玻利維亞年產(chǎn)35萬t氯化鉀選礦裝置與工藝評(píng)述*

卜俊芬 盧志斌 蔡文超

（中藍(lán)長化工程科技有限公司）

全球90%的鉀資源用于生產(chǎn)鉀肥。我國是一個(gè)缺鉀國家，2011年中國鉀鹽對(duì)外依賴程度達(dá)到42%，中國50%的鉀肥需要從國外進(jìn)口［1-6］。

玻利維亞鉀鹽資源豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)量達(dá)1.1億t。烏尤尼鹽湖（Salaryde Uyuni）是玻利維亞鉀鹽資源的主要產(chǎn)地，位于玻利維亞西南部，面積約1萬km2，與安迪斯科勒拉其他鉀鹽鹽湖群一樣屬于弧后擠壓盆地大陸型鹽湖。該鹽湖是目前地球上最大的鉀鋰硼鎂溶液庫［7-8］。

玻利維亞礦業(yè)公司已經(jīng)于2010年完成了烏尤尼鹽湖的實(shí)驗(yàn)廠房建設(shè)，為了有效開發(fā)該鉀鹽資源，2014年玻利維亞國家礦業(yè)公司委托德國某公司完成了年產(chǎn)70萬t氯化鉀加工廠（KCl含量95%）的初步設(shè)計(jì)。2015年玻利維亞礦業(yè)公司委托中藍(lán)長化工程科技有限公司建設(shè)年產(chǎn)35萬t氯化鉀的加工廠，項(xiàng)目于2015年開始建設(shè)，2018年4月投料試車成功。該項(xiàng)目的成功為玻利維亞國家礦業(yè)公司開發(fā)烏尤尼鹽湖資源起到了奠基石的作用。本文主要從選礦工藝角度對(duì)裝置、選礦工藝流程及其關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行評(píng)述。

1 原礦組成

原礦固相占84%，液相占16%，由鹵水經(jīng)鹽田曬礦獲得，主要由鉀石鹽、氯化鈉組成，不溶物、硫酸鈣等少量?；瘜W(xué)組成分析結(jié)果見表1。

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表1 表明：原礦中的固相KCl品位較高，為27.51%，不溶物含量較低僅為0.58%。

2 工藝流程

鉀石鹽礦生產(chǎn)氯化鉀常用工藝主要有浮選法和溶解結(jié)晶法，工藝均較成熟，尤以浮選法應(yīng)用廣泛。

浮選法根據(jù)礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)不同進(jìn)行分選，與溶解結(jié)晶法相比，優(yōu)點(diǎn)是能耗低、投資省、腐蝕輕；缺點(diǎn)是無法獲得工業(yè)級(jí)品質(zhì)的氯化鉀產(chǎn)品，并且浮選所用藥劑不利于環(huán)保。本鉀石鹽礦適合采用浮選法加工。

2.1 原礦儲(chǔ)運(yùn)、破碎

來自鹽田的濕鹽礦通過卡車運(yùn)送至加工廠區(qū)上料站，通過地表給料機(jī)給礦，給料機(jī)頭部安裝有一臺(tái)旋轉(zhuǎn)式的攪拌破碎機(jī)，用以對(duì)結(jié)塊的濕料進(jìn)行破碎，將原礦破碎至-150 mm，上料站的工作制度是每天16 h，夜間8 h不工作。

帶式輸送機(jī)將-150 mm原礦送至轉(zhuǎn)運(yùn)站緩沖料倉，緩沖料倉上的液位計(jì)既保證了料倉有足夠的物料，又使多余的物料轉(zhuǎn)運(yùn)至濕鹽緩沖堆場（存儲(chǔ)能力15 000 t），緩沖堆場物料經(jīng)過板帶給料機(jī)送至反擊式環(huán)錘破碎機(jī)進(jìn)行開路破碎，排礦粒度P90=5.0 mm，破碎后物料經(jīng)帶式輸送機(jī)輸送至工藝廠房。

2.2 脫鎂和磨礦

原礦破碎后經(jīng)帶式輸送機(jī)送至工藝廠房調(diào)漿槽，用工藝鹵水調(diào)制成濃度50%的漿體，送入3臺(tái)離心機(jī)中進(jìn)行脫鹵，以脫出原礦中夾帶的Mg2+。

離心機(jī)排出的濾液匯集后泵送至濃縮機(jī)，濃縮機(jī)溢流匯集后用于濕鹽調(diào)漿，多余的溢流外排至廢鹵蒸發(fā)池；濃縮機(jī)底流直接泵送至粗選，回收氯化鉀。

離心機(jī)排出的固相用回收的母液調(diào)漿，泵送至3臺(tái)濕式篩分機(jī)，與浮選中礦一起進(jìn)行濕篩分級(jí)，濕篩篩孔寬0.8 mm，篩上自流進(jìn)溢流型棒磨機(jī)磨礦，棒磨機(jī)排料返回濕篩，形成閉路磨礦；篩下泵送至粗浮選。

2.3 浮選與中礦返回

篩下經(jīng)水力旋流器濃縮，底流在調(diào)漿槽中加浮選藥劑調(diào)漿，然后泵送浮選機(jī)選別，浮選采用2粗1精流程，精選中礦與棒磨機(jī)排料合并返回篩分作業(yè)，精礦進(jìn)入洗滌作業(yè)，尾鹽進(jìn)入尾礦處理系統(tǒng)。浮選流程階梯布置，實(shí)現(xiàn)了物料的自流。

2.4 洗滌和產(chǎn)品離心脫鹵

浮選精礦采用精鉀母液進(jìn)行一次洗滌，然后送入帶式過濾機(jī)脫鹵，濾餅用淡水二次洗滌并再次離心脫鹵。

2.5 產(chǎn)品干燥

采用液化石油氣直接燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱?duì)物料進(jìn)行加熱干燥，干燥設(shè)備采用流化床干燥器。干燥后產(chǎn)品水分控制在0.1%以內(nèi)，為防止產(chǎn)品結(jié)塊，干燥后加入抗結(jié)劑，抗結(jié)劑的加入會(huì)使產(chǎn)品濕度增加，但最終產(chǎn)品殘余濕度不能超過0.3%。干燥器的加熱段尾氣通過旋風(fēng)除塵和濕法洗滌塔除塵后排放，流化床干燥器的冷卻段尾氣經(jīng)袋式除塵器除塵后返回干燥機(jī)氣體燃燒爐循環(huán)使用。

2.6 尾礦處理

浮選尾鹽進(jìn)入調(diào)漿槽后用淡水洗滌，再泵送至尾鹽帶式過濾機(jī)過濾，濾餅經(jīng)尾鹽帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至尾鹽堆場存儲(chǔ)；母液經(jīng)濃密機(jī)凈化后再回鹵存儲(chǔ)區(qū)回收利用。

3 裝置的主要特點(diǎn)

3.1 破碎與磨礦

原礦在上料站經(jīng)打散機(jī)碎至-150 mm，細(xì)碎選擇可逆反擊式環(huán)錘破碎機(jī)，由于礦物含濕高達(dá)16%，且濕鹽易板結(jié)，因此在破碎腔反擊板上增加了電加熱裝置，同時(shí)取消了破碎機(jī)排礦口的格柵板，通過錘頭和反擊板間隙的調(diào)節(jié)調(diào)整排礦粒度。

入選的鉀鹽礦粒度既要使氯化鉀的粒度盡可能粗，又要使氯化鈉與氯化鉀能夠較好地單體解離，脫掉不溶物質(zhì)。磨礦選擇溢流型棒磨機(jī)，并與預(yù)先檢查篩分形成閉路，以有效避免物料的過粉碎。

3.2 脫鎂

研究表明［9］，Mg2+濃度對(duì)于KCl-NaCl飽和液的水結(jié)構(gòu)有重要的影響，Mg2+具有強(qiáng)烈的水合作用，隨著溶液中Mg2+濃度的增加，水分子會(huì)在Mg2+周圍聚集，形成一個(gè)水合大分子，當(dāng)Mg2+吸附在氯化鉀晶體表面時(shí)，氯化鉀晶體表面會(huì)形成一圈水分子層，這些水合分子構(gòu)成一層水膜阻止捕收劑大分子在氯化鉀晶體表面吸附，導(dǎo)致生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)藥劑不捕收氯化鉀顆粒的現(xiàn)象，從而影響浮選回收率。同時(shí)，Mg2+濃度的變化會(huì)改變浮選作業(yè)的黏度，溶液黏度的增大導(dǎo)致小顆粒氯化鈉沉淀困難，呈現(xiàn)跟浮現(xiàn)象。另外，浮選母液黏度的增加導(dǎo)致氣泡上浮阻力增大，氣泡破裂程度增加，最終嚴(yán)重影響浮選作業(yè)效果。由于原礦夾帶母液較多，母液中含有較高濃度的Mg2+，為了消除Mg2+的富集，原礦篩分前應(yīng)采用離心機(jī)脫鎂。當(dāng)脫鎂母液Mg2+濃度較高時(shí)，將作為廢鹵外排。

3.3 二次洗滌

礦泡沫液相含有大量的高鎂母液，固相中含有部分NaCl細(xì)粒，為提高精礦質(zhì)量必須降低NaCl含量，通過過濾洗滌來完成提高質(zhì)量的任務(wù)。浮選精礦的KCl品位可達(dá)69.89%，需要通過洗滌除去夾帶的NaCl，獲得合格產(chǎn)品。浮選精礦中夾帶有大量的高鎂母液和固相NaCl，一次洗滌采用精鉀母液可使KCl品位提高至81.75%，一次洗滌稀釋了高鎂母液，可通過帶式過濾機(jī)過濾去除，濾餅進(jìn)入二次洗滌，二次洗滌采用淡水洗滌，根據(jù)KCl和NaCl的溶解度不同，使NaCl轉(zhuǎn)移到液相中，獲得合格的KCl產(chǎn)品。

3.4 浮選藥劑

在浮選工藝中，浮選藥劑是關(guān)鍵，直接決定了浮選指標(biāo)的好壞。鉀鹽浮選采用的捕收劑主要是十八烷基伯胺，其通常溶解于85℃以上的熱水中，通常還需加入HCl進(jìn)行配藥。本項(xiàng)目采用的是江蘇某藥劑廠生產(chǎn)三合一組合藥劑，該組合藥劑可避免鹽酸對(duì)設(shè)備的腐蝕，并簡化了配藥流程，同時(shí)具備良好的選別效果。

4 結(jié)語

（1）玻利維亞年產(chǎn)35萬t氯化鉀項(xiàng)目采用浮選工藝實(shí)現(xiàn)了對(duì)氯化鉀的選別，同時(shí)重視了Mg2+對(duì)浮選工藝的影響，浮選前采用了脫鎂工序。

（2）該項(xiàng)目的成功建設(shè)，為開發(fā)烏尤尼鹽湖豐富的鹽湖資源奠定了基礎(chǔ)，也為類似項(xiàng)目提供了參考和借鑒。