خوراکی . بهداشتی-درمانی . دانستی ها

فرآوری نمک های پتاسیم

سید حسن طباطبایی1، سهیلا اصلانی2

1- عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی اصفهان tabatabaei@cc.iut.ac.ir

2- عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی معدن دانشگاه تهران saslani@ut.ac..ir

چکیده

علم فرآوری مواد معدنی از آنجا دارای اهمیت است که بدون انجام فرآیند پر عیار سازی در ذخایر با پیچیدگی کانی شناسی و با عیار کم مواد معدنی استخراج شده به طور مستقیم در صنعت قابل استفاده نمی باشند و عملا فعالیت های معدنی که پایه و اساس اکثر فعالیت‌های اقتصادی هستند با چالش‌های جدی روبرو می شوند. انجام عملیات فرآوری موجب افزایش ارزش افزوده ماده معدنی شده و در نتیجه فعالیت‌های معدنی از لحاظ اقتصادی توجیه‌پذیر میشود. کریستالیزاسیون و فلوتاسیون دو روش اصلی برای فرآوری کانه های پتاس می باشد. در هر دو روش از شورابه بعنوان فاز مایع استفاده می شود. فرآیند کریستالیزاسیون عموماً یک مرحله انتخابی برای بازیافت کلرید پتاسیم شورابه هایی که از روش معدنکاری انحلالی به دست می آید، می باشد. در فرایند فلوتاسیون ذرات کانسنگ تواما با مواد شیمیایی کلکتور، بازداشت کننده رس و تنظیم کننده با هم در سلول های مکانیکی استاندارد فلوتاسیون شناور می‌شوند. فرایند کریستالیزاسیون در مقایسه با فلوتاسیون، تولید یک محصول با درجه خلوص بالاتر و یکنواختی بیشتر در توزیع اندازه ذرات می کند. ترکیب فلوتاسیون و کریستالیزاسیون بیشترین بازیابی برای فرآوری کانه های پتاس ممکن می سازد.

1- مقدمه

کریستالیزاسیون و فلوتاسیون دو روش اصلی برای فرآوری کانه‌های پتاس می باشد در هر دو روش از شورابه بعنوان فاز مایع استفاده می‌شود. شورابه باید کاملا از کلرید پتاسیم و کلرید سدیم اشباع شده باشد. البته قابلیت انحلال باید با تغییر دما و همچنین  تمرکز سایر ترکیبات در کانه تغییر می‌کند. دمای شورابه ورودی در مدار کریستالیزاسیون از ۸۵ درجه فارنهایت تا ۲۲۰ درجه فارنهایت بسته به مقیاس طراحی عملیات کریستالیزاسیون و فرایندهای جانبی تغییر می نماید. فلوتاسیون در دمای معمولی از ۷۰ درجه فارنهایت تا ۹۰ درجه فارنهایت انجام می‌شود و سعی می گردد در طول انجام آزمایش دما ثابت نگه داشته شود.

فرایند کریستالیزاسیون عموماً یک مرحله انتخابی برای بازیافت کلرید پتاسیم از شورا به هایی که از روش معدنکاری انحلالی به دست می آید، می باشد. این فرایند همچنین در مورد شورابه های طبیعی دریاچه ای نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. ابتدا شورابه به وسیله تبخیر طبیعی ،تبلور مجدد یافته و سپس فرایند فلوتاسیون برای جداسازی کلرید پتاسیم با عیار مطلوب از نمک طعام استفاده می‌گردد. به کارگیری فرایند فلوتاسیون به تنهایی ممکن است در مورد کانه سیلونیت به منظور آزاد سازی خوب بلورهای KCI  در اندازه های مناسب مفید باشد. بیشتر کارخانجات از ترکیب فلوتاسیون و کریستالیزاسیون برای فرآوری کانه های پتاس استفاده می‌کنند. این کارخانجات به بازیابی حدود ۹۳ _ ۹۰ درصد دست پیدا کرده اند و کلرید پتاسیم را برای مصرف در کودهای شیمیایی محلول، صنایع و دانه های شیمیایی کریستاله KCI به بازار عرضه می نمایند.

2- کانه آرایی

کانه‌های پتاس ترد و شکننده هستند بنابراین باید در انتخاب تجهیزات برای کاهش ابعاد دقت لازم به عمل آید تا حداقل مقدار ریزدانه در مواد خرد شده موجود باشد. اولین مرحله خرد کردن در زیر زمین و با استفاده از چکش های دستی نزدیک جبهه کار معدنی و یا به وسیله یک سنگ شکن غلطکی و تونل بالابر صورت می‌گیرد. بزرگترین اندازه ذرات بالا آمده حدود ۵ _۴ اینچ  (10_12/5 cm) است. در بعضی از ماشین های معدنی با سیستم پیوستهT کانسنگ تا حدود ۲ اینچ خرد می شود که مرحله خردایش اولیه در زیر زمین را حذف می نماید. مرحله دوم خردایش  استفاده از سنگ شکن چکشی در سطح زمین می باشد، البته قبل از این مرحله، پتاس توسط  سرندهای گریزلی در اندازه های مناسب تقسیم‌بندی می‌شود. آخرین مرحله خرد کردن استفاده از آسیاب تر، یا سومین مرحله خردایش خشک است.

از آنجا که کریستال هایKCI بزرگتر از 6 مش در مرحله فلوتاسیون خوب فلوتi نمی شود. از این رو اندازه بزرگترین ذرات خوراک فلوتاسیون باید منهای( زیر ) 6 مش باشد تا بتوان در اندازه های بزرگ به راحتی جدایش صورت بگیرد. برای مرحله کریستالیزاسیون همراه با بازیابی مناسب، کانه باید تا منهای 4 مش خرد شود.

1-2- سایش

آسیا های تر رس های بی شکل را متلاشی کرده و رس های آزاد به صورت لجن در شورابه میانی را پراکنده می کنند.  کانه هایی با درصد بالای نرمه (۳ درصد یا بیشتر) معمولاً در مراحلی تحت سایش قرار می‌گیرند در هر مرحله ذرات درشت از مرحله قبل توسط سرند کردن خارج می‌شوند. ورودی کم و بهینه باید برای سایش خوب و مقاومت موثر با کوچکتر کردن اندازه دانه های رزس انجام شود. در سایش وزن مخصوص ذرات و وزن مخصوص پالپ موثر است. وزن مخصوص کم ، باعث کاهش برخورد ذرات، و وزن مخصوص بالا، باعث کاهش سرعت ذرات می‌شود. حضور کارنالیت ایجاد تغییراتی در سایش کانه ها  و ترکیب شورآب کارخانه میکند. کارنالیت در آب حل می شود و باعث اضافه شدن کلرید منیزنیم و آب به شوراب شده همچنین باعث کریستالیزاسیون جزئی KCI و NaCI در شورآب می شود. با کاهش مقدار کارنالیت این کلریدها تمایل به کریستالیزاسیون مجدد پیدا می کنند، اما با مقدار بیشتر کارنالیت این کلریدها در محلول باقی مانده و به کریستال‌های خیلی نرم که ممکن است در نرم گیری بعدی ناپدید شوند تبدیل .

2-2- نرمه گیری

نرمه گیری  یک عملیات چند مرحله‌ای است که برای جداسازی این رس ها و نرمه های آزاد شده در اثر سایش به کار برده می شود. عمومی ترین روش امروز، جدا کردن کانه خرد شده از زبر ها (مش 20+) و نرمه ها (مش 20-) است. سرند مارپیچ، سیلیکونها یا کلاسیفایر های مکانیکی بطور مناسب عمل جداسازی ذرات از همدیگر را انجام می‌دهند . یک نرمه گیری خوب عبارت از خرد کردن نرمه، جدا کردن آن از جامد ۲۷۰- مش  می‌باشد که باعث جدایش حداکثر رس‌های آزاد،NaCI نرم و مقدار حداقل KCI می شود. این عملیات شامل طبقه بندی در چندین مرحله می باشد که توسط کلاسیفایر های مکانیکی، هیدروسیکلون ها، سیکلونها و یا ترکیبی از اینها صورت می پذیرد. در عملیات نرم گیری ممکن است از متفرق سازها جهت جدایش بهتر بازیابی بیشتر نرمه استفاده شود .

3- فلوتاسیون

فرایند فلوتاسیون برای جداسازی کاسیاس در کشورهای آمریکا و شوروی گسترش یافت و سپس در سال ۱۹۳۰ مورد استفاده گسترده قرار گرفت

473