Способ получения обеспыленного калийного удобрения

 

Изобретение относится к технике получения хлорида калия из сильвинитовых руд с пониженным содержанием в нем пылевых фракций. Способ включает растворение руды, кристаллизацию хлористого калия из образующегося горячего насыщенного раствора в многоступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с получением суспензии со степенью насыщения жидкой фазы по хлористому натрию до 0,98, классификацию твердой фазы суспензии на крупнокристаллическую и мелкокристаллическую фракции хлористого калия, сушку и обеспыливание крупнокристаллической фракции, при этом отфильтрованную влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия подвергают хранению при температуре окружающей среды, сушке и обеспыливанию с добавлением выделенной пылевидной фракции к влажной твердой фазе, поступающей на хранение. Влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия после хранения сушат совместно с крупнокристаллической фракцией основного потока либо раздельно. Способ позволяет получать обеспыленное калийное удобрение - хлористый калий с одновременным упрощением процесса за счет исключения технологических операций растворения мелкокристаллической фракции и кристаллизации хлористого калия, а также снижение энергозатрат. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технике получения хлорида калия с пониженным содержанием в нем пылевидных фракций.

Широко известны способы получения хлорида калия из сильвинитовых руд методами горячего растворения, отделения хлорида натрия, осветления растворов, их охлаждения на установке вакуум-кристаллизации, выделения кристаллизата с последующей его сушкой и выделением пылевых фракций. Пылевые фракции предложено либо возвращать в процесс, либо гранулировать (см. М.Е. Позин. Технология минеральных солей, т.1, Изд. "Химия", 1970, с.154-159).

Как показала практика, известные способы не позволяют получать целевой продукт с пониженным содержанием пылевидных фракций (менее 100 микрон) либо отличаются сложностью и требуют больших энергозатрат.

Известен способ получения обеспыленных калийных удобрений (см. а.с. СССР 781194, кл. С 05 D 1/04, Бюл. 43, 1980) путем переработки сильвинитовых руд с последующим выделением хлористого калия из осветленного раствора многоступенчатой вакуум-кристаллизацией при степени насыщения раствора по хлориду натрия 0,97-0,98 с последующей классификацией твердой фазы на крупнокристаллический и мелкокристаллический продукт, сушкой, обеспыливанием и обработкой пылевой фракции водой с возвратом раствора вместе с промывными водами от крупной фракции в процесс кристаллизации, обработкой мелкокристаллического продукта водой и острым паром с получением суспензии с температурой 90-100^oС с подачей последней в раствор перед вакуум-кристаллизацией. Известный способ позволяет получать целевой продукт с пониженным содержанием пылевых фракций, однако отличается сложностью, связанной с необходимостью регулировки водного баланса процесса растворения-кристаллизации при вводе суспензии пылевых фракций, доля которых достигает 30% от потока кристаллизата, и требует больших энергозатрат на нагрев суспензии до 90-100^oС, а затем на охлаждение раствора на установке вакуум-кристаллизации.

Известен способ получения обеспыленных калийных удобрений из сильвинитовых руд - прототип (см. a.с. СССР 990757, кл. С 05 D 1/04, Бюл. 3, 1983) путем их растворения, включающий кристаллизацию хлористого калия из образующегося горячего насыщенного раствора в многоступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с получением суспензии со степенью насыщения жидкой фазы по хлориду натрия до 0,98, классификацию твердой фазы суспензии на крупнокристаллическую и мелкокристаллическую фракции, выделение их из суспензии, промывку, сушку и обеспыливание крупнокристаллической фракции с последующим смешением мелкокристаллической и пылевой фракций с 15-20% горячего насыщенного раствора, охлаждение под вакуумом и присоединение к основному потоку суспензии, поступающей на классификацию. Способ отличается сложностью, связанной с необходимостью регулировки двух потоков кристаллизации хлористого калия, а также водным балансом процесса растворения-кристаллизации и требует энергозатрат на процессы растворения мелкокристаллической фракции и кристаллизации целевого продукта из полученной суспензии.

Задачей предлагаемого изобретения является получение обеспыленного калийного удобрения - хлористого калия - с одновременным упрощением процесса и снижением энергозатрат.

Положительный эффект достигается тем, что в отличие от известного способа, включающего растворение сильвинитовых руд, кристаллизацию хлористого калия из образующегося горячего насыщенного раствора в многоступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с получением суспензии со степенью насыщения жидкой фазы по хлориду натрия до 0,98, классификацией твердой фазы суспензии на крупнокристаллическую и мелкокристаллическую фракции хлористого калия, сушку и обеспыливание крупнокристаллической фракции, по предлагаемому способу отфильтрованную влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия подвергают хранению при температуре окружающей среды, сушке и обеспыливанию с добавлением выделенной пылевидной фракции к влажной твердой фазе, поступающей на хранение. Отфильтрованную влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия после хранения сушат раздельно либо объединяют с крупнокристаллической фракцией хлористого калия основного потока.

Положительный эффект при получении обеспыленного хлористого калия по предлагаемому способу выражается в упрощении процесса за счет исключения сложных в аппаратурном оформлении технологических операций растворения мелкокристаллической фракции и кристаллизации хлористого калия, а также в снижении энергозатрат на нагрев и охлаждение суспензий.

Сущность способа заключается в следующем. В отличие от известного способа по предлагаемому способу, отфильтрованную влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия подвергают хранению при температуре окружающей среды. Растворимость хлористого калия существенно зависит от температуры. Мелкокристаллический хлористый калий имеет развитую поверхность, которая находится в контакте с жидкой фазой, содержащейся в отфильтрованном хлористом калии.

При изменении температуры окружающей среды в различное время суток на поверхности кристаллов интенсивно протекают процессы растворения-кристаллизации с образованием многочисленных фазовых контактов, что ведет к росту кристаллов и выравниванию их поверхности. Процесс перекристаллизации хлористого калия идет особенно интенсивно при высокой полидисперсности мелкокристаллического хлористого калия в точках касания кристаллов с образованием агломератов и в массе влажного отфильтрованного хлористого калия под воздействием статических нагрузок.

В то же время наличие в отфильтрованном хлористом калии до 10% жидкой фазы не ведет к подсыханию солей в массе и слеживаемость хлористого калия при хранении незначительна. Хранение влажного хлористого калия может осуществляться в крытых складских помещениях и в открытых буртах. В последнем случае необходимы дренаж и использование жидкой фазы, образующейся от атмосферных осадков.

В таблице приведено изменение гранулометрического состава влажного хлористого калия в зависимости от продолжительности его хранения на крытом складе.

Из приведенной таблицы видно, что в процессе хранения мелкокристаллического хлористого калия во влажном состоянии происходит укрупнение продукта за счет его перекристаллизации с постепенным исчезновением пылевидных фракций - менее 0,2 мм.

При фильтрации мелкокристаллического хлористого калия, полученного гидрокласификацией суспензии кристаллизата, влажность отфильтрованного хлористого калия достигает 12% (обычно 8-10%), при добавлении к нему сухой циклонной пыли содержание влаги понижается до 6-9%. В процессе хранения такого продукта происходит постепенное снижение влажности соли в верхнем слое бурта (до~ 4%) и миграция маточного раствора вглубь, что способствует снижению слеживаемости хлористого калия, находящегося под статической нагрузкой в нижней части бурта.

Хлористый калий после хранения сушат раздельно либо объединяют с крупнокристаллической фракцией хлористого калия основного потока. Циклонную пыль направляют на смешение с отфильтрованной влажной мелкокристаллической фракцией хлористого калия, полученную смесь направляют на хранение при температуре окружающей среды.

Из приведенного описания сущности способа видно, что предлагаемый способ позволяет получать обеспыленное калийное удобрение - хлористый калий с одновременным упрощением за счет исключения по сравнению с прототипом сложных в аппаратурном оформлении технологических операций растворения мелкокристаллической фракции и кристаллизации хлористого калия, а также снижение энергозатрат на нагрев и охлаждение суспензий.

Способ осуществляется следующим образом.

Сильвинитовую руду подвергают растворению горячим оборотным раствором с отделением от раствора хлористого натрия и шлама. Из осветленного раствора кристаллизуют хлористый калий в многоступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с получением суспензии со степенью насыщения жидкой фазы по хлориду натрия до 0,98. Суспензию классифицируют, например, на гидроциклонах на крупнокристаллическую и мелкокристаллическую фракции хлористого калия. Классификацию в соответствии с требованиями потребителей ведут предпочтительно по классу±0,2 мм. Суспензию крупных и мелких фракций хлористого калия фильтруют раздельно и промывают на фильтре. Фракции крупнокристаллического хлористого калия сушат с получением целевого продукта, а мелкокристаллический хлористый калий подвергают хранению при температуре окружающей среды, после чего сушат.

Влажный мелкокристаллический хлористый калий хранят либо в крытых складах, либо на открытых площадках. В последнем случае качество продукта повышается за счет его дополнительной промывки атмосферными осадками, однако при этом требуется дренаж промывных вод и их последующее использование в основном цикле.

Продолжительность хранения влажного хлористого калия для конкретных условий определяется экспериментально в зависимости от объема склада, климатических условий региона, времени года и требований к конечному содержанию мелких классов во влажном продукте.

Обеспыливание целевого продукта как правило совмещают с сушкой, например, в аппарате "кипящего слоя", в котором классы менее 0,2 мм отдувают и выводят через систему циклонов. Циклонную пыль добавляют в смесителе к отфильтрованной влажной мелкокристаллической фракции хлористого калия.

Влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия после хранения сушат совместно с крупнокристаллической фракцией хлористого калия основного потока либо раздельно.

Примеры осуществления способа.

ПРИМЕР 1 100,00 мас.частей сильвинитовой руды, имеющей состав (мас.доля,%): KCl - 26,52; NaCl - 69,12; MgCl₂ - 0,08; CaSО₄ - 2,18; н.о. - 1,72; H₂O - 0,38, обрабатывали 199,63 мас.частями оборотного раствора, имеющего состав (мас. доля, %): KCl - 11,50; NaCl - 19,33; MgCl₂ - 0,50; CaSO₄ - 0,47; H₂O - 68,20 и 17,71 мас.частей воды при температуре ~100^oС.

После отделения нерастворившейся части руды и осветления насыщенного раствора от частиц глинистого шлама было получено 232,77 мас.частей осветленного раствора, имеющего температуру 95^oС и следующий состав (мас.доля,%): KCl - 19,86; NaCl - 16,84; MgCl₂ - 0,43; CaSО₄ - 0,42; Н₂О - 62,45. Степень насыщения осветленного раствора по KCl равна 0,95, степень насыщения по NaCl равна 1.

Осветленный насыщенный раствор охлаждали под вакуумом до температуры 30^oС, в процессе охлаждения к раствору добавляли 11,07 мас. частей воды. В результате была получена суспензия, состоящая из 23,28 мас.частей твердой фазы состава (мас.доля,%): KCl - 99,00; NaCl - 1,00; MgCl₂ - 0; CaSO₄ - 0; н. о. - 0; Н₂O - 0 и 201,66 мас.частей маточного раствора, имеющего состав (мас. доля, %): KCl - 11,50; NaCl - 19,33; MgCl₂ - 0,50; CaSO₄ - 0,47; Н₂О - 68,20. Степень насыщения маточного раствора по KCд равна 1, степень насыщения по NaCl равна 0,98.

Суспензию кристаллизата подвергали гидроклассификации по классу±0,2 мм.

Суспензию кристаллизата с размером частиц более 0,2 мм фильтровали; при этом было получено 12,80 мас.частей отфильтрованного кристаллизата, имеющего следующий состав (мас.доля,%): KCl - 93,87; NaCl - 2,07; MgCl₂ - 0,03; CaSO₄ - 0,03; н. о. - 0; Н₂O - 4,00, который сушили с получением 12,31 мас.части обеспыленного продукта следующего состава (мас.доля,%): KCl - 97,58; NaCl - 2,16; MgCl₂ - 0,03; CaSО₄ - 0,03; н.о. - 0; H₂O - 0,20. При этом продукт имел следующий гранулометрический состав, мас.доля фракций, %: +1 мм - 1,8; -1 - +0,2 мм - 95,3; -0,2 - +0,1 мм - 2,6; -0,1 мм - 0,3.

Суспензию кристаллизата с размером частиц менее 0,2 мм фильтровали отдельно; при этом было получено 12,51 мас.частей отфильтрованного кристаллизата, имеющего следующий состав (мас-доля, %): KCl-90,02; NaCl - 2,88; MgCl₂ - 0,05; CaSO₄ - 0,05; н.о. - 0; Н₂О - 7,00.

Маточный раствор, отделенный при фильтрации суспензии крупных и мелких фракций кристаллизата, объединяли (всего 199,63 мас.частей маточного раствора) и возвращали на стадию растворения сильвинитовой руды.

Кристаллизат с размером частиц менее 0,2 мм смешивали с 1,14 мас.частями циклонной пыли, образующейся при последующей сушке кристаллизата.

Полученную смесь выдерживали при температуре окружающей среды в течение 20 дней в крытом складе при максимальном суточном перепаде температур ~6^oС, после чего сушили с обеспыливанием по классу 0,2 мм. В результате было получено 11,66 мас.частей обеспыленного продукта следующего состава (мас.доля, %): KCl - 96,60; NaCl - 3,10; MgCl₂ - 0,05; CaSO₄ - 0,05; н.о. - 0; Н₂O - 0,20, и 1,14 мас.частей циклонной пыли, которую возвращали в технологический процесс. Полученный продукт имел следующий гранулометрический состав, мас. доля фракций, %: +1 мм - 0; -1 - +0,2 мм - 98,2; -0,2 - +0,1 мм - 1,8; -0,1 мм - 0.

ПРИМЕР 2 Способ осуществляли в соответствии с примером 1, но при этом 12,51 мас. части отфильтрованного кристаллизата с размером частиц менее 0,2 мм выдерживали при температуре окружающей среды в течение 20 дней, после чего объединяли с 12,80 мас.частями отфильтрованного кристаллизата с размером частиц более 0,2 мм. Объединенный кристаллизат смешивали с 2,34 мас.частями циклонной пыли, образующейся при последующей сушке кристаллизата. Смесь сушили с получением 23,97 мас.частей обеспыленного продукта следующего состава (мас.доля, %): KCl - 97,11; NaCl - 2,61; MgCl₂ - 0,04; CaSO₄ - 0,04; н.о. - 0; Н₂O - 0,20.

Гранулометрический состав обеспыленного продукта, мас.доля фракций,%: +1 мм - 1,0; -1 - +0,2 мм - 97,2; -0,2 - +0,1 мм - 1,8; -0,1 мм - 0.

ПРИМЕР 3 Способ осуществляли в соответствии с примером 1, но продукт хранили в открытом бурте.

После хранения и сушки получали продукт, в котором мас.доля KCl увеличилось до 97,10%. Дренажную жидкую фазу использовали вместо воды на стадии растворения сильвинитовой руды.

Формула изобретения

1. Способ получения обеспыленного калийного удобрения из сильвинитовых руд, включающий их растворение, кристаллизацию хлористого калия из образующегося горячего насыщенного раствора в многоступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с получением суспензии со степенью насыщения жидкой фазы по хлористому натрию до 0,98, классификацию твердой фазы суспензии на крупнокристаллическую и мелкокристаллическую фракции хлористого калия, сушку и обеспыливание крупнокристаллической фракции, отличающийся тем, что отфильтрованную влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия подвергают хранению при температуре окружающей среды, сушке и обеспыливанию с добавлением выделенной пылевидной фракции к влажной твердой фазе, поступающей на хранение.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отфильтрованную влажную мелкокристаллическую фракцию хлористого калия после хранения сушат совместно с крупнокристаллической фракцией основного потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1