮选浆料充分混合。混合有纳米级气泡的浮选浆料在旋流部的作用下形成旋流，同时，由于纳米级气泡相较于一般气泡更为绵密，并且在旋流状态下纳米级气泡能够与浮选浆料中的矿粒高速碰撞矿化，因此，纳米级气泡能够与粒径范围较大的矿粒发生碰撞形成矿化泡沫，从而能够降低浮选粒度下限，提高对光卤石中的KCl 的捕收能力，回收率更高。