Обесшламливание сильвинитовой руды при ультразвуковой обработке

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обесшламливание сильвинитовой руды при ультразвуковой обработке

В.В. Вахрушев,

В.А. Рупчева,

В.З. Пойлов,

О.К. Косвинцев

Флотация является доминирующим методом обогащения сильвинитовых руд, с помощью которого получают до 80% хлористого калия. Флотационный способ достаточно эффективен и экономичен при извлечении хлорида калия из высококачественных руд. Однако при высоком содержании шламов в руде возрастает количество оборотных щелоков и их плотность, увеличивается расход флотореагентов на стадии основной сильвиновой флотации, уменьшается степень извлечения хлорида калия [1]. Процесс обесшламливания, применяемый на действующем производстве, не обеспечивает высокого качества получаемого хлористого калия, кроме того, требует длительного времени проведения стадии очистки и использования материалоёмкого оборудования. Поэтому целесообразно повысить эффективность удаления нерастворимого остатка (Н.О.) из сильвинитовых руд. Согласно литературным данным для повышения эффективности обесшламливания сильвинитовых руд можно применять новые реагенты и реагентные режимы [2-4]. Основным недостатком данных способов является загрязнение готового продукта реагентами. Ускорить процесс очистки твердой поверхности от загрязняющих веществ и повысить ее эффективность можно за счет ультразвуковой обработки (УЗО) [5]. Литературных данных по использованию УЗО для обесшламливания сильвинитовых руд нет. В связи с этим представляет интерес проведение исследований в указанном направлении.

Целью настоящей работы являлось определение параметров УЗО, использование которых позволит наиболее полно извлечь Н.О. из руды. Объектом исследований была выбрана сильвинитовая руда флотофабрик БКПРУ-3 и БКПРУ-2 г. Березники, имеющая в своем составе наибольшее содержание нерастворимых примесей (до 4 и до 6% по массе соответственно) [6]. Для обесшламливания руд использовали установку, представленную на рисунке 1.

Рис. 1. - Установка для проведения обесшламливания сильвинитовой руды с УЗО:

1 - генератор ультразвука; 2 - ультразвуковой излучатель; 3 - погружной термостат-циркулятор; 4 - механическая мешалка.

В качестве источника ультразвуковых колебаний использовали ультразвуковой генератор (1) с трубчатым излучателем (2), выступающим в виде реактора с рубашкой. Поддержание температуры внутри реактора осуществлялось за счет подключения к нему термостата (3). УЗО проводили при частотах 22 и 44 кГц с различными значениями интенсивности (пропорциональным силе тока 0.3, 0.4, 0.5А ультразвукового генератора) и продолжительности 30, 60, 90 с. Соотношение руда/насыщенный раствор (насыщен по хлоридам калия и натрия при 25оС) поддерживали постоянным 3:1. Для обеспечения режима витания кристаллов и исключения застойных зон внутри реактора использовали механическую мешалку (4), скорость вращения которой составляла 350 об/мин. Обработанные кристаллы руды после каждого опыта отделяли от маточного раствора декантированием, затем фильтровали и промывали ацетоном для удаления остаточного раствора. Промытые кристаллы сушили до постоянного веса, а затем проводили их ситовой анализ. Параллельно проводили контрольные опыты с механическим перемешиванием без УЗО при идентичных условиях. При каждом из режимов обработки проводилось не менее трех опытов, что позволило определить среднее значение степени обесшламливания для каждого режима. флотация сильвинитовый руда

На рис. 2 представлены результаты по обесшламливанию сильвинитовых руд БКПРУ-2 и БКПРУ-3 для различных режимов обработки с частотой 22 кГц. Контрольный режим с механическим перемешиванием обозначен как (0).

Рис. 2. - Влияние режима обработки сильвинитовой руды на степень обесшламливания

Из рис.2 видно, что степень обесшламливания при УЗО выше, чем без ульразвукового воздействия при механическом перемешивании, независимо от продолжительности УЗО и содержания Н.О. в руде. Эффективность процесса возрастает при увеличении продолжительности обработки. При механическом перемешивании без УЗО степень обесшламливания не превышает 60 % независимо от продолжительности перемешивания, в то время как УЗО с интенсивностью, пропорциональной 0.3А, позволяет отделить более 60% Н.О. от кристаллов уже в первые 30 секунд. Для руды с БКПРУ-2 наблюдается более высокая степень обесшламливания в связи с присутствием на поверхности кристаллов большего количества нерастворимого остатка, чем на поверхности кристаллов сильвинитовой руды с БКПРУ-3. Незначительное увеличение степени обесшламливания при изменении интенсивности воздействия от 0.3 до 0.5 А связано с удалением Н.О. из пор и трещин кристаллов. Наибольшая степень обесшламливания (98,4 % для руды с БКПРУ-3 и 98,1% для руды с БКПРУ-2) достигнута при интенсивности, пропорциональной 0.5 А и продолжительности 90 с. При данном режиме обработки определяли влияние частоты ультразвуковых колебаний на эффективность удаления нерастворимого остатка. Сравнение результатов, полученных при частотах 22 и 44 кГц, представлено в таблице 1.

Таблица 1

Влияние частоты УЗО при интенсивности воздействия, пропорциональной 0.5 А, на степень обесшламливания сильвинитовой руды

Из данных таблицы 1 видно, что применение частоты УЗО 22 кГц позволяет проводить процесс обесшламливания руды более эффективно, чем с частотой 44 кГц.

Важным параметром технологических процессов является удельная интенсивность УЗО на единицу объема суспензии. В связи с этим были проведены эксперименты с объемом суспензии, увеличенным в три раза, на установке (рис.3), в которой источником ультразвуковых волн являлся излучатель погружного типа.

Рис. 3. - Установка для обесшламливания сильвинитовой руды с излучателем погружного типа: 1 - генератор ультразвука; 2 - погружной ультразвуковой излучатель; 3 - погружной термостат-циркулятор; 4 - реактор с рубашкой; 5 - механическая мешалка.

При этом в экспериментах использовали аналогичные методику проведения эксперимента и параметры УЗО. Объектом исследований являлась сильвинитовая руда с БКПРУ-2. УЗО проводили при частоте 22 кГц различной интенсивности воздействия и продолжительности. В качестве контрольных опытов проводили механическое обесшламливание без УЗО. Полученные результаты представлены в табл. 2, в которой (0) обозначает контрольное механическое обесшамливание без УЗО.

Таблица 2

Влияние режима УЗО на степень обесшламливания сильвинитовой руды с БКПРУ-2

Из полученных данных табл. 2 видно, что, как и в случае с трубчатым излучателем, степень обесшламливания при УЗО возрастает при увеличении интенсивности воздействия и продолжительности УЗО. Однако, показатели обесшламливания руды ниже, чем в первой серии экспериментов. На основании проведенных исследований можно заключить следующее:

1. УЗО позволяет значительно повысить эффективность обесшламливания сильвинитовых руд.

2. Эффективность процесса обесшламливания возрастает при увеличении интенсивности, продолжительности и при уменьшении частоты УЗО.

3. При увеличении объема обрабатываемой суспензии эффективность обесшламливания для каждого из режимов обработки c погружным излучателем ниже, чем при идентичных режимах с трубчатым излучателем, что связано со снижением удельной интенсивности УЗО на единицу объема суспензии.

Литература

1. Глембоцкий, В.А. Флотационные методы обогащения/ В.А. Глембоцкий, В.И. Классен. - Москва: Недра, 1981. - 238 с.

2. Patent US 8011514. International Classes B03D1/02, B03D1/00, B03D3/02, B03D3/00. Modified amine-aldehyde resins and uses thereof in separation processes / J. T. Wright, C. R. White, K. Gabrielson, J. B. Hines, L. M. Arthur, M. J. Cousin.; assignee Georgia-Pacific Chemicals LLC. - Appl.№ 11/824230; Filed 29.06.2007; Prior Publication Data 24.01.2008. - p. 31.

3. Алиферова, С.Н. Активация процессов флотации шламов и сильвина при обогащении калийных руд: автореф. дис. … канд. техн. наук: 25.00.13. - Екатеринбург, 2007. - 21 с.

4. Алексеева, Е.И. Интенсификация флотационной переработки высокошламистых сильвинитовых руд: автореф. дис. … канд. техн. наук: 25.00.13. - СПб, 2009. - 20 с.

5. Агранат, Б.А. Основы физики и техники ультразвука/ Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, Н.Н. Хавский, Г.И. Эскин. - М.: Высш. шк., 1987. - 352 с.

6. Тетерина, Н.Н. Технология флотационного обогащения калийных руд/ Н.Н. Тетерина, Р.Х. Сабиров, Л.Я. Сквирский, Л.Н. Кириченко. - Пермь.: ОГУП "Соликамская типография", 2002. - 484 с.

Размещено на Allbest.ru