Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КАЛИЙНЫХ СИЛЬВИНИТОВЫХ РУД

Изобретение относится к области обогащения калийных сильвинитовых руд, содержащих нерастворимые в воде фракции, представленные, глинистыми разностями.

Известен способ переработки калийсодержащих руд (патент РФ №2555906, опубл. 10.07.2015), который включает дробление руды, выщелачивание руды раствором горячего ненасыщенного щелока, отделение галитовых отходов от раствора насыщенного щелока фильтрацией. Руду дробят до размера частиц менее 3 мм, нагревают до температуры 90-120°С с одновременным обеспыливанием руды по классу 100-200 микрон. Затем заряжают трибоэлектрически с применением синтетических реагентов в качестве кондиционирующего средства, после чего разделяют в электрическом поле сепаратора свободного падения с образованием галита и концентрата хлористого калия. Концентрат хлористого калия направляют совместно с пылевыми фракциями руды на выщелачивание хлористого калия горячим щелоком. Раствор насыщенного щелока, содержащий солевой и глинистый шламы, направляют на осветление в две стадии в отстойниках. На первой стадии отделяют пульпу солевого шлама, возвращаемого в растворительные аппараты. На второй стадии отделяют глинистый шлам, содержащий солевой шлам. Охлаждают осветленный раствор насыщенного щелока вакуум-кристаллизацией с выделением хлористого калия. Проводят противоточную промывку глинисто-солевого шлама с его отделением.

Основными недостатками способа являются нерациональный расход энергии, т.к. материал сначала нагревают, затем выщелачивают, затем готовый продукт снова необходимо сушить, то есть подвергать обезвоживанию и нагреву.

Известен способ получения хлористого калия из сильвинитовых руд (патент РФ №2551508, опубл. 27.05.2015). Для получения хлористого калия сильвинитовую руду растворяют в нагретом оборотном маточном растворе, выделяют галитовый отвал. Из слива растворителей выделяют солевой шлам в сгустителях и гидроциклонах. Слив сгустителей осветляют от глинисто-солевого шлама. Затем проводят кристаллизацию хлористого калия под вакуумом из осветленного раствора, сгущение суспензии кристаллизата и ее фильтрацию. Оборотный раствор нагревают и возвращают на растворение. Сгущенный солевой шлам после сгустителей смешивают с нагретым оборотным маточным раствором до Ж:Т=2-4. Полученную суспензию разделяют на гидроциклонах по граничному зерну 0,1-0,2 мм. Слив гидроциклонов направляют на растворение сильвинитовых руд. «Пески» гидроциклонов с Ж:Т=0,6-1,5 частично добавляют в сгущенную суспензию хлористого калия перед ее фильтрацией в количестве, необходимом для корректировки содержания КС1 в сухом продукте до требований нормативной документации. Оставшуюся часть «песков» направляют на фильтрацию совместно с галитовым отвалом.

Основными недостатками способа являются: большая энергоемкость процесса - требуется нагрев раствора с последующим обезвоживанием концентрата, а также отрицательное воздействие на окружающую среду из-за необходимости использования флотационных реагентов и наличия хвостохранилища.

Известен способ обогащения калийсодержащих руд (патент РФ №2354457, опубл. 10.05.2009) предусматривающий дробление, классификацию, измельчение, обесшламливание и последующую флотацию сильвина. Суспендированную руду с содержанием до 10% нерастворимого остатка (и.о.), при этом до 40% н.о. представлено тонкодисперсными аморфными частицами, предварительно классифицируют по крупности 0,7 мм с получением подрешетного и надрешетного продуктов, последний доизмельчают. Доизмельченный продукт классифицируют последовательно в две стадии по крупности 1 мм и 0,7 мм, при этом надрешетный продукт 1-й стадии классификации крупностью +1 мм возвращается на доизмельчение, а подрешетный продукт -1 мм отправляется на 2-ю стадию классификации по крупности 0,7 мм с получением подрешетного продукта, который объединяют с подрешетным продуктом предварительной классификации рудной суспензии. Объединенный рудный поток крупностью до 0,7 мм обесшламливают методом шламовой флотации с получением пенного отвального шлама и камерного продукта, из которого флотируют сильвин. Надрешетный продукт 2-й стадии классификации крупностью 1+0,7 мм обесшламливают, а затем флотируют сильвин.

Основные недостатки способа в высокой энергоемкости процесса из-за необходимости обезвоживания продуктов флотации, а также экологической вредности из-за необходимости использования флотационных реагентов и хвостохранилищ.

Известен способ обогащения калийсодержащих руд (патент РФ №2245742, опубл. 10.02.2005), где суспендированную руду перед обесшламливанием направляют на предварительную классификацию с получением двух потоков, обесшламливание которых осуществляют раздельно. Подрешетный продукт предварительной классификации после обработки реагентами направляют на шламовую флотацию с получением пенного отвального шлама и камерного продукта, а надрешетный продукт предварительной классификации измельчают и производят его повторную классификацию, после чего подрешетный продукт повторной классификации объединяют с камерным продуктом обесшламливания, затем объединенный поток рудной суспензии направляют на контрольное обесшламливание с последующей флотацией хлористого калия.

Основные недостатки способа в высокой энергоемкости из-за необходимости обезвоживания и экологической вредности из-за необходимости использования флотационных реагентов и хвостохранилища.

Известен способ обогащения калийных сильвинитовых руд (патент РФ №2684380, опубл. 08.04.2019), принятый за прототип, который включает дробление руды, термическую обработку, сухое измельчение обработанной руды до флотационной крупности. Затем проводят флотацию измельченной руды с использованием катионного собирателя и высокомолекулярного модификатора в насыщенном солевом растворе. Термическую обработку руды осуществляют путем воздействия на нее переменным электрическим полем сверхвысокой частоты в СВЧ-печи. Параметры указанного воздействия, такие как частота излучения, мощность излучения и продолжительность воздействия, выбирают из условия обеспечения температуры нагрева глинистых разностей в диапазоне 250-300°С, а температуры всей рудной массы - не выше 180°С.

Основные недостатки способа в высоких энергозатратах, т.к. руда сначала нагревается потом подвергается флотации, следовательно, концентрат снова приходится сушить. Также флотация - экологически вредный процесс.

Техническим результатом является снижение энергозатрат и повышение экологической чистоты.

Технический результат достигается тем, что термическую обработку ведут микроволновым излучением с частотой от 2000 до 3000 МГц мощностью от 600 до 1000 Вт, затем материал подвергают коронно-электростатической сепарации с получением глинистой и солевой составляющей, глинистую составляющую отправляют в отвал, а солевую нагревают от 200 до 300°С при одновременном вибрационном воздействии, затем охлаждают от 100 до 120°С с одновременным объемным вибрационным воздействием и подвергают трибоэлектростатической сепарации с получением сильвинитового и галитового концентратов, сильвинитовый концентрат окусковывают, а галитовый используют в качестве сухой соли.

Способ осуществляется следующим образом. Исходное сырье дробится до класса крупности 1,5-2 мм, например, последовательно на щековой и молотковой дробилках, далее подвергается обработке микроволновым излучением. Такая обработка позволяет селективно нагреть глинистую и солевую составляющую, а именно глинистая составляющая нагревается до температур на 90 - 170°С больше чем солевая.

Термическую обработку ведут микроволновым излучением с частотой от 2000 до 3000 МГц мощностью от 600 до 1000 Вт. Частота микроволнового поля менее 2000 МГц и мощность излучения менее 600 Вт не позволяет нагреть материал до необходимых температур. А частота выше 3000 МГц и мощность выше 1000 Вт не улучшает результаты разделения, при этом растут энергозатраты.

Затем нагретый материал подвергают коронно-электростатической сепарации в ходе которой выделяется глинистая и солевая составляющие. Глинистая составляющая направляется в отвал. Солевая составляющая нагревается на вибропитателе до температур от 200 до 300°С. На вибропитателе частицы сильвинита и галита приобретают разноименные трибозаряды. Далее материал поступает на второй вибропиталь-электризер, выполненный в виде алюминиевой трубки с виброприводом. Такой питатель позволяет более эффективно заряжать частицы за счет более интенсивного трения частиц друг об друга и о внутреннюю поверхность питателя. Кроме того, внутри вибропитателя происходит охлаждение материала до температур от 100 до 120°С.

Затем материал подвергают трибоэлектростатической сепарации с получением сильвинитового и галитового продуктов, сильвинитовый продукт окусковывают, а галитовый используют как сухую соль, например, как пищевой продукт или для посыпания дорог.

Пример. Переработке подвергалась руда Старобинского месторождения содержащая примерно 28% хлорида калия и около 7% нерастворимого остатка, представленного в основном глинистыми минералами. Руда дробилась в две стадии на щековой дробилке и молотковой дробилке до крупности 1,5-2 мм. Затем материал подвергался обработке микроволновым излучением в течении от 2 до 3 минут, при различной мощности и частоте излучения. Обработанный материал поступал на коронно-электростатическую сепарацию. Затем солевая часть последовательно подавалась на плоский и трубчатый вибропитатели. И затем подвергалась трибоэлектростатической сепарации с получением сильвинитового и галитового концентрат, сильвинитовый концентрат окусковывался, а галитовый используют как сухую соль. Зависимость результатов обогащения от частоты и мощности микроволнового излучения приведена в таблице 1.

Как видно из результатов, приведенных в таблице, заявляемый способ позволяет получать кондиционные сильвинитовые концентраты не использую энергоемкие и экологически вредные флотационные и галургические операции. Продукт II трибоэлектростатической сепарации, представленный в основном галитом может быть использован как пищевая добавка для животных или для обработки дорожных покрытий в зимнее время.