Файл: Теоретический анализ исследуемого процесса.rtf

Минерализованная пена (пенный продукт), которая и дает флотационный концентрат, должна быть устойчивой, плотной и подвижной. Такая пена создается внесением в суспензию пенообразователей, поверхностно-активных веществ, образующих адсорбционные пленки на поверхности пузырьков воздуха. К наиболее эффективным пенообразователям относятся сосновое масло, вспениватели ОПСБ и др. Расход вспенивателей составляет 25-100 г/т.

Для изменения флотируемости минералов путем регулирования действия на их поверхность собирателей применяется группа реагентов, объединяемых под общим названием модификаторы. К ним относятся депрессоры, активаторы и регуляторы среды.

К депрессорам, которые повышают смачиваемость твердых частиц, относятся известь, цианиды, цинковый купорос, силикат натрия (жидкое стекло), сульфит натрия и др. Активаторы (применяют для активации поверхности) - медный купорос, серная кислота, сульфид натрия и др. К регуляторам среды относят известь, соду, серную кислоту.

Эффективность флотации повышается добавкой регуляторов, изменяющих рН среды и усиливающих воздействие флотореагентов. /5/

Основными показателями процесса обогащения являются:

. извлечение полезного компонента в концентрат;

. выход концентрата;

. качество концентрата;

. эффективность флотации.

Состав оборотного щелока флотационной фабрики БКРУ-2 представленный в пункте 3.1. оказывает влияние не только на плотность, вязкость, поверхностное натяжение и теплопроводность растворов, но и на коллоидно-химические свойства флотируемых реагентов.

Если содержание магния в растворе его вязкость, и плотность растут, то при этом снижается флотируемость минералов.

При переработке сильвинитовой руды во флотационном щелоке происходит накопление MgCl₂, «равновесная» концентрация которого зависит от его содержания в руде и влажности конечных продуктов обогащения представленной на рисунке 1.1.


Проведенные исследования показали, что при увеличение концентрации MgCl₂ в щелоке более 8-10% ухудшает флотируемость KCl, за счет активации флотации NaCl. При небольших концентрациях MgCl₂ (2-4%) наблюдается активация флотации KCl, которая объясняется уменьшением высаливания амина вследствие повышения содержания воды в растворе. /6/

Для улучшения процесса флотируемости необходимо снижать содержание хлорида магния в оборотном щелоке. В литературе данных по снижению содержания MgCl

---

₂ в щелоке нами не обнаружено.

Эффективность процесса флотации характеризуется отношением содержания полезного компонента в концентрате к содержанию его в исходной руде.

Достоинства:

Ø сокращение капитальных затрат на сооружение фабрик;

Ø обогащение ведется в холодных насыщенных растворах;

Ø флотационный концентрат обладает лучшими физико-химическими свойствами (меньшей слеживаемостью, наличием микроэлементов);

Недостатки:

Ø невысокое качество конечного продукта (95-96%);

Ø чувствительность процесса к изменению состава руды;

Ø невозможность комплексного использования сырья.

Ø высокая тепло- энергоемкость производства (доля энергоносителей в себестоимости продукции составляет 25-50%)

Кроме того, качество продукта, определяется не только содержанием основного вещества, но и его физико-механическими свойствами, т.е. прочностью, гигроскопичностью и другими свойствами. Поэтому возникла необходимость в совершенствовании технологического процесса.

Основными задачами проведения исследовательской работы являются:

1. Разработка способа выделения хлорида магния из оборотного щелока с целью улучшения процесса флотации. /7/

. Использование продуктов осаждения для повышения качества флотационного хлорида калия (упрочнение гранул, снижение гигроскопичности, уменьшение слеживаемости).

Известно, что выделению магния из растворов посвящено значительное количество работ.

Разработаны промышленные способы. Наиболее распространенными являются:

· Аммиачный способ

Этот способ заключается в осаждении гидроксида магния из растворов солей магния раствором гидроксида аммония. В основе процесса лежит реакция (1.1.):

(1.1.)
Осадок гидроксида магния отфильтровывают, промывают и прокаливают. Он обладает хорошими физико-химическими свойствами- имеет более крупные кристаллы, чем осадки, получаемые другими методами, вследствие чего хорошо отстаивается и фильтруется.

Недостатком данного метода является дороговизна способа вследствие сложности технологического процесса и значительного загрязнения окружающей среды аммиаком. /2/

· Содовый способ

Этот способ, наиболее старый, заключается в осаждении основного карбоната магния из растворимых солей магния содой. В основе данного способа лежит реакция (1.2.):

---

(1.2.)
В качестве сырья используют природные и промышленные растворы магниевых солей.

Осаждение основного карбоната магния из растворов хлористого магния или карналлита производят раствором кальцинированной содой с концентрацией 130-140 г/л. При температуре 90⁰C, перемешивании и медленной подаче содового раствора к хлормагниевому щелоку. Этим способом пользуются только для производства продукта высокой степени чистоты.

Недостатком содового метода является дороговизна способа вследствие сложности технологического процесса и значительного расхода соды. /2/

· Известковый способ

Этот способ заключается в осаждении гидроксида магния из растворов хлористого магния известью (известковым молоком). Вследствие того, что растворимость Mg(OH)₂ значительно меньше, чем Са(ОН)₂, реакция идет в сторону образования гидроксида магния (1.3.):
(1.3.)
Трудность получения гидроокиси магния этим способом заключается в том, что без соблюдения специальных условий осадок Mg(OH)₂ выделяется в коллоидной форме, что сильно затрудняет его отстаивание, фильтрацию и промывку. Для получения легко фильтрующего осадка необходимо создать условия для медленной кристаллизации при малом пересыщении раствора и при относительно небольшом количестве центров кристаллизации.

Для замедления кристаллизации Mg(OH)₂ применяют сухую молотую малоактивную известь, получаемую из соответствующих сортов известняка. Гашение извести производят не водой, а маточным раствором.

Для получения более плотного и в 5 - 7 раз менее загрязненного окисью кальция осадка-Mg(OH)₂ рекомендуют вводить в раствор, содержащий MgCl₂ различные добавки. Существенное значение для образования хорошо отстаивающегося осадка имеет энергичное турбулентное перемешивание реагирующих растворов, при котором стехиометрическим количеством известкового молока удается в течение. 15 - 20 мин при рН = 10,7 - 11,3 получить осадок Mg(OH)₂, состоящий из мелких хлопьев.

---

Недостатком известкового способа является загрязнение продукта значительным количеством окиси кальция.

Преимуществом известкового метода является сравнительная дешевизна осадителя. /2/

В патентной литературе предложен новый способ выделения ионов магния из магнийсодержащих растворов, используя в качестве осадителей тех же добавок, которые были описаны выше, при раздельном их введении в раствор. Нововведением данного способа является - совместная дробная подача осадителей (раствор соды и окиси кальция с добавлением воды) в две стадии:

. на первую стадию подача 60-80% раствора гидроксида кальция и весь раствор соды.

. на вторую 20-40% раствора гидроксида кальция.

Данный процесс проводят при повышенной температуре равной 50-80⁰С. /8/

При выборе способа осаждения ионов магния из магнийсодержащих растворов необходимо учитывать возможные последствия их применения, стоимость вводимых реагентов. Поэтому целесообразен и приемлем содовый способ осаждения ионов магния из оборотного щелока флотационной фабрики.

В процессе осаждения ионы магния из оборотного щелока при введении осадителя (Na₂CO₃ или СаО) переходят в твердую фазу с образованием осадка, который в дальнейшем применяется как упрочняющая добавка. Качество продукта определяется содержанием основного вещества и физико-механическими свойствами. Для улучшения этих свойств могут быть использованы различные методы. Одним из наиболее простых и доступных является метод гранулирования.

Гранулирование - это совокупность физических и физико-химических процессов, позволяющих обеспечить необходимую структуру, размер и форму обрабатываемого материала, существенно уменьшить склонность продукта к слеживанию, а, следовательно, упростить хранение, транспортирование, повысить сыпучесть при одновременном устранении пылимости и тем самым улучшить условия труда в сфере производства и использования.

Предпочтительной формой гранул является сферическая; в этом случае зерна прочнее и меньше истираются при пересыпании. Гранулы должны иметь достаточную механическую прочность во избежание разрушения или деформирования под тяжестью верхних слоев при хранении больших масс материала. Абсолютное значение прочности гранулы зависит от способа ее определения. Важнейшей характеристикой качества гранул является их статическая прочность. Она определяется усилием, которое вызывает разрушение при одноосном сжатии между двумя параллельными плоскостями, отнесенным к площади поперечного сечения гранулы (МПа или кгс/см

---

²).

Выбор метода гранулирования порошков зависит от их физико-химических свойств. При малой адгезии, т. е. при слабом сцеплении твердых частиц, материал сначала брикетируют прессованием, а затем дробят до требуемого размера кусочков. Порошки, обладающие значительной адгезией в присутствии жидкой фазы, формируют в гранулы путем структурирования разными методами и затем упрочняют их высушиванием.

В общем случае гранулирование включает следующие технологические стадии переработки:

· подготовка исходного сырья, дозирование, смешение компонентов;

· гранулообразование (различные методы грануляции);

· стабилизация структуры (облагораживание, сушка);

· выделение товарной фракции (классификация).

Из литературных источников было выявлены следующие методы гранулирования в зависимости от состава исходного материала и требований, предъявляемых к грануляту. Наиболее часто используемыми приемами являются:

· Окатывание - формирование гранул в процессе их агрегации или послойного роста с последующим уплотнением структуры.

Гранулирование методом окатывания состоит в предварительном образовании агрегатов из равномерно смоченных частиц или в наслаивании сухих частиц на смоченные ядра- центры гранулообразования. Этот процесс обусловлен действием капиллярно-адсорбционных сил сцепления между частицами и последующим уплотнением структуры, вызванным силами взаимодействия между частицами в плотном динамическом слое, например в грануляторах барабанного или тарельчатого типов.

· Диспергирование жидкости в свободный объем или нейтральную среду - образование и отвердевание капель жидкости при охлаждении в газе или жидкости.

Гранулирование методом диспергирования жидкости в свободный объем заключается в разбрызгивании жидкости, например безводного плава гранулируемого вещества, на капли, приближенно однородные по размеру последующей их кристаллизации при охлаждении в нейтральной среде (воздухе, масле).

· Формование или экструзия - продавливание вязкой жидкости или пастообразной массы через отверстия.

Гранулирование методом формования или экструзии состоит в продавливании пастообразной массы, представляющей собой либо увлажненную шихту, либо смесь порошка с легкоплавким компонентом, через перфорированные приспособления с последующей сушкой гранул или их охлаждением.

---