任延鹏

关键词：浓缩工艺;流程循环;钾盐选矿

在盐化工中，浓缩工艺是一种常见的技术。在盐化工发展历史上，真空制盐的发展历程能良好地诠释浓缩工艺的发展史。浓缩制盐业到现在已发展了两千余年，根据生产方式和产能统计分析，国内外规模化的制盐工艺起初都是利用日光摊晒固体。后来，为了提高蒸发效率，采用平锅熬盐蒸发制盐。19世纪末，国外采用了单效真空技术制盐。随着制盐工业的发展，美国曼里斯蒂铁工厂（ManisteeIron Work）制成第一套多效真空蒸发罐制盐设备，使蒸发制盐技术出现了重大变革[1]。

在现代盐化工行业，海盐制取仍以摊晒蒸发为主，其他盐化工则演变成形式多样的浓缩工艺技术。在钾盐化工中，浓缩工艺更是伴随着每道生产工序。在钾盐化工中所用的采矿方式主要有两种：（1）水采，以矿浆形式采回后进行浓缩;

（2）旱采，以汽运的形式进入生产工序加工。其中，水采矿主要通过水采机等采矿设备进行采收，采收回的矿物经过浓缩机浓缩后，返回盐田的溢流中含有部分细颗粒。浓缩后的固相经过滤除液、浮选除杂、离心干燥等工序得到成品。浓缩、过滤、浮选、离心等工序都有大量液相外排，而这些外排的液相中又含有一定量的固相，有一定的回收再利用价值。本研究主要探究浓缩设备以及选矿流程的循环问题。

1原矿采取作业

原料卤水从地下抽取出来后通过输卤渠输送[2]，进入晒矿作业后，经日晒蒸发浓缩除去部分杂质。在此工序中，除杂浓缩需要注意盐田防渗、气温、蒸发量变化引起的工艺控制点变化[3]。蒸发浓缩后的矿物将卤水排干后以旱采拉运、水下作业的形式采收。两种方式有明显的优缺点：水采对设备的稳定性要求较高且采回矿浆要经过进一步浓缩，旱采矿物无须进一步浓缩但晒矿周期较长、成本高。一般情况下，钾盐选矿厂将两种方式配合使用，既实现了矿量供应，又能规避设备运转风险，使生产平稳进行。一般情况下，旱采矿占比30.00%左右。

2选矿加工作业中的浓缩工艺

在水下采收作业过程中，通过特制的切割破碎设备将硬质矿体打碎后与卤水以矿浆的形式泵送至选矿加工段。采收的矿浆无法直接加工，需要先浓缩去液存固。采用的浓缩设备为浓密机，浓缩后矿浆进入下道工序，液相进入盐田晒矿或者外排，而出于资源利用最大化的考虑，选择继续返回盐田晒矿。经实验分析，在此部分液相中，固相质量分数达到5.00%，固相中的水不溶物含量偏高，如果直接排放至盐田，会影响水采矿矿质，易造成流程循环和不溶物富集。因此，需要进一步探究如何有效地利用此部分固相。

3浓缩固相回收工艺

在浓缩工序中，浓密机是一种较为成熟且处理量大的设备，是基于重力沉降作用的固液分离设备。目前，中心传动耙式浓密机的最大直径为183m，由美国一家矿物加工设备和技术公司Dorr-Oliver生产;周边传动浓密机最大直径为200m，由美国的Eimeo公司生产。按照安装方式划分，浓密机可分为地上和地下下沉式，具体可根据实际工况条件选择。利用浓密机内的慢速转动耙架可将质量分数为30.00%左右的矿浆通过重力沉降浓缩为质量分数为40.00%～55.00%的底流矿浆，浓密机底流矿浆由底流泵泵送至下道工序进一步提纯。浓密机的液相（溢流）由周边的环形凹槽溢流口流出。此溢流液相要经过一定的处理后才能回收。

3.1溢流进盐田后的流体力学分析

浓密机溢流至盐田后以漫流方式存在会造成一定的晒矿区域性污染，回收区域面积及走水路线需要规划。为了以最经济的方式实现回收，同时将对晒矿的影响降至最低，查阅相关资料，对沉积溢流进行流体力学分析，流速和沉降时间符合下述计算公式：

在确定的初始流速条件下，沉降时间已确定，因此，规划合理的沉降区域及路线尤为重要。由于溢流固相粒度主要在﹣160目以下，此粒径矿物在浮选作业中选别困难，易带出其他杂质，需要沉降后结晶形成可用粒径矿物。

经现场实际生产验证，同时为了避免溢流固相细颗粒污染成品盐池矿物矿质，进一步提高矿产资源综合利用率，在成品盐池内新建溢流固相回收区域，溢流液相在该区域内呈折线形流动、该区域外围呈环沟形流动，澄清卤水回至盐田进行晒矿。通过此方式可延长细颗粒沉降时间，确保进入晒矿区域的液相为清液。

3.2沉积固相回收使用

为了使回收后的细颗粒固相更好地用于生产，以硫酸镁亚型卤水制取硫酸钾工艺为例，对浓密机溢流固相进行化验分析，主要成分为MgSO₄·7H₂O和NaCl。根据牛自得水盐体系相图理论，主要通过一步转化法、二步反应转化法、部分返回母液转化法、母液全部回收使用二步法制取硫酸钾。其中，母液循环回收使用工艺的产率最高可达31.69%，较未循环母液产率增加25.33%。经生产验证，母液参与循环工序后，实际产率与理论产率接近，这也属于循环经济的范畴，在生产中需持续推广。

回收的细颗粒固体主要成分—泻利盐是一种优质矿产资源，在生产中起重要作用。经过一段时间沉积后的固体矿，晶体颗粒变大，已经不适合以水下作业的方式采收，因此，以另一种供矿模式—旱采陆运的方式进入生产系统，进系统前的必要工序是破碎。

4盐化工中其他浓缩工艺介绍

在盐化工中，其他的浓缩工艺技术有过滤、离心、旋流分级等。这些工艺在钾盐生产中已经较为成熟。通过过滤机浓缩矿浆，处理量大、设备运行稳定，需要根据不同的过滤介质选取不同的滤布。离心机在钾盐化工中一般用于最后一道工序的成品脱水，产品粒度对其运转影响较大。

旋流分级在磨矿、转化、除尘工序都有相应的应用。目前，旋流分级在盐化工中影响生产的问题是结盐[4]，特别是在磨矿工序，为了得到符合工艺需求粒径的供矿条件，磨矿后的二次分级显然较为合适。但是，结盐问题是亟待解决的难题。首先，要使用防结盐高分子材料;其次，在生产过程中，颗粒要保持均一性占比;最后，在旋流器底流出口位置通水冲刷，进行除盐处理，相应的水耗会增加。在上述因素的影响下，新材料的使用会是工艺创新的突破点。旋流分级另一个应用较多的工序就是除尘，在成品的末端，干燥后的成品细小颗粒易被热风带走，在常规的布袋除尘、水磨除尘工艺中加入旋风除尘，需要注意干燥窑尾气降温引起的结晶析盐造成的堵塞问题。

5结语

盐化工生产基本上涵盖了物理过程的除杂、化学反应的提纯。除杂过程往往对设备的依赖性较强，化学反应则要符合相应的结晶动力学规律。通过物理、化学除杂提纯得到优质产品，在这些工序中，浓缩工序能否穩定运行直接关系到整个生产系统能否良性运转。浓缩设备的创新有利于实现工艺路线的多种选择，在兼顾量与质的前提下，能进一步提高产率、收率，使矿产资源利用率最大化。BB8A75E7-F62D-42DF-A471-72D73C5C483D