Отделение полигалитовой породы от галита

В. А. Хуснутдинов, А. К. Вишняков, Д. Р. Шакирзянова

ОТДЕЛЕНИЕ ПОЛИГАЛИТОВОЙ ПОРОДЫ ОТ ГАЛИТА

Исследованы полигалитсодержащие породы на обогащение их гравитационным методом разделения и способом отмывки водой.

Минералого-петрографические исследования полигалитсодержащей породы Шарлыкской площади, дробленой до различных крупностей, показали, что она состоит из полигалитсодержащих частиц и частиц почти чистого галита. Полигалитсодержащие частицы состоят, в основном, из полигалита и ангидрита, сцементированных галитовым материалом.

Для получения дробленного полигалитсодержащего материала для получения тех или иных форм бесхлоридных удобрений, необходимо удаление из исходного полигалита большого количества галита. В плане решения этой задачи были исследованы полигалитсодержащие породы на обогащение их гравитационным методом разделения и способом отмывки водой.

Для возможности применеия первого метода для всех типов полигалитсодержащих пород (усредненная проба) были проведены лабораторные эксперименты по разделению их в тяжелой жидкости на плотностные фракции. Разделение основывалось на том, что частицы, погруженные в тяжелую жидкость, группируются по плотностям: более плотные, по сравнению с жидкостью, опускаются на дно сосуда, а более легкие всплывают на ее поверхность.

Суммарный состав исходной пробы, по основным компонентам, выражался в 54,3% полигалита, 34,4% галита и 9,1% ангидрита. В результате разделения ее в тяжелой жидкости были получены следующие массовые значения выделенных фракций: легкая 1574,58 г или 86,13%, промежуточная 5,09 г или 0,29%, тяжелая 248,41 г или 13,59 %. Количественный расчет основных минералов, входящих в тяжелую и легкую фракции, по результатам химического анализа, приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Минеральный состав фракций, полученных при разделении в тяжелых жидкостях

Фракци Минеральный состав, % мас. Кислот- Сумма

я Полигалит К2МдСа2(Э04)4 2Н2О Галит ЫаС! Ангидрит СаЭ04 Кизерит МдЭ04- Н20 Магнезит МдСОз ноне- раств. остаток

тяжелая 74,56 2,18 19,77 0,39 1,35 0,56 98,81

легкая 51,81 37,03 7,95 1,12 0,33 0,22 97,91

Как показывают результаты опыта, сам процесс разделения галитсодержащих и полигалитсодержащих частиц в тяжелой жидкости происходит хорошо. Но проведенные перерасчеты полученных результатов на всю усредненную пробу свидетельствуют о значительных потерях полигалита с легкой фракцией (44,6%) и низком выходе его с тяжелой (10,13%). Согласно минералого-петрографическим исследованиям данное явление

обусловлено тем, что значительное количество полигалита находится в виде тонкочешуйчатых форм, включенных в частицы галита.

Проведенные исследования позволяют рекомендовать гравитационные методы для получения из пород Шарлыкской площади бесхлоридных сыромолотых удобрений в виде «полигалитовой муки» Одним из таких методов может быть обогащение полигалитсодержащих руд в тяжелых суспензиях (магнетит, барит и т.п).

Для проведения экспериментов по удалению галита из дробленой полигалитсодержащей породы методом отмывки водой была взята усредненная проба, которая содержала 22% галита.

Из результатов предварительно проведенных опытов было установлено, что на растворение ЫаО! из полигалитсодержащей породы влияет как скорость перемешивания суспензии, так и время контакта породы с водой.

Таблица 2 - Влияние условий промывки на состав промывной воды

№опыта Время переме- шивания, мин Время кон такта с водой, мин Составы воды после промывки, г/л Мольное соотношение К2в04: Мдв04

ЫаО! 1 К2Э04 МдЭ04 0аЭ04

1 7 >10 130,5 11,83 8,17 4 1,04

2 4 6 111,82 7,86 5,64 8,3 0,96

3 2 6 86,76 7,17 4,95 8,8 1

4 1 5 88,2 6,95 4,8 8,86 1

Для получения насыщенного раствора ЫаО!, при отмывке полигалита водой от галита, использовалось соотношение Ж : Т, равное 1.0, и ступенчатая его обработка. В начале отмывки применялась дистиллированная вода. Затем отмывка производилась раствором, полученным после отмывки дистиллированной водой. В другом опыте, для отмывки использовался еще более насыщенный раствор, который был получен в предыдущем эксперименте. Время перемешивания на всех трех ступенях отмывки составляло 1 мин. В последующих опытах (№№ 4-6, табл. 3) осуществлялась промывка, уже отмытого в предыдущих операциях от галита полигалитсодержащего остатка, дистиллированной водой. Результаты опытов представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Составы растворов трехступенчатой отмывки полигалита от галита

№ опыта Условия опыта Состав раствора, г/л Сумма солей, г/л

Отмывка от ЫаО! ЫаО! К2Э04 МдЭ04 0аЭ04

1 1-я ступень отмывки: дист.вода, Ж: Т =1,0 т =1 мин. 106,8 9,64 6,68 3,49 126,61

2 2-я ступень отмывки: раствор 1 -й ступени отмывки, т =1 мин. 263,1 11,94 8,32 2,58 285,18

3 3-я ступень отмывки: раствор 2-й ступени отмывки, т =1 мин. Промывка отмытого полигалита 293,3 13,20 9,16 2,48 318,12

4 т = 0,5 мин. Ж:Т= 1 53,04 8,49 6,68 3,05 71,26

5 т = 5,0 мин. Ж:Т= 1 59,10 10,47 7,92 2,48 79,97

6 т =5,0 мин. Ж:Т = 2 74,18 9,10 6,68 3,09 93,05

Примечание: т - время перемешивания, мин.

Из табл. 3 следует, что насыщенный раствор ЫаО!может быть получен только после трехступенчатой отмывки полигалитсодержащей породы. При этом в растворе ЫаО! будут содержаться достаточно высокие концентрации ^ЭО^ МдЭО4, а в осадке присутствует только ангидрит.

Как следует из приведенных в таблице 2 данных, наибольшее количество галита вымывалось из полигалитсодержащей породы при перемешивании ее в воде в течении 7 минут. Большее время перемешивания увеличивало только количество выщелачиваемых калийных и магниевых компонентов.

С целью более детального изучения процесса отмывки на основе промышленной установки трехступенчатой противоточной отмывки (рис.1) [1] была смоделирована схема по отмывке полигалитовой породы крупностью 1,0-0,0 мм от галита для проведения лабораторных опытов, приведенная на рис.2.

Свежая промывная вода Промывная вода

3-я ступень 2-я ступень 1-я ступень

__________________________Промывная вода___________

Рис. 1 - Схема промышленной установки трехступенчатой противоточной отмывки: 1-3 - репульпаторы

Растворы на анализ

2) 50 г свеж. руды

3) 50 г свеж. руды--------

60 мл Н2О ^

М

65мл Н2О

Рис. 2 - Схема лабораторных опытов по моделированию трехступенчатой противоточной отмывки полигалитовой руды от галита: М - аппараты с мешалками (растворители). Ф1, Ф2, Ф3 - соответственно фильтраты 1-й, 2-й и 3-й ступени отмывки

Как следует из рис. 2, ступени отмывки нумеровались по ходу движения твердой фазы. Составы растворов, образующихся после каждой ступени отмывки, приведены в табл.4.

Проведенные опыты показали, что промытый и высушенный полигалитсодержащий остаток содержал в себе до 1,2% Ыа0!. Это было обусловлено, видимо, количеством остающегося в его порах промывающего раствора со второй ступени. Как следует из таблицы 4, при отмывке полигалитсодержащей породы от галита, растворялся и полигалит в количестве 6,45% от взятой массы или 8,7% от содержания его в полигалитсодержащей исходной породе.

Таблица 4 - Составы растворов трехступенчатой отмывки полигалита от галита

Компоненты Ступени отмывки

1 ступень 2 ступень 3 ступень

Ионный состав, г/л

СЧ О (Л 18,22 20,62 13,13

0!" 181,37 81,52 6,67

Оа2+ 0,44 0,75 0,58

Мд2+ 2,18 2,39 1,49

К+ 6,98 7,65 4,77

Ыа+ 117,67 52,89 4,33

Солевой состав, г/л

К2Э04 15,54 17,04 7,34

МдЭ04 10,79 11,83 7,38

0аЭ04 1,49 2,54 1,97

ЫаО! 299,04 134,41 11,0

Сумма солей 326,86 165,82 27,69

Плотность, г/см3 1,2126 1,1128 1,0235

В связи с тем, что основной причиной снижения скорости фильтрации после отмывки является уменьшение размера частиц исходной породы и появление в ней высокодисперсных частиц сульфата кальция.

Проведенные исследования позволяют выбрать наиболее рациональную технологическую схему предварительного обогащения полигалитсодержащих пород Шарлыкской площади.

Литература

1. Хуснутдинов В. А., Сайфуллин Р. С., Хабибуллин И. Г. Оборудование производства неорганических веществ: Учебное пособие для вузов. Л.: Химия, 1987. 248с.

© В. А. Хуснутдинов - д-р хим. наук, проф. каф. технологии неорганических веществ и материалов КГТУ; А. К. Вишняков - канд. геолог. наук, вед. науч. сотр. ЦНИИГеолнеруд; Д. Р. Шакирзянова -асп. каф. технологии неорганических веществ и материалов КГТУ.