Калий - суда еритін түрінде калий бар әртүрлі тұздарды, ең бастысы калий хлориді (KCl) және калий сульфатын (SOP) білдіретін термин. Ол ауыл шаруашылығында өте маңызды, калийдің негізгі көзі - дақылдарға қажетті үш негізгі қоректік заттардың бірі ретінде әрекет етеді. Калий ферменттердің белсенділігін іске қосу, фотосинтезді қолдау, өсімдіктердегі су қозғалысын реттеу және құрғақшылық пен ауруларға төзімділікті арттыру үшін өте маңызды. Оның үлесі дақылдардың өнімділігін арттыруға, жеміс сапасын жақсартуға және қоршаған ортаның стресстік факторларына төзімділікті арттыруға әкеледі, бұл бүкіл әлемде тұрақты егіншіліктің негізін қалайды.
Тау-кен секторында калий өндіру процесі табиғи түрде кездесетін калий құрамды минералдарды өсіп келе жатқан халықты тамақтандыру үшін қажетті жоғары тазалықтағы тыңайтқыштарға айналдырады. Процесс калий кенін өндіруден басталады, оны кен орнының тереңдігі мен геологиясына байланысты жер асты өндіру, ерітінді өндіру немесе жер үсті өндіру арқылы жүзеге асыруға болады. Байыту технологиялық схемаларында әдетте калий тұздары саз балшықтар мен тұздардан бөлінетін, содан кейін минералды өңдеуде гравитациялық бөлу және қажетті тазалыққа жету үшін термиялық кристалдану сатылары қолданылатын калий флотация процесі қолданылады.
Калий өндіру әдістерінің әрбір кезеңін оңтайландыру зауыттың өнімділігі, тиімділігі және өнім сапасы үшін өте маңызды. Бұл жерде калий шламының тығыздығын өлшеу негізгі рөл атқарады. Тау-кен өндірісіндегі шламның тығыздығын дәл өлшеу әдістері операторларға процесс параметрлерін басқаруға, минералды бөлу тиімділігін оңтайландыруға және концентраттың қалпына келу жылдамдығын барынша арттыруға көмектеседі. Шламның оңтайлы тығыздығын сақтау арқылы нысандар калий өндіруде флотациялық қалпына келуді жақсарта алады, тазалық үшін калий кристалдануын оңтайландыра алады және тау-кен өндірісінде гравитациялық бөлудің ең жақсы тәжірибелерін енгізе алады. Нәтижесінде концентраттың сапасы тұрақты және жұмыс тиімділігі жоғары болады.
Калий өндіру
*
Калий өндіру процесін түсіну
1.1 Калий кен орындарының түрлері және өндіру тәсілдері
Калий иісі ежелгі тұзды сулардың булануы нәтижесінде пайда болған геологиялық шөгінділерден пайда болады. Негізгі кен орындарының түрлері - сильвинит, карналлит және булану процестерінен алынған екінші реттік өнімдер.
- Сильвинит кен орындары:Олар негізінен натрий хлоридімен (NaCl немесе галит) араласқан калий хлоридінен (KCl, сильвит деп аталады) тұрады. Олар қалыңдығы, жоғары сұрыптылығы және өңдеудің қарапайымдылығына байланысты әлемдік өндірісте басым. Негізгі мысалдарға Канададағы Саскачеван бассейні және Ресейдегі Пермь бассейні жатады.
- Карналлитит кен орындары:Олардың құрамында галитпен қатар гидратталған карналлит (KMgCl₃·6H₂O) минералы бар. Магний құрамына байланысты өңдеу күрделірек. Негізгі кездесетін жерлері Зехштейн бассейнінде (Германия/Польша), Соликамскте (Ресей) және Өлі теңіз аймағында кездеседі.
- Буланатын (Тұзды көл) шөгінділер:Цинхай-Тибет үстіртіндегі сияқты тұзды көлдер мен плаяларда калий тұзды сулардың тізбекті булануы арқылы пайда болады. Бұл орталар сильвит, карналлит, полигалит және лангбейнит сияқты бірнеше минералдарды бере алады.
Тау-кен өндіру әдістері салыстырылды
Калий өндіру негізінен екі тәсілге негізделген: дәстүрлі жер асты өндіру және ерітінді өндіру.
- Жер асты кен өндіру:Негізінен сильвинит сияқты таяз, қалың, жоғары сапалы қабаттар үшін қолданылады. Кен бөлме және бағана әдістері арқылы өндіріледі, бұл ресурстарды тиімді қалпына келтіруді және қауіпсіздікті қамтамасыз етеді.
- Шешімді өндіру:Көптеген карналлит түзілімдерін қоса алғанда, тереңірек немесе күрделі шөгінділерге қолданылады. Калий тұзын еріту үшін су немесе тұзды ерітінді енгізіледі, содан кейін ол кристалдану үшін жер бетіне айдалады.
- Солт-Лейк өндіру:Құрғақ аймақтарда тұзды сулардан калий өндіру үшін күн энергиясын булау қолданылады.
Ең үздік тәжірибелер өнімділік пен қауіпсіздікті оңтайландыру үшін озық автоматтандыруды, селективті өндіруді және интеграцияланған шешімдерді пайдаланады. Қазіргі заманғы операциялар көбінесе жер асты және ерітінді өндіруді біріктіреді; гибридті учаскелер екеуін де пайдаланады, әдісті кен орнының тереңдігі мен минералогиясына негізделген түрде таңдайды. Қазіргі уақытта калий өндірудің озық әдістері тиімділік пен сапаны барынша арттыру үшін осы әртүрлі өндіру және өндіру технологияларын қамтиды.
1.2 Калий кенін өңдеу әдістеріне шолу
Калий кені өндірілгеннен кейін жоғары тазалықтағы концентратқа қол жеткізу үшін бірқатар нақты анықталған өңдеу кезеңдерінен өтеді.
1. Экстракция және сындыру
- Кен өндіріледі (жер астынан алынады немесе ерітіліп, ерітінді түрінде айдалады).
- Механикалық сыну үлкен кесектерді азайтып, өңдеуді жеңілдетеді.
- Ұсақталған кен конвейер немесе шлам құбыры арқылы өңдеу зауыттарына тасымалданады.
- Қоспаның түзілуі ұсақ бөлшектерді тиімді жылжытуға және өңдеуге мүмкіндік береді.
- Ұсатқыштар мен диірмендер кенді бақыланатын бөлшектердің өлшеміне дейін кішірейтеді.
- Нысананы мөлшерлеу минералды бөлу тиімділігін және концентраттың қалпына келу жылдамдығын жақсартады.
- Флотация:Сильвинит пен көптеген карналлит кендерін алудың негізгі процесі. Калий минералдары галиттен және басқа да гангтардан селективті түрде бөлінеді. Қабаттан тазарту қалпына келтіру мен тазалықты арттырады, әдеттегі флотациялық тізбектер қалпына келтіру жылдамдығын 85-87% және қабаттан тазарту тиімділігін 95% арттырады.
- Гравитациялық бөлу:Кейде қолданылады; әсіресе тығыздығы ерекше кен түрлеріне қатысты, минералды бөлу тиімділігін оңтайландыруды қолдайды.
- Ыстық шаймалау және кристалдау:Карналлитке бай кендерді алу және соңғы тазарту үшін қолданылады. Еріген калий өнімнің тазалығын арттыру үшін қайта кристалданады, көбінесе KCl мөлшері 95–99% жетеді.
- Процестерді интеграциялау:Әлемдік калий тыңайтқыштары зауыттарының шамамен 70%-ы орталық әдіс ретінде көбікті флотацияға сүйенеді, ал ең жоғары тазалық дәрежесіне жету үшін термиялық еріту және кристалдау қолданылады.
2. Көлік
3. Ұсақтау және ұнтақтау
4. Минералды бөлу процестері
5. Шламды өңдеу және тығыздықты бақылау
Өңдеу барысында сұйықтықта қалқып тұрған қатты заттардың қоспасы - шлам ұғымы өте маңызды. Калий шламының тығыздығын бақылау бөлу тиімділігі мен жабдықтың жұмысын қамтамасыз етеді. Тау-кен өндірісіндегі шламның тығыздығын дәл өлшеу әдістері ағын жылдамдығын реттеу, флотацияны қалпына келтіруді оңтайландыру және концентратты қалпына келтіру жылдамдығын арттыру үшін өте маңызды. Датчиктер мен автоматтандырылған жүйелер калий өндіру мен өңдеудің тиімді болуын қамтамасыз ету үшін тығыздықты бақылайды және реттейді.
Шлам тығыздығын өлшеудің маңызды рөлі
2.1 Калий өндіру контекстіндегі суспензияны анықтау
Калий өндіруде шлам - ұсақталған калий кені мен судың немесе тұзды ерітіндінің қоспасы. Бұл суспензия құрамында, әсіресе калий флотациясы, кристалдану немесе гравитациялық бөлу кезеңдерінде еріген тұздар мен технологиялық химиялық заттар болуы мүмкін. Қатты заттардың мөлшері өңдеу кезеңіне байланысты кең ауқымда өзгереді, бөлу тізбектеріндегі сұйылтылған шламдардан бастап қалдықтарды өңдеудегі қою шламдарға дейін. Бұл шламдардың құрамы мен физикалық қасиеттері кен геологиясы мен технологиялық түзетулердің әсерінен жиі өзгереді.
Қоспаның бірлік көлеміне шаққандағы массасы - суспензия тығыздығы - көбінесе бірнеше маңызды кезеңдерінде өлшенеді:
- Ұсақтау және ұнтақтаудан кейін, флотациялық тізбектерге берілуді басқару үшін
- Қоюлатқыш пен тазартқыштың жұмысын оңтайландыру үшін флотациядан кейінгі
- Кристалдану кезінде, дәл тығыздық өнімнің тазалығы мен қалпына келуін басқарады
- Құбыр тасымалдауда құбырлардың тозуын және айдау шығындарын азайту үшін
Шлам тығыздығын дәл өлшеу калий өңдеу кезеңдерінің автоматтандырылған басқаруын қамтамасыз етеді және әрбір операцияның оңтайлы консистенциядағы шикізат алуын қамтамасыз етеді.
2.2 Қоспа тығыздығын дәл өлшеудің әсері
Процестің тиімділігі және өнімділігі
Тығыздықты дәл өлшеу калий өндіру процесіндегі зауыттың жалпы өнімділігіне тікелей әсер етеді. Сорғылар мен құбырлардың өлшемдері тығыздық күтілетін мәндерге негізделеді. Тым тығыз суспензиялар шамадан тыс тозуға, бітелуге немесе сорғының істен шығуына әкелуі мүмкін, ал сұйылтылған суспензиялар энергияны ысырап етеді және минералды бөлу тиімділігін төмендетеді.
Концентраттың қалпына келу жылдамдығы және өнім сапасы
Флотациялық тізбектердегі тығыздықты бақылау калий өндіруде флотацияны қалпына келтіруді жақсарту үшін өте маңызды. Шлам тығыздығының жоғары немесе төмен болуы көбіктің тұрақтылығын бұзуы, селективтілігін төмендетуі және KCl қалпына келтіру жылдамдығын төмендетуі мүмкін. Мысалы, флотацияға берілетін қоректендіру тығыздығын тұрақты ұстау 85-87% қалпына келтіруді және өнімнің 95% KCl-ден жоғары сұрыпталуын қамтамасыз етеді. Сол сияқты, калий кристалдану процесінде тығыздықтың дұрыс болмауы кристалдардың ластануына және өнім өнімділігінің төмендеуіне әкеледі, бұл зауыттың экономикалық көрсеткіштеріне кері әсерін тигізеді.
Флотация және кристалдану нәтижелері
Калий флотациясы және кристалдану сияқты негізгі бөлу қадамдары тығыздық терезелерінің тығыздығын талап етеді. Тым төмен тығыздық флотация кезінде бөлшектер мен көпіршіктер арасындағы соқтығысу жылдамдығының төмендеуіне әкеледі, ал шамадан тыс тығыздық гангтардың сіңуін және процестің тұрақсыздығын арттырады. Кристалдануда дәл тығыздық асқын қанығуды, кристалдардың өсуін және сайып келгенде соңғы өнімнің тазалығын бақылаумен синоним болып табылады.
Өңдеу мәселелерін болдырмау
Тұрақты тығыздық сонымен қатар құбырлардың бітелуі, сорғының шамадан тыс тозуы және калий өнімдерінің соңғы түрлерінің сәйкес келмеуі сияқты пайдалану мәселелерін болдырмайды. Мақсатты тығыздықтан ауытқу құбырларда шөгінділерге немесе қабаттасуға, өңдеу цистерналарының ластануына және айнымалы концентрат түрлерінің пайда болуына әкелуі мүмкін, бұл қайта өңдеуге, тоқтап қалуға немесе өнімнің спецификациядан тыс оқиғаларына әкеледі.
2.3 Салалық стандарттар және тығыздықты өлшеудің заманауи технологиялары
Калий суспензиясының тығыздығын дәл өлшеу процеске бейімделген дәстүрлі және озық технологиялардың үйлесіміне негізделген:
1Coriolis массалық ағын өлшегіштері
Coriolis өлшегіштері сенсорлық түтіктердегі тербеліс өзгерістерін анықтау арқылы масса ағыны мен тығыздығын өлшейді. Олар дәлдік жағынан жоғары және әртүрлі суспензия құрамын өңдей алады, бұл оларды дәлдікпен процесті басқаруға жарамды етеді. Абразивті суспензияларда жоғары капиталдық шығындар мен тозуға бейімділікке қарамастан, олар концентратты қалпына келтіру жылдамдығын және цифрлық интеграцияны оңтайландыруға басымдық беретін қолданбалар үшін қолайлы. Олардың тікелей цифрлық шығысы зауытты автоматтандыру және аналитикалық жүйелерге үздіксіз қосылуға мүмкіндік береді.
2Ультрадыбыстық тығыздық өлшегіштері
Шламдағы дыбыс жылдамдығын пайдалана отырып, ультрадыбыстық өлшеуіштер қозғалмалы бөлшектерсіз тығыздықты сызықтық бағалауды ұсынады. Қауіпсіздік және техникалық қызмет көрсету тұрғысынан тартымды болғанымен, олардың дәлдігіне бөлшектер мөлшерінің немесе концентрациясының ауытқуы күмән тудыруы мүмкін - бұл калий қалдықтары ағындарына тән.
3Қолмен сынама алу және зертханалық талдау
Зертханалық өлшеулер – гравиметриялық немесе пикнометриялық болсын – калибрлеу және сапаны қамтамасыз ету үшін стандартты белгілейді. Олар жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді, бірақ еңбек талаптары мен сынама алудың кешігуіне байланысты нақты уақыт режимінде бақылау үшін жарамсыз.
Таңдау критерийлері
Калий минералын өңдеу кезінде тығыздықты өлшеу технологиясын таңдау келесі теңгерімді сақтауы керек:
- Дәлдік (процестің тұрақтылығы, сапасы)
- Техникалық қызмет көрсету талаптары
- Жұмысшылардың қауіпсіздігі (әсіресе радиометриялық көздер үшін)
- Зауытты автоматтандыру және нақты уақыт режиміндегі процестерді талдаумен интеграциялау әлеуеті
Көптеген операциялар сенімді, бақыланатын бақылау үшін үздіксіз онлайн есептегіштерді мерзімді зертханалық тексерулермен біріктіреді.
Цифрландыру үрдістері
Қазіргі заманғы зауыттар нақты уақыт режиміндегі аналитика мен автоматтандырылған процесті басқаруға көшуде, тығыздық өлшегіштерін жылдам реттеу үшін тікелей таратылған басқару жүйелерімен (ТБЖ) байланыстырады. Бұл энергия тиімділігін арттыруға, өнім сапасының тұрақтылығына және адами қателіктерді азайтуға көмектеседі.
Қазіргі кезде тығыздықты өлшеудің заманауи әдістері мен бақылау құралдары калий өндірудің тиімді әдістері, минералды өңдеуде гравитациялық бөлуді оңтайландыру және өнім мен қоршаған ортаға қойылатын қатаң талаптарды орындау үшін өте маңызды.
Калий флотациясы процесі: тығыздықты бақылау арқылы оңтайландыру
3.1 Калий флотациясы процесі: негіздері
Калий флотациясы негізінен сильвитті (KCl) галиттен (NaCl) және ерімейтін заттардан бөлу үшін қолданылады. Бұл процесс мақсатты минералдар арасындағы беттік химиялық құрамның айырмашылығына байланысты. Сильвит селективті коллекторларды қолдану арқылы гидрофобты күйге келтіріледі, бұл көбікті бөлуге мүмкіндік береді, ал галит пен саздар депрессанттармен басылады.
Деслимингфлотация алдында өте маңызды. Ол минералды беттерді жабатын, реагент тиімділігіне кедергі келтіретін және селективтілікті төмендететін ұсақ саздар мен силикаттарды кетіреді. Тиімді лайдан тазарту тиімділікті 95%-ға дейін жеткізуі мүмкін, бұл флотация тізбегінде жоғары сапалы қалпына келтіруді тікелей қолдайды. Бұл тәсілмен операциялар үнемі 61–62% K₂O концентратының сапасына қол жеткізеді, бұл лайдан тазартудың калий тұздарын бөлудегі маңыздылығын көрсетеді.
Флотациялық схемалар лаймды бөлшектеуден кейін қоректі ірі және ұсақ фракцияларға бөлу арқылы бейімделеді. Әрбір фракция сильвиттің бөлінуін барынша арттыру үшін арнайы реагент мөлшерлеуінен және кондициялаудан өтеді. Негізгі реагенттер мыналарды қамтиды:
- Тұз типті жинағыштар(сильвит үшін),
- Синтетикалық полимер депрессанттары(мысалы, KS-MF) қажетсіз галит пен ерімейтін заттарды басу үшін,
- Беттік белсенді заттар және диспергаторларселективтілікті одан әрі арттыру және шырыштың әсерін азайту.
Оңтайлы бөлу үшін ағын жылдамдығы, жасушаларды араластыру жылдамдығы және реагенттердің дозалары сияқты пайдалану параметрлері реттеледі. Әлемде калий өндірісінің шамамен 70%-ы көбікті флотацияға негізделген, ал жоғары тазалықтағы өнімдерге флотацияны термиялық еріту-кристаллдау әдістерімен біріктіру арқылы қол жеткізіледі.
3.2 Флотациялық контурдағы тығыздықты өлшеу
Флотация тізбегіндегі суспензия тығыздығы маңызды бақылау факторы болып табылады. Ол көпіршік-бөлшек өзара әрекеттесуіне тікелей әсер етеді, сильвиттің бекіту тиімділігіне, реагенттің шығын жылдамдығына және ақырында бөлінуіне әсер етеді.
Қоспа тығыздығының әсері:
- Төмен тығыздық:Көпіршіктің бөлшектермен жанасуы жақсарады, бірақ көбіктің тұрақтылығының төмендеуіне және судың ағып кетуінің артуына байланысты қалпына келу нашарлауы мүмкін.
- Жоғары тығыздық:Соқтығысулар көбірек болады, бірақ артық қатты заттар селективті бекітуге кедергі келтіреді, реагенттердің жоғары дозаларын талап етеді және концентрат сапасын төмендетуі мүмкін.
Минералдарды бөлу тиімділігін арттыру және шығындарды азайту үшін ірі және ұсақ фракциялар үшін оңтайлы тығыздықты реттеу қажет. Операторлар нақты уақыт режимінде кері байланыс беру үшін тығыздық өлшегіштерін, ядролық өлшеуіштерді және желілік сенсорларды пайдаланады, бұл концентраттың сұрыпталуын және қалпына келтіруді жақсартатын үздіксіз реттеулерге мүмкіндік береді.
Деслимингтің рөлі:
Зерттеулер көрсеткендей, тығыздықты өлшеу арқылы бақыланатын қатаң лайсыздандыру сильвит үшін 85-87% қалпына келтіру жылдамдығын береді және жоғары флотациялық селективтілікті сақтайды. Флотация сатысынан бұрын ерімейтін заттарды алып тастау реагенттің өнімділігін жақсартады және соңғы өнімнің сапасын арттырады, әсіресе тығыздықты дәл бақылаумен біріктірілгенде.
Мысалы, синтетикалық депрессанттарды қолданатын орындарда лайды кетіргеннен кейін тығыздықты оңтайландыру қалпына келтіру жылдамдығын 2%-дан астамға арттыратыны көрсетілген, бұл калий минералын ірі көлемде өңдеу әдістеріне айтарлықтай әсер етеді.
Калий кристалдану процесі: жем тығыздығының рөлі
4.1 Калий кристалдану сатысына шолу
Калий кристалдануы - калий өндіру процесінде флотациядан және сілтілі ерітіндіден кейінгі термиялық процесс. Флотациядан кейін - сильвинит (KCl) галиттен (NaCl) және басқа да дромдардан бөлінетін жерде - концентрат ыстық шаймалауға ұшырайды. Бұл ұсақталған сильвинит кенін қыздырылған тұзды ерітіндімен, әдетте 85-100°C температурада араластыруды, жоғары температурада ерігіштігі әртүрлі болғандықтан, NaCl-ге қарағанда көбірек KCl ерітуді қамтиды.
KCl-мен байытылған сүзінді ерімеген қатты заттардан бөлінеді. Содан кейін ол салқындатылады, бұл KCl-дің ерігіштігі температурамен күрт төмендеген кезде басым түрде кристалдануына әкеледі. Бұл KCl кристалдары сүзу немесе центрифугалау арқылы алынады, жуылады және кептіріледі. Бұл тізбек - флотация, ыстықтай сілтілеу және кристалдану - калийдің алынуын да, өнімнің тазалығын да барынша арттырады, 85-99% қалпына келтіру және 95-99% KCl құрамы бар соңғы өнімдерді шығарады.
4.2 Қоспа тығыздығы кристалдану тиімділігіне қалай әсер етеді
Суспензия тығыздығы калий кристалдану процесінде шешуші фактор болып табылады. Ол сұйық фазада ілінген қатты заттардың массасын білдіреді және ядролану жылдамдығына, кристалдардың өсуіне және тазалығына тікелей әсер етеді.
- Ядролану жылдамдығыШлам тығыздығының жоғары болуы кристалдардың ядролану ықтималдығын арттырады, бұл көбірек, бірақ кішірек кристалдардың пайда болуына әкеледі. Шамадан тыс тығыздық жүйенің өсуден гөрі ядролануды артық көруіне әкелуі мүмкін, бұл үлкенірек, қалпына келтірілетін кристалдардың орнына ұсақ бөлшектердің пайда болуына әкеледі.
- Кристалл өлшемінің таралуыТығыз кіріс әдетте ұсақ KCl кристалдарын береді, бұл сүзу мен жууды қиындатуы мүмкін. Тығыздығының төмендеуі ядролардың азаюына және үлкенірек кристалдардың өсуіне ықпал етеді, бұл қалпына келтіруді жеңілдетеді.
- ТазалықЕгер суспензия тым тығыз болса, NaCl және ерімейтін бөлшектер сияқты қоспалар бірге тұнбаға түсіп, өнім сапасын төмендетуі мүмкін. Тығыздықты тиісті бақылау бұл қоспаларды азайтып, тазалықты оңтайландырады.
- Сусыздандыру өнімділігіЖоғары тығыздықтағы қоректенуден алынған ұсақ кристалдар тығыз жиналып, сүзу немесе центрифугалау кезінде дренажға кедергі келтіруі мүмкін. Бұл соңғы өнімдегі ылғалдылықты арттырады және кептіру энергиясына қойылатын талаптарды арттырады.
Шлам тығыздығы концентраттың қалпына келу жылдамдығымен, өнімнің сапасымен және минералды бөлу тиімділігін оңтайландырумен қиылысады. Бақылаудың жеткіліксіздігі KCl шығымдылығын да, тазалығын да төмендетіп, калий кристалдану процесінің экономикалық және пайдалану нәтижелеріне нұқсан келтіруі мүмкін.
4.3 Кристалдану кезіндегі тығыздықты бақылау және бақылау нүктелері
Калий иондарын тиімді экстракциялау және жоғары сапалы кристалдану нәтижелері үшін суспензия тығыздығын дәл өлшеу және реттеу өте маңызды. Тығыздықты іріктеу дірілдейтін түтік денситометрлерін, Кориолис метрлерін немесе ядролық тығыздық өлшегіштерін пайдаланатын стандартты тәжірибе болып табылады. Нақты уақыт режиміндегі деректер үздіксіз бақылауға және ауытқулар орын алған кезде жылдам түзетуге мүмкіндік береді.
Ең жақсы тәжірибелерге мыналар жатады:
- Сенсорларды стратегиялық орналастыруКристаллизаторға кіретін қоректендіру желілерінде және қайта айналым ілмектерінде сынама алу құралдарын орналастырыңыз. Бұл процесті басқару үшін маңызды уақтылы және дәл көрсеткіштерді қамтамасыз етеді.
- Автоматтандырылған кері байланысты басқаруТығыздық сигналдарын бағдарламаланатын логикалық контроллерлермен (PLC) немесе таратылған басқару жүйелерімен (DCS) біріктіріңіз. Бұл жүйелер мақсатты тығыздық диапазондарын сақтау үшін суспензия ағынын, қайта өңдеу жылдамдығын немесе тұзды ерітінді қосуды реттейді.
- Флотациялық жүйелермен деректерді интеграциялауФлотация тізбегінен шығатын суспензия тығыздығы кристалданудың бастапқы шартын белгілейтіндіктен, қалқымалы концентрат тығыздығының тұрақтылығын сақтау кристаллизатордың тұрақты жұмысын жеңілдетеді. Флотация және кристалдану қондырғыларынан алынған тығыздық көрсеткіштері кері байланыс циклінде байланыстырылуы керек, бұл концентраттың қалпына келу жылдамдығын және минералды бөлу тиімділігін жақсартатын үйлестірілген реттеулерге мүмкіндік береді.
Мысал ретінде, әрбір кезеңде тығыздықты бақылау кристалдардың оңтайлы өсуін және сусыздандыруды қолдайтын қарсы токты шаймалау тізбектерін келтіруге болады. Зауыттар көбінесе тығыздық дабылдарын орнатады және тығыздықтың шамадан тыс немесе төмен болуының алдын алу үшін өнім сапасын да, жабдықты да қорғайды.
Шлам тығыздығын тиімді бақылау қазіргі заманғы калий өндіру әдістерінің негізі болып табылады, ол калий минералын өңдеу әдістеріндегі ең жақсы тәжірибелер арқылы кристалдануды тазалық үшін оңтайландыру, қалпына келтіруді арттыру және энергия мен су шығынын азайту құралдарын ұсынады.
Минералды өңдеудегі гравитациялық бөлу: калий өндіруді толықтыру
5.1 Калий иондарына қатысты гравитациялық бөлу әдістеріне кіріспе
Гравитациялық бөлу - бөлінуге қол жеткізу үшін бөлшектердің тығыздығы мен тұндыру жылдамдығындағы айырмашылықтарды пайдаланатын минералды өңдеу әдісі. Калий өндіру процесінде гравитациялық бөлу флотация, лайдан тазарту және кристалдану сияқты басқа да бастапқы өңдеулерді толықтыратын тар салалы қолданысқа ие. Калийге қатысты гравитациялық бөлу әдістеріне ауыр ортаны бөлу (ҚОБ), джиггинг және спиральды концентраторлар жатады, дегенмен флотация калий ағындық схемаларында басым болып қала береді.
Гравитациялық бөлу принципі сұйықтықта суспензияланған кезде әртүрлі тығыздықтағы және өлшемдегі бөлшектердің әртүрлі жылдамдықпен тұнуына негізделген. Калий кеніштерінде бұл принцип саз, ерімейтін минералдар немесе натрий хлориді (галит) сияқты тығыз құрамдас бөліктерді сильвит (калий кені) фракцияларынан бөлу үшін қолданылады. Бұл процесс минералды тығыздықтар арасында жеткілікті айырмашылық болған кезде ең тиімді болып табылады - сильвиттің (KCl) тығыздығы шамамен 1,99 г/см³, ал галит (NaCl) 2,17 г/см³. Тығыздық айырмашылығы аз болғанымен, кейбір ағындық схема кезеңдерінде ол калий иондарын одан әрі шоғырландыру және флотация және кристалдану сатыларымен қатар қоспаларды кетіру үшін пайдаланылады.
Гравитациялық бөлу әдетте бастапқы скринингтен және лайсыздандырудан кейін, көбінесе басқа калий минералын өңдеу әдістерімен бірге жүзеге асырылады. Бұл маңызды тазалыққа немесе концентратты қалпына келтіруге қол жеткізу қажет болатын қосымша қадам ретінде әрекет етеді және флотациялық селективтілік жеткіліксіз болған кезде ірі/ұсақ бөлудің үнемді әдісін ұсынады. Мысалы, қоректенудегі ерімейтін сазды флотацияға шығару немесе ірі өлшемді фракцияларды торлы жуудан жаңарту гравитациялық бөлуден пайда көре алады. Кейбір зауыттарда ескі гравитациялық тізбектер белгілі бір қалдықтарды немесе тұз фракцияларын өңдеу үшін қалады, әсіресе флотация өнімділігі ірі бөлшектер үшін немесе реагент химиясына әсер ететін тұзды тұзды суларда оңтайлы болмаған кезде.
Гравитациялық бөлу калий флотациясы процесін алмастыра алмайды, бірақ оны толықтырады, әсіресе калий өндіруде флотацияны қалпына келтіруді арттыру немесе концентраттың жалпы қалпына келтіру жылдамдығын арттыру маңызды болған жағдайларда. Белгілі бір минералды бөлу тиімділігін оңтайландыру қажет болған кезде, мысалы, өнімнің аса жоғары тазалығына қол жеткізу немесе тұрақты гангты жою сияқты жағдайларда, гравитациялық бөлу екінші реттік тәсіл ретінде құнды.
5.2 Шлам тығыздығы және гравитациялық бөлу өнімділігі
Калий кристалдану процесінде және калий өндірудің басқа әдістерінде гравитациялық бөлудің тиімділігі суспензия тығыздығына тікелей байланысты. Мұндағы негізгі байланыс суспензия тығыздығы, бөлшектердің тұну жылдамдығы және бөлудің жалпы тиімділігі арасында.
Стокс заңымен анықталғандай, ламинарлық ағында бөлшектің тұну жылдамдығы бөлшек пен сұйықтық тығыздығы арасындағы айырмашылықпен және бөлшек өлшемі артқан сайын артады. Калий өндіру процесінде суспензия тығыздығын бақылау операторларға сильвит немесе онымен байланысты минералдар оңтайлы жылдамдықпен тұнатындай немесе қалқымалы болатындай ортаны реттеуге мүмкіндік береді. Шлам тығыздығының тым жоғары болуы тұнудың қиындауына әкеледі — бөлшектер бір-бірінің қозғалысына кедергі келтіреді — минералды бөлу тиімділігін төмендетеді және концентраттың нашар сұрыптарын береді. Керісінше, өте төмен тығыздық бөлу өткізу қабілетін төмендетіп, ұсақ түйіршіктердің жиналуына әкеліп соғуы мүмкін, бұл қалпына келуді төмендетеді.
Калий шламының тығыздығын дәл өлшеу әдістері арқылы өлшенетін қоректендіру тығыздығын оңтайландыру тау-кен өндірісінде гравитациялық бөлудің ең жақсы тәжірибелерінің бірі ретінде танылған:
- Жоғары тығыздықтағы суспензиялар:
- Бөлшектердің өзара әрекеттесуіне әкеледі (тұнбаудың қиындауы)
- Төменгі ажырату айқындығы
- Айыппұлдарды ауыстыру мерзімінің ұлғаюы
- Төмен тығыздықтағы суспензиялар:
- Шламды өңдеу үшін су мен энергияны пайдаланудың артуы
- Процесс өткізу қабілетінің төмендеуі
- Бағалы минералдардың жоғалу мүмкіндігі
Мақсатты пайдалану тығыздығы әдетте меншікті гравитациялық бөлу құрылғысы мен минералогияға байланысты салмағы бойынша қатты заттардың 25%-дан 40%-ға дейін ауытқиды. Операторлар бұл деңгейлерді іске қосу және жуу кезеңдерінде реттейді, концентраттың қалпына келу жылдамдығы мен өнімнің тазалығы бойынша бәсекелес қажеттіліктерді теңестіреді.
Мысалы, калий спиральды тізбегінде қоректендіру тығыздығын осы оңтайлы диапазонда реттеу таза концентраттағы KCl-дің аралық және қалдықтарға бөлінуіне әсер етеді. Өте ұсақ саздар мен шөгінділерді кетіретін жоғары ағынды тазарту қоректендірудің гравитациялық бөлінуден бастап дұрыс тығыздық терезесінде қалуын қамтамасыз ету үшін маңызды бақылау қадамы болып табылады. Тау-кен өндірісіндегі шлам үшін ядролық тығыздық өлшегіштері немесе Кориолис өлшегіштері сияқты жоғары сапалы тығыздықты өлшеу әдістері автоматтандырылған басқару жүйелеріне осы мақсаттарды ұстап тұруға мүмкіндік береді, бұл процестің тұрақты өнімділігіне және калий иондарын тиімді өндіруге әкеледі.
Бұл кезеңде шлам тығыздығын қатаң бақылау тек төменгі ағынды флотация немесе кристалдану нәтижелерін жақсартып қана қоймай, сонымен қатар аралық бөлу кезеңдеріндегі шығындарды азайту арқылы минералды өңдеуде концентраттың қалпына келуін арттыру әдістерін тікелей қарастырады. Гравитациялық тізбектердегі шлам тығыздығына бұл егжей-тегжейлі назар аудару қазіргі заманғы калий минералын өңдеу әдістері үшін өте маңызды және тазалық пен өнімділік үшін калий кристалдануын оңтайландырудың кеңірек стратегияларының негізін қалайды.
Калий тұзды ағынды судан қалпына келтіру
*
Деректерден шешімдерге дейін: процестерді бақылау және автоматтандыру
6.1 Тығыздықты өлшеуді өсімдікті бақылауға интеграциялау
Калий өндіру процесіндегі зауыттық автоматтандыру SCADA (Басқарушылық бақылау және деректерді жинау), DCS (Таратылған басқару жүйелері) және дербес контроллерлер арқылы суспензия тығыздығын дәл өлшеуді біріктіруге негізделген. Бұл жүйелер нақты уақыт режимінде процесті басқаруды ұйымдастырады, бұл өнім сапасы мен қалпына келтіру жылдамдығына әсер ететін процестің өзгеруіне динамикалық реакция жасауға мүмкіндік береді.
Деректердің сенімділігін және оператордың әрекет ету қабілетін қамтамасыз ету:
- Калибрлеу және валидация:Белгілі стандарттарды және жергілікті тексерулерді қолдана отырып, жүйелі калибрлеу құралдардың ауытқуын жояды, әсіресе калий өндіру әдістеріне тән абразивті немесе қатты қоспалары жоғары орталарда өте маңызды.
- Сигналды сүзу:Жетілдірілген сандық сүзгілеу тығыздық сигналдарын тегістейді, ауа көпіршіктерінің, сенсордың ластануының немесе қысқа мерзімді технологиялық бұзылулардың әсерін азайтады, сонымен қатар нақты технологиялық өзгерістерге жылдам жауап береді.
- Деректер сапасын визуализациялау:SCADA/DCS интерфейстері нақты уақыт режиміндегі деректер сапасының индикаторларын, сенімділік жалаушаларын және тарихи трендтерді қабаттастыруды қамтиды. Бұл операторлардың әрекет етуге болатын сигналдар мен ауытқуларды оңай ажырата алуын қамтамасыз етеді, оператор жауаптарының сенімділігін арттырады.
Мысалы, электрлік тығыздық өлшегіші флотациялық ұяшықта суспензия тығыздығының күтпеген жерден артуын анықтаған кезде, басқару жүйесі операторға автоматты түрде ескерту жасай алады, процесс дабылдарын іске қосады немесе мақсатты белгіленген мәндерді сақтау үшін реагенттердің дозасын реттей алады – концентратты қалпына келтіру және сусыздандыру тиімділігін бақылауды күшейтеді.
6.2 Үздіксіз жетілдіру: қалпына келтіру және тиімділік үшін аналитика
Калий тұздарының жиналуын және зауыттың өнімділігін барынша арттыру тарихи және нақты уақыттағы тығыздық деректерін пайдаланып, заңдылықтарды анықтауға, мәселелерді болжауға және үздіксіз оңтайландыруды жүргізуге байланысты.
Концентраттың қалпына келу жылдамдығын оңтайландыру:
- Деректерді талдау:Калий флотациясы процесіндегі өткен және қазіргі тығыздық көрсеткіштерін бағыттау арқылы зауыт инженерлері процестің кедергілерін немесе күтілетін мінез-құлықтағы ауытқуларды анықтай алады, мысалы, қалдық тығыздығының артуы флотацияның оңтайлы емес жағдайларын көрсетеді. Жоғары ажыратымдылықтағы тығыздық деректері процестің реттелуін (мысалы, ұнтақтау мөлшері, реагент жылдамдығы немесе ұяшықтардағы ауа ағыны) KCl концентратының өнімділігінің жақсаруымен байланыстыратын аналитикалық бақылау тақталарын береді.
- Орнатылған нүктені оңтайландыру:Деректерге негізделген басқару логикасы әртүрлі процесс кезеңдерінде тығыздықтың орнатылған мәндерін автоматты түрде реттей алады, бұл әрбір құрылғының (мысалы, қоюландырғыштар, флотациялық жасушалар) ең тиімді нүктесінде жұмыс істеуін қамтамасыз етеді, төменгі ағыстағы кристалданудың өзгергіштігін азайтады және тазалықты арттырады.
Тығыздықты өлшеу әдістерін зауыттық автоматтандыру жүйелерімен сенімді интеграциялау – аналитикамен бірге – калий өндіру процесінде тұрақты жақсартуларға негіз қалайды. Бұл тәсіл калий өндіруде флотацияны қалпына келтіруді жақсартуға және калий кристалдануын тазалық үшін оңтайландыруға қолдау көрсетеді, сонымен бірге операциялық тиімділікті және активтерді белсенді басқаруды арттырады.
Экологиялық, экономикалық және пайдалану артықшылықтары
7.1 Тікелей процесс және өнім сапасын жақсарту
Калий суспензиясының тығыздығын дәл өлшеу калий флотациясы процесін қатаң бақылауға мүмкіндік береді. Оңтайлы суспензия тығыздығын сақтау сильвит (KCl) мен ганг минералдары арасындағы тиімдірек бөлінуді қамтамасыз етеді, бұл жоғары сапалы концентраттарды береді. Мысалы, суспензия тығыздығын мақсатты диапазондарда ұстайтын флотациялық тізбектер K2O маркаларын 61-62% деңгейінде үнемі ұстап тұрады, ал сілтілі тазарту тиімділігі 95%-ға жақындайды. Бұл консистенция өңдеудегі бұзылулардың азаюына тікелей әсер етеді, себебі біркелкі суспензия беруі көбіктің тұрақты түзілуін және реагенттердің өзара әрекеттесуін бақылайды.
Өнім сапасы да пайда әкеледі, себебі тығыздықты бақылаудың жақсаруы соңғы калий тыңайтқышының өнеркәсіптік және ауылшаруашылық мақсаттары үшін қатаң нарықтық талаптарға сай келетіндігін білдіреді. Концентрат дәрежесіндегі, ылғалдылықтағы немесе бөлшектердің өлшеміндегі ауытқулар азаяды, бұл тұтынушылардың қанағаттанушылығын және келісімшарт талаптарын орындауды арттырады. Тыңайтқыш өндірісі сияқты нарықтарда нақты өнім критерийлерін орындау қажет, мұнда сатып алушылардың талаптары бөлшектердің құрамы мен тазалығын анықтайды.
7.2 Қоспаны дәл өлшеудің экономикалық құндылығы
Тығыздықты дәл өлшеудің экономикалық салдары үлкен. Шлам тығыздығын тұрақтандыру қалпына келтіру жылдамдығын жақсартады — флотациялық тізбектер минералды бөлу тиімділігін арттыра алады, бұл тығыздық қатаң реттелетін жерлерде қалпына келтіру жылдамдығының 85-87%-ымен дәлелденеді. Бұл тиімділік өндірілген кеннің әр тоннасына көбірек калий иондарының қалпына келтірілуін, қалдықтарды азайтуды және пайдалылықты арттыруды білдіреді.
Энергияны тұтыну да төмендейді. Тиісті тығыздық сорғылар мен араластырғыштарды өздерінің оңтайлы жұмыс диапазонында ұстайды және шамадан тыс қуат тұтынуының алдын алады. Реагент шығыны азаяды, себебі дұрыс тығыздық реагент пен бөлшектердің тиімді жанасуын қамтамасыз етеді, сондықтан мақсатты емес минералдарға аз шығын жұмсалады. Процестің тұрақтылығының жақсаруына байланысты техникалық қызмет көрсету шығындары азаяды; біркелкі суспензия тығыздығы бітелулер мен абразивті пульсацияны болдырмау арқылы сорғылардың, құбырлардың және флотациялық ұяшықтардың тозуын азайтады.
7.3 Тұрақтылық және қалдықтарды азайту
Калий өндіру процесінде шлам тығыздығын оңтайландыру айтарлықтай экологиялық пайда әкеледі. Тығыздықты бақылау кезінде кен, су және энергия ресурстары тиімді пайдаланылады - тек тиімді бөлу үшін қажетті мөлшерде ғана тұтынылады. Бұл қалдық көлемінің азаюына және тұщы суға деген қажеттіліктің төмендеуіне әкеледі.
Қалдықтарды басқару да жақсарады. Минералды бөлуді жақсарту қалдық калийдің азаюымен қалдықтарды тазартуды, қоршаған ортаға қауіп төндіруді азайтуды және жоюды жеңілдетуді білдіреді. Кейбір операциялар флотация қалдықтарын цементтелген пастамен толтыру (CPB) жүйелеріне біріктіреді – қалдықтарды өндірілген камераларды толтыру және жер асты жұмыстарын тұрақтандыру үшін пайдаланады. Зерттеулер CPB-лердің беріктігі мен ағымдылығы шлам тығыздығын дәл бақылау арқылы оңтайландырылатынын, өңдеудің қарапайымдылығы мен құрылымдық тұтастығын теңестіретінін және жаңа материалдарды артық алудан аулақ болатынын көрсетеді.
Флотация қалдықтарына негізделген қайта толтыру технологияларын және мұқият реттелген әк мөлшерін пайдалану арқылы ресурстарды пайдалану одан әрі азайтылады. Мұндай интеграция жер асты құрылымдарын нығайтып қана қоймай, сонымен қатар тау-кен өндірісінің ұзақ мерзімді қоршаған ортаға әсерін азайтады. Бұл шаралар бірге калий минералын өңдеудегі тұрақты ең жақсы тәжірибелерді білдіреді.
Шлам тығыздығын өлшеу калий өндіру процесінің негізінде жатыр, ол кенді өндіруден бастап концентрат өндіруге дейінгі өнімділікті анықтайды. Шлам тығыздығын бақылау және бақылау флотация кезінде бөлу тиімділігін сақтау, минералды өңдеу кезінде гравитациялық бөлу және калий кристалдануының кейінгі кезеңдерінде сөзсіз маңызды. Бұл параметрлер сильвит пен басқа да құнды минералдардың қоспалардан қаншалықты жақсы бөлінетінін тікелей басқарады, бұл минералды бөлу тиімділігін оңтайландыруға ғана емес, сонымен қатар концентраттың соңғы тазалығы мен сұрыпына да әсер етеді. Дұрыс емес тығыздық көбінесе жоғалған қалпына келтіруге, қалдықтардың көбеюіне және пайдаланудың бұзылуына әкеледі, бұл калий минералын өңдеу әдістерінің әр кезеңінде дәл өлшеу қажеттілігін көрсетеді.
Бақыланатын суспензия тығыздығы мен концентраттың қалпына келу жылдамдығының арасындағы тығыз байланыс далалық деректермен де, саланың озық тәжірибелерімен де дәлелденеді. Мысалы, флотация тізбегінде оңтайлы тығыздықты сақтау көпіршік бөлшектерінің жанасуын барынша арттыру және ганг минералдарының сіңуін азайту арқылы калий өндіруде флотацияны қалпына келтіруді жақсартады. Бұл KCl қалпына келу жылдамдығының тұрақты жоғары болуына әкеледі - жетекші өндірушілер атап өткендей, көбінесе 85-99%. Кристаллизацияда тығыздықты бақылау асқын қанығу деңгейін оңтайландыруға, энергия тұтынуды азайтуға және өнімнің тазалық мақсаттарына қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл кейінгі өңдеу немесе тікелей сату үшін өте маңызды. Тау-кен өндірісінде ұнтақтаудан бастап гравитациялық бөлуге дейінгі әрбір кезең тығыздықты басқарудан пайда көреді - жабдықтың тоқтап қалу уақытын азайтады, суды үнемдеуді жақсартады және зауыттың жалпы өнімділігін жақсартады.
Тау-кен өндірісіндегі шламның тығыздығын өлшеу әдістеріндегі үздіксіз инновациялар сала бойынша операциялық шеберлікті арттыруда. Қолмен, баяу зертханалық талдаулар мен ядролық өлшеуіштерден нақты уақыт режиміндегі, инвазивті емес ультрадыбыстық және Кориолис негізіндегі технологияларға көшу операторлардың технологиялық өзгерістерге жылдам әрекет етуін, физикалық және қаржылық шығындарды азайтуды білдіреді. Жетілдірілген процесті басқару жүйелерімен интеграция автоматты реттеулерді одан әрі қамтамасыз етеді, адами қателіктерді азайтады және қауіпсіз, тұрақты калий өндіру әдістерін қолдайды. Ережелер күшейтіліп, нарықтық динамикасы дамыған сайын, ең жақсы тәжірибелер қазір сенсорлық тығыздықты бақылауға, қызметкерлерді үздіксіз оқытуға және өсіп келе жатқан сұранысты және кеннің кішіреюін қанағаттандыру үшін жабдықтарды үнемі жаңартуға баса назар аударады. Бұл қағидаттарды қабылдау тиімділікті барынша арттырады, минералды өңдеуде концентратты қалпына келтіруді арттыру әдістерін қолдана отырып, концентратты қалпына келтіруді арттырады және жоғары сапалы калий өнімдерін үнемі жеткізеді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 2 желтоқсан
