Электрическая сепарация. Поскольку калийные соли добываются сухими, а их обычное обогащение осложняется необходимостью ведения процесса в насыщенных растворах

Поскольку калийные соли добываются сухими, а их обычное обогащение осложняется необходимостью ведения процесса в насыщенных растворах, то значительную перспективность имеют сухие методы обогащения и в том числе электрическая сепарация. В Советском Союзе этот процесс применительно к калийным рудам детально изучался А.А. Смирновым [46].

В зарубежной литературе также имеются сообщения о возможности электросепарации калийных руд.

Развитие электрических методов в применении к калийным рудам идет в двух направлениях. Первый путь – зарядка частиц при трении друг о друга в условиях определенного режима термообработки (нагревания и охлаждения смеси в оптимальном диапазоне температур) и последующее разделение смеси в электрическом поле постоянного напряжения при свободном падении частиц. Второй путь – метод коронно-барабанной сепарации, при которой смесь подвергается предварительной обработке поверхностно-активными веществами, обеспечивающими значительную разницу в электропроводности частиц минералов с последующим разделением на коронном сепараторе. Имеющиеся сообщения свидетельствуют о наличии ряда вариантов этих методов.

Для обогащения калийных руд (сильвинита, лангбейнита) первым путем их измельчают и нагревают до температуры 300–700 °С. Заряженный и охлажденный до 39–218 °С материал пропускают через электростатическое поле высокого напряжения. Оптимальное разделение достигается при 65–120 °С.

Руда также может заряжаться на вибрационном желобе, который сообщает различные электростатические заряды частицам галита и сильвина.

Образование заряда возможно путем соприкосновения с электропроводящими электродами, ионизированными газами или свободными зарядами. На частицах солей образование заряда возможно при их контактном трении. Для этого необходимо наличие хотя бы двух различных частиц. По правилу Коэна, частицы с большой диэлектрической постоянной (NaCl» 6,0) заряжаются положительно, с меньшей (KCl» 4,8) – отрицательно.

Показано, что оптимальный контактный заряд образуется при столкновении частиц при их встряхивании [46]. При этом большое влияние на величину заряда оказывает природа подкладки, на которой производится встряхивание образцов. При зарядке частиц NaCl на подкладке из KCl или наоборот оказалось, что частицы NaCl и KCl получают одинаковые заряды, однако величина их зависит от температуры нагревания. Такое же положение наблюдалось и с другими галогенидами. Однако при совместном встряхивании частиц NaCl и KCl, например на подкладке из NaCl, они приобретают противоположные заряды и поэтому могут быть разделены. Разделение их зависит от подкладки, на которой происходит встряхивание. Например, оно не достигается при встряхивании на слюде. Большое влияние на величину зарядов оказывает влага.

Крупный класс обогащается лучше. Целесообразность раздельного обогащения классов крупности обусловливается различием оптимальных условий их сепарации. При этом отмечено большое влияние не только температуры нагрева руды, но и влажности воздуха.

С повышением влажности воздуха результаты сепарации ухудшаются (при влажности 60 % разделение сильвина и галита практически не происходит).

Опыты сепарации сильвинитовой руды Соликамского месторождения (класса –1+0 мм), содержащей около 40 % KCl, позволили получить концентрат с содержанием 80–85% KCl при извлечении его 86 % или с содержанием 90 % KCl при извлечении его 75–77 %.

Применяемые в настоящее время поверхностно-активные вещества для предварительной обработки частиц существенно увеличивают возможности зарядки солевых частиц при более низкотемпературном режиме их нагрева.

В качестве реагентов при сепарации солей возможно применение многих органических анионно-активных веществ и поливалентных органических соединений. Первые благодаря отщеплению катионов металлов или водорода образуют отрицательно заряженные радикалы. Они должны содержать не менее шести атомов углерода и большое число функциональных групп. К таким веществам относятся карбоксиметилцеллюлоза, декстрин, пирогаллол и др. К поливалентным электролитам относятся нафтеновые кислоты, смесь жирных кислот С₄–С₉, сульфированные амины жирных кислот, фталевая кислота и др.

Органические реагенты при расходе 50–150 г/т, избирательно закрепляясь на поверхности частиц различных минералов, резко понижают электропроводность, увеличивая тем самым разницу в зарядах разделяемых частиц.

При электростатическом обогащении сильвинитовой руды Верхнекамского месторождения реагенты добавлялись в сухом виде перед нагревательным барабаном. Из руды, содержащей 26,4 % KCl, получен концентрат с содержанием 94 % KCl при извлечении 89,4 %.

Сильвинитовые руды, содержащие глинистые шламы, требуют предварительной их промывки органическими веществами. Это значительно осложняет технологию и существенно повышает стоимость готового продукта.

Полупромышленные установки действуют в США на Карлсбадском месторождении и в Западной Германии.