पोटाश खनन प्रक्रिया में पोटाश घोल के घनत्व का मापन

पोटाश प्लवन प्रक्रिया: घनत्व नियंत्रण के साथ अनुकूलन

3.1 पोटाश प्लवन प्रक्रिया: मूलभूत बातें

पोटाश प्लवन प्रक्रिया का मुख्य उपयोग सिल्वाइट (केसीएल) को हैलाइट (एनएसीएल) और अघुलनशील पदार्थों से अलग करने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया लक्षित खनिजों की सतह रसायन में अंतर पर आधारित है। चयनात्मक संग्राहकों का उपयोग करके सिल्वाइट को जलरोधी बनाया जाता है, जिससे झाग पृथक्करण संभव हो पाता है, जबकि हैलाइट और मिट्टी को अवसादकों की सहायता से अलग किया जाता है।

डीस्लाइमिंगफ्लोटेशन से पहले डीस्लाइमिंग अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह महीन चिकनी मिट्टी और सिलिकेट्स को हटाता है, जो अन्यथा खनिज सतहों पर परत बना लेते हैं, अभिकर्मक की प्रभावशीलता में बाधा डालते हैं और चयनात्मकता को कम करते हैं। प्रभावी डीस्लाइमिंग से 95% तक दक्षता प्राप्त की जा सकती है, जो फ्लोटेशन प्रक्रिया में उच्च-श्रेणी की पुनर्प्राप्ति में सीधे सहायक होती है। इस विधि से संचालन में लगातार 61-62% K₂O सांद्रण श्रेणी प्राप्त होती है, जो पोटाश लवण पृथक्करण में डीस्लाइमिंग के महत्व को रेखांकित करती है।

डीस्लाइमिंग के बाद फीड को मोटे और महीन भागों में अलग करके फ्लोटेशन सर्किट को अनुकूलित किया जाता है। सिल्वाइट की अधिकतम रिकवरी के लिए प्रत्येक भाग को विशेष अभिकर्मक खुराक और कंडीशनिंग से गुज़ारा जाता है। प्रमुख अभिकर्मकों में शामिल हैं:

• नमक-प्रकार के संग्राहक(सिल्वाइट के लिए),
• सिंथेटिक पॉलीमर अवसादक(जैसे कि केएस-एमएफ) अवांछित हैलाइट और अघुलनशील पदार्थों को दबाने के लिए,
• सर्फेक्टेंट और डिस्पर्सेंटचयनात्मकता को और बढ़ावा देने और कीचड़ के प्रभावों को कम करने के लिए।

इष्टतम पृथक्करण के लिए प्रवाह दर, सेल एजिटेशन गति और अभिकर्मक मात्रा जैसे परिचालन मापदंडों को समायोजित किया जाता है। विश्व स्तर पर, पोटाश उत्पादन का लगभग 70% फ्रॉथ फ्लोटेशन पर निर्भर करता है, जिसमें फ्लोटेशन को थर्मल विघटन-क्रिस्टलीकरण विधियों के साथ एकीकृत करके उच्च शुद्धता वाले उत्पाद प्राप्त किए जाते हैं।

 

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3.2 प्लवन परिपथ में घनत्व मापन

प्लवन प्रक्रिया में घोल का घनत्व एक महत्वपूर्ण नियंत्रण कारक है। यह बुलबुले और कणों के बीच होने वाली परस्पर क्रियाओं को सीधे प्रभावित करता है, जिससे सिल्वाइट के जुड़ने की क्षमता, अभिकर्मक की खपत दर और अंततः पृथक्करण पर असर पड़ता है।

स्लरी के घनत्व के प्रभाव:

• कम घनत्व:बुलबुले और कणों के बीच संपर्क बेहतर होता है, लेकिन झाग की कम स्थिरता और पानी के अधिक बहाव के कारण रिकवरी प्रभावित हो सकती है।
• उच्च घनत्व:अधिक टकराव होते हैं, लेकिन अतिरिक्त ठोस पदार्थ चयनात्मक जुड़ाव में बाधा डालते हैं, अभिकर्मक की अधिक मात्रा की आवश्यकता होती है, और सांद्रण की गुणवत्ता को कम कर सकते हैं।

खनिज पृथक्करण दक्षता को अधिकतम करने और नुकसान को कम करने के लिए मोटे और महीन दोनों कणों के लिए इष्टतम घनत्व समायोजन आवश्यक है। ऑपरेटर वास्तविक समय की प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए घनत्व मीटर, परमाणु गेज और इन-लाइन सेंसर का उपयोग करते हैं, जिससे निरंतर समायोजन संभव हो पाता है जो सांद्रण की गुणवत्ता और पुनर्प्राप्ति को बढ़ाता है।

डीस्लाइमिंग की भूमिका:
केस स्टडी से पता चलता है कि घनत्व माप द्वारा निगरानी की जाने वाली कठोर डीस्लाइमिंग प्रक्रिया से सिल्वाइट की रिकवरी दर 85-87% तक प्राप्त होती है और उच्च फ्लोटेशन चयनात्मकता बनी रहती है। फ्लोटेशन चरण से पहले अघुलनशील पदार्थों को हटाने से अभिकर्मक का प्रदर्शन बेहतर होता है और अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता बढ़ती है, विशेष रूप से जब इसे सटीक घनत्व नियंत्रण के साथ जोड़ा जाता है।

उदाहरण के लिए, सिंथेटिक अवसादकों का उपयोग करने वाले स्थलों पर, डीस्लाइमिंग के बाद घनत्व अनुकूलन से पुनर्प्राप्ति दरों में 2% से अधिक की वृद्धि देखी गई है - जो बड़े पैमाने पर पोटाश खनिज प्रसंस्करण तकनीकों में एक महत्वपूर्ण प्रभाव है।

पोटाश क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया: फ़ीड घनत्व की भूमिका

4.1 पोटाश क्रिस्टलीकरण चरण का अवलोकन

पोटाश खनन प्रक्रिया में फ्लोटेशन और डीस्लाइमिंग के बाद पोटाश क्रिस्टलीकरण एक ऊष्मीय प्रक्रिया है। फ्लोटेशन के बाद—जहां सिल्वाइट (KCl) हैलाइट (NaCl) और अन्य गैंग्यू से अलग हो जाता है—सांद्रित अयस्क को गर्म लीचिंग से गुज़ारा जाता है। इसमें कुचले हुए सिल्वाइट अयस्क को गर्म खारे पानी के साथ मिलाया जाता है, आमतौर पर 85-100 डिग्री सेल्सियस पर, जिससे उच्च तापमान पर उनकी भिन्न घुलनशीलता के कारण NaCl की तुलना में KCl अधिक घुल जाता है।

KCl से समृद्ध लीचेट को अघुलनशील ठोस पदार्थों से अलग किया जाता है। फिर इसे ठंडा किया जाता है, जिससे KCl क्रिस्टलीकृत हो जाता है क्योंकि तापमान बढ़ने के साथ इसकी घुलनशीलता तेजी से घटती है। इन KCl क्रिस्टलों को छानने या अपकेंद्रन द्वारा प्राप्त किया जाता है, धोया जाता है और सुखाया जाता है। यह प्रक्रिया—फ्लोटेशन, हॉट लीचिंग और क्रिस्टलीकरण—पोटाश की पुनर्प्राप्ति और उत्पाद की शुद्धता दोनों को अधिकतम करती है, जिससे 85–99% पुनर्प्राप्ति और 95–99% KCl सामग्री वाले अंतिम उत्पाद प्राप्त होते हैं।

4.2 घोल का घनत्व क्रिस्टलीकरण दक्षता को कैसे प्रभावित करता है

पोटाश के क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया में स्लरी का घनत्व एक निर्णायक कारक है। यह तरल अवस्था में निलंबित ठोस पदार्थों के द्रव्यमान को दर्शाता है और न्यूक्लिएशन दर, क्रिस्टल वृद्धि और शुद्धता को सीधे प्रभावित करता है।

• नाभिकीयकरण दरेंस्लरी का घनत्व अधिक होने से क्रिस्टल निर्माण की संभावना बढ़ जाती है, जिससे अधिक लेकिन छोटे क्रिस्टल बनते हैं। अत्यधिक घनत्व के कारण सिस्टम वृद्धि की तुलना में निर्माण को प्राथमिकता दे सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़े, पुनर्प्राप्त करने योग्य क्रिस्टलों के बजाय महीन कण बनते हैं।
• क्रिस्टल आकार वितरणसघन इनपुट से आमतौर पर महीन KCl क्रिस्टल प्राप्त होते हैं, जिससे आगे की फ़िल्टरिंग और धुलाई में जटिलता आ सकती है। कम घनत्व से कम नाभिक बनते हैं और बड़े क्रिस्टलों का विकास होता है, जिससे पुनर्प्राप्ति सरल हो जाती है।
• पवित्रतायदि घोल बहुत गाढ़ा हो, तो NaCl और अघुलनशील कणों जैसी अशुद्धियाँ एक साथ अवक्षेपित हो सकती हैं, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता कम हो जाती है। उचित घनत्व नियंत्रण इन अशुद्धियों को कम करता है, जिससे शुद्धता अधिकतम होती है।
• जल निकासी प्रदर्शनउच्च घनत्व वाले कच्चे माल से प्राप्त महीन क्रिस्टल कसकर जम सकते हैं, जिससे निस्पंदन या अपकेंद्रण के दौरान जल निकासी में बाधा उत्पन्न हो सकती है। इससे अंतिम उत्पाद में नमी की मात्रा बढ़ जाती है और सुखाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा भी बढ़ जाती है।

स्लरी का घनत्व, सांद्रण पुनर्प्राप्ति दर, उत्पाद की गुणवत्ता और खनिज पृथक्करण दक्षता अनुकूलन से संबंधित है। अपर्याप्त नियंत्रण से KCl की उपज और शुद्धता दोनों कम हो सकती हैं, जिससे पोटाश क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के आर्थिक और परिचालन परिणाम प्रभावित हो सकते हैं।

4.3 क्रिस्टलीकरण के दौरान घनत्व की निगरानी और नियंत्रण के बिंदु

पोटाश के कुशल निष्कर्षण और उच्च गुणवत्ता वाले क्रिस्टलीकरण परिणामों के लिए स्लरी घनत्व का सटीक मापन और विनियमन आवश्यक है। कंपन ट्यूब घनत्वमापी, कोरिओलिस मीटर या परमाणु घनत्व गेज का उपयोग करके इनलाइन घनत्व नमूनाकरण एक मानक प्रक्रिया है। वास्तविक समय डेटा निरंतर निगरानी और विचलन होने पर त्वरित सुधार को सक्षम बनाता है।

सर्वोत्तम प्रथाओं में निम्नलिखित शामिल हैं:

• सेंसरों का रणनीतिक स्थान निर्धारणक्रिस्टलाइज़र में प्रवेश करने वाली फीड लाइनों और रीसर्कुलेशन लूपों में सैंपलिंग उपकरण लगाएं। इससे प्रक्रिया नियंत्रण के लिए प्रासंगिक समय पर और सटीक रीडिंग सुनिश्चित होती हैं।
• स्वचालित प्रतिक्रिया नियंत्रणघनत्व संकेतों को प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) या डिस्ट्रीब्यूटेड कंट्रोल सिस्टम (डीसीएस) के साथ एकीकृत करें। ये सिस्टम लक्षित घनत्व सीमा को बनाए रखने के लिए स्लरी प्रवाह, पुनर्चक्रण दर या ब्राइन मिलाने की प्रक्रिया को समायोजित करते हैं।
• फ्लोटेशन सिस्टम के साथ डेटा एकीकरणक्योंकि फ्लोटेशन सर्किट से निकलने वाले स्लरी का घनत्व क्रिस्टलीकरण के लिए प्रारंभिक स्थिति निर्धारित करता है, इसलिए फ्लोट कंसंट्रेट के घनत्व को स्थिर बनाए रखने से क्रिस्टलाइज़र का संचालन सुचारू रूप से होता है। फ्लोटेशन और क्रिस्टलीकरण इकाइयों से प्राप्त घनत्व रीडिंग को एक फीडबैक लूप में जोड़ा जाना चाहिए, जिससे समन्वित समायोजन संभव हो सके और कंसंट्रेट रिकवरी दर और खनिज पृथक्करण दक्षता में सुधार हो सके।

उदाहरण के तौर पर, काउंटर-करंट लीचिंग सर्किट में, प्रत्येक चरण में घनत्व नियंत्रण इष्टतम क्रिस्टल वृद्धि और बाद में जल निकासी में सहायक होता है। संयंत्र अक्सर अधिक या कम घनत्व की घटनाओं को रोकने के लिए घनत्व अलार्म और प्रक्रिया इंटरलॉक लागू करते हैं, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता और उपकरण दोनों सुरक्षित रहते हैं।

स्लरी के घनत्व पर प्रभावी नियंत्रण आधुनिक पोटाश उत्पादन विधियों की आधारशिला है, जो शुद्धता के लिए क्रिस्टलीकरण को अनुकूलित करने, पुनर्प्राप्ति बढ़ाने और पोटाश खनिज प्रसंस्करण तकनीकों में सर्वोत्तम प्रथाओं के माध्यम से ऊर्जा और पानी की खपत को कम करने के साधन प्रदान करता है।

खनिज प्रसंस्करण में गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण: पोटाश पुनर्प्राप्ति में सहायक

5.1 पोटाश से संबंधित गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण विधियों का परिचय

गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण एक खनिज प्रसंस्करण तकनीक है जो कणों के घनत्व और अवसादन वेग में अंतर का लाभ उठाकर पृथक्करण प्राप्त करती है। पोटाश खनन प्रक्रिया में, गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण के विशिष्ट अनुप्रयोग हैं, जो फ्लोटेशन, डीस्लाइमिंग और क्रिस्टलीकरण जैसे अन्य प्राथमिक उपचारों के पूरक के रूप में कार्य करता है। पोटाश के लिए प्रासंगिक गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण विधियों में हेवी मीडिया पृथक्करण (एचएमएस), जिगिंग और स्पाइरल कंसंट्रेटर शामिल हैं, हालांकि पोटाश प्रवाह में फ्लोटेशन अभी भी प्रमुख है।

गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण का सिद्धांत इस बात पर आधारित है कि अलग-अलग घनत्व और आकार वाले कण जब किसी द्रव में निलंबित होते हैं तो अलग-अलग दर से नीचे बैठते हैं। पोटाश संयंत्रों में, इस सिद्धांत का उपयोग सिल्वाइट (पोटाश अयस्क) अंशों से मिट्टी, अघुलनशील खनिज या सोडियम क्लोराइड (हैलाइट) जैसे सघन घटकों को अलग करने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया तब सबसे प्रभावी होती है जब खनिजों के घनत्व में पर्याप्त अंतर होता है—सिल्वाइट (KCl) का घनत्व लगभग 1.99 ग्राम/सेमी³ होता है, जबकि हैलाइट (NaCl) का घनत्व 2.17 ग्राम/सेमी³ होता है। यद्यपि घनत्व का अंतर कम होता है, फिर भी प्रवाह प्रक्रिया के कुछ चरणों में, इसका उपयोग प्लवन और क्रिस्टलीकरण चरणों के साथ-साथ पोटाश को और अधिक सांद्रित करने और अशुद्धियों को दूर करने के लिए किया जाता है।

प्रारंभिक स्क्रीनिंग और डीस्लाइमिंग के बाद आमतौर पर गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण किया जाता है, अक्सर अन्य पोटाश खनिज प्रसंस्करण तकनीकों के साथ। यह एक पूरक चरण के रूप में कार्य करता है जहाँ शुद्धता या सांद्रण की पुनर्प्राप्ति आवश्यक होती है और जब फ्लोटेशन की चयनात्मकता अपर्याप्त होती है तो मोटे/बारीक कणों को अलग करने का एक लागत प्रभावी तरीका प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, फ्लोटेशन के लिए फीड में अघुलनशील मिट्टी को हटाना, या स्क्रीन वॉशिंग से प्राप्त मोटे कणों को परिष्कृत करना, दोनों ही गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण से लाभान्वित हो सकते हैं। कुछ संयंत्रों में, विशिष्ट अपशिष्ट या नमक कणों के प्रबंधन के लिए पुराने गुरुत्वाकर्षण सर्किट अभी भी मौजूद हैं, विशेष रूप से जहाँ फ्लोटेशन का प्रदर्शन मोटे कणों के लिए इष्टतम नहीं है या खारे पानी में जो अभिकर्मक रसायन को प्रभावित करता है।

गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण, पोटाश प्लवन प्रक्रिया का विकल्प नहीं है, बल्कि यह उसका पूरक है, विशेष रूप से उन स्थितियों में जहां पोटाश खनन में प्लवन पुनर्प्राप्ति को बढ़ाना या समग्र सांद्रण पुनर्प्राप्ति दर को बढ़ाना महत्वपूर्ण है। जब विशिष्ट खनिज पृथक्करण दक्षता अनुकूलन की आवश्यकता होती है—जैसे कि अति उच्च उत्पाद शुद्धता प्राप्त करना या स्थायी गाढ़े पदार्थ को हटाना—तो गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण एक द्वितीयक विधि के रूप में उपयोगी है।

5.2 घोल का घनत्व और गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण प्रदर्शन

पोटाश क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया और अन्य पोटाश उत्पादन विधियों में गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण की प्रभावशीलता सीधे घोल के घनत्व से जुड़ी होती है। यहाँ मूल संबंध घोल के घनत्व, कणों के अवसादन वेग और पृथक्करण की समग्र दक्षता के बीच है।

स्टोक्स के नियम के अनुसार, लैमिनर प्रवाह में, कण का अवसादन वेग कण और द्रव के घनत्व के अंतर और कण के आकार में वृद्धि के साथ बढ़ता है। पोटाश खनन प्रक्रिया में, घोल के घनत्व को नियंत्रित करके संचालक माध्यम को इस प्रकार समायोजित कर सकते हैं कि सिल्वाइट या संबंधित खनिज इष्टतम दरों पर अवसादित या तैरते रहें। अत्यधिक उच्च घोल घनत्व अवसादन में बाधा उत्पन्न करता है—कण एक दूसरे की गति को बाधित करते हैं—जिससे खनिज पृथक्करण दक्षता कम हो जाती है और कम गुणवत्ता वाला सांद्र प्राप्त होता है। इसके विपरीत, बहुत कम घनत्व पृथक्करण की क्षमता को कम कर सकता है और महीन गैंग्यू के मिश्रण का कारण बन सकता है, जिससे पुनर्प्राप्ति कम हो जाती है।

सटीक पोटाश घोल घनत्व मापन तकनीकों के माध्यम से मापी गई फ़ीड घनत्व को अनुकूलित करना, खनन में गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण के लिए सर्वोत्तम प्रथाओं में से एक के रूप में मान्यता प्राप्त है:

• उच्च घनत्व वाले घोल:
  • इसके परिणामस्वरूप कणों के बीच परस्पर क्रिया होती है (अवरुद्ध अवसादन)।
  • कम पृथक्करण तीक्ष्णता
  • बढ़े हुए जुर्माने अगले वर्ष के लिए लागू रहेंगे।
• कम घनत्व वाले घोल:
  • स्लरी हैंडलिंग के लिए पानी और ऊर्जा का बढ़ता उपयोग
  • प्रक्रिया थ्रूपुट में कमी
  • कीमती खनिजों के नुकसान की संभावना

विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण उपकरण और खनिज संरचना के आधार पर, लक्षित परिचालन घनत्व आमतौर पर भार के अनुसार 25% से 40% ठोस पदार्थों तक होता है। संचालक आमतौर पर स्टार्टअप और धुलाई चरणों के दौरान इन स्तरों को समायोजित करते हैं, ताकि सांद्रण पुनर्प्राप्ति दर और उत्पाद शुद्धता की परस्पर विरोधी आवश्यकताओं के बीच संतुलन बना रहे।

उदाहरण के लिए, पोटाश स्पाइरल सर्किट में, इस इष्टतम सीमा के भीतर फ़ीड घनत्व को समायोजित करने से स्वच्छ सांद्रण और मध्य और अंतिम अवशेषों में KCl के विभाजन पर प्रभाव पड़ता है। अपस्ट्रीम डीस्लाइमिंग, जो अति-सूक्ष्म मिट्टी और गाद को हटाता है, गुरुत्वाकर्षण पृथक्करण के लिए फ़ीड को सही घनत्व सीमा में बनाए रखने के लिए एक महत्वपूर्ण नियंत्रण चरण है। खनन में स्लरी के लिए उच्च-गुणवत्ता वाली घनत्व मापन तकनीकें, जैसे कि परमाणु घनत्व गेज या कोरियोलिस मीटर, स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों को इन लक्ष्यों को बनाए रखने में सक्षम बनाती हैं, जिससे प्रक्रिया का प्रदर्शन स्थिर रहता है और पोटाश का कुशल निष्कर्षण होता है।

इस चरण में स्लरी के घनत्व पर कड़ा नियंत्रण न केवल आगे की फ्लोटेशन या क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं के परिणामों को बेहतर बनाता है, बल्कि मध्यवर्ती पृथक्करण चरणों के दौरान होने वाले नुकसान को कम करके खनिज प्रसंस्करण में सांद्रण पुनर्प्राप्ति बढ़ाने के तरीकों को भी सीधे तौर पर प्रभावित करता है। गुरुत्वाकर्षण परिपथों में स्लरी के घनत्व पर यह विस्तृत ध्यान आधुनिक पोटाश खनिज प्रसंस्करण तकनीकों के लिए महत्वपूर्ण है और शुद्धता और उपज के लिए पोटाश क्रिस्टलीकरण को अनुकूलित करने की व्यापक रणनीतियों का आधार बनता है।