Способ получения хлорида калия

 

Способ получения хлорида калия относится к крупнотоннажной технологии переработки сильвинитовых руд. Способ включает флотационную переработку сильвинитовых руд с использованием флотореагентов, выделение флотоконцентрата и циклонной пыли, растворение в горячем щелоке части флотоконцентрата и циклонной пыли с последующим осветлением насыщенного щелока в присутствии коагулянта, кристаллизацией, отделением осадка от раствора, промывкой осадка и сушкой продукта, отличающийся тем, что растворение флотоконцентрата и циклонной пыли проводят одновременно с отгонкой флотореагентов острым паром, поддерживая концентрацию хлорида натрия в насыщенном щелоке не более 8,5%, а после стадии кристаллизации проводят гидросепарацию частиц осадка, возвращая мелкие частицы на стадию растворения, а часть крупных частиц (более 50%) на стадию кристаллизации. Причем концентрацию хлорида калия в насыщенном растворе поддерживают в пределах 27 - 29%, и осветление насыщенного раствора проводят при 97 - 102^oС с расходом полиакриламида не менее 2,25 кг на тонну нерастворимого остатка, а промывку осадка проводят с расходом воды 160 - 200 кг на тонну осадка. Способ позволяет получать хлорид калия с содержанием основного вещества не менее 99,8%. 4 з. п. ф-лы, 2 табл.

Предполагаемое изобретение относится к крупнотоннажной технологии переработки сильвинитовых руд на технический хлорид калия и позволяет повысить качество продукта.

Известен способ получения хлорида калия из сильвинитовых руд [1] включающий растворение руды и циклонной пыли флотоконцентрата KCl в оборотном маточном растворе при 114 120^oС, осветление раствора от глинистых нерастворимых частиц в присутствии коагулянта полиакриламида, вакуум-кристаллизацию хлорида калия сгущение осадка и возврат осветленного раствора на стадию нагревания и растворения, отделение осадка от раствора, промывку осадка и сушку продукта. Недостатком способа является высокое содержание примесей хлорида натрия (до 1,4% ) нерастворимого остатка (до 0,10%) в продувке и низкое содержание основного вещества (не более 98,3%).

Известен также способ получения хлорида калия из сильвинитовых руд [2] включающий флотационную переработку руды, классификацию полученного флотоконцентрата, обезвоживание выделенной крупной и мелкой фракций флотоконцентрата, сушку крупной фракции и выщелачивание из мелкой фракции хлорида натрия с последующим растворением мелкой фракции в горячем оборотном щелоке при 95^oС и кристаллизацией осадка KCl, отделение осадка от раствора и сушку продукта. Недостатком способа является низкое содержание основного вещества в продукте (не более 98% KCl).

Целью данного изобретения является повышение качества продукта за счет снижения содержания примесей и повышения содержания основного компонента.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения хлорида калия, включающем флотационную переработку сильвинитовых руд с использованием флотореагентов, выделение флотоконцентрата и циклонной пыли, растворение в горячем обратном щелоке части флотоконцентрата и циклонной выли с последующим осветлением насыщенного щелока в присутствии коагулянта полиакриламида, кристаллизацией, отделением осадка от раствора, промывкой и сушкой продукта, растворение флотоконцентрата и циклонной пыли проводят одновременно с отгонкой флотореагентов острым паром, поддерживая концентрацию хлорида натрия в насыщенном щелоке не более 8,5% а после стадии кристаллизации проводят гидросепарацию частиц осадка, возвращая мелкие частицы на студию растворения, а часть крупных частиц на стадию кристаллизации. При этом на стадию кристаллизации возвращают не менее 50% осадка, а концентрацию хлорида калия в насыщенном растворе поддерживают в пределах 27 29% Осветление насыщенного раствора проводят при температурах 97 102^oС с расходом коагулянта полиакриламида не менее 2,25 кг на тонну нерастворимого остатка и промывку осадка ведут с расходом воды 160 200 кг на тонну осадка.

За счет использования операции отгонки флотореагентов острым паром (на стадии растворения флотоконцентрата и циклонной пыли) насыщенный щелок легко осветляется от глинистых частиц нерастворимого остатка. При исключении операции отгонки реагентов паром присутствующие в насыщенном щелоке флотореагенты (амины и оксиэтилированные жирные кислоты) флотируют глинистые частицы и насыщенный щелок не осветляется, что ведет к получению продукта KCl низкого качества (см. пример N 2).

Для ускорения осветления и повышения чистоты насыщенного щелока по нерастворимому остатку осветление насыщенного щелока проводят при температурах 97 102^oС с расходом коагулянта полиакриламида не менее 2,25 кг на тонну нерастворимого остатка. При температуре осветления ниже 97^oС и расходе полиакриламида 2,25 кг на тонну нерастворимого остатка продукт получается с розовой окраской за счет повышенного содержания нерастворимого остатка (более 0,015%) (см. пример N 2).

При температуре осветления насыщенного раствора выше 102^oС чистота продукта по нерастворимому остатку не возрастает, а расход пара на поддержание температуры щелока растет.

Поддержание концентрации хлорида натрия в насыщенном щелоке не более 8,5% обусловлено тем, что при концентрации NaCl выше 8,5% при кристаллизации происходит захват ионов натрия внутрь кристаллов и продукт KCl загрязняется ионами натрия (выше допустимой величины 0,05%).

Поддержание концентрации хлорида калия в насыщенном растворе в пределах 27-29% обусловлено требованиями обеспечения достаточно высокого выхода продукта, заданной крупности кристаллов и чистоты продукта. При концентрации KCl в насыщенном щелоке ниже 27% снижается выход продукта и размер кристаллов KCl. Последнее связано с тем, что при кристаллизации из разбавленных растворов в вакуум-кристаллизационной установке процесс начала кристаллизации смещается в область более низких температур, что ведет к снижению скорости роста частиц KCl и времени пребывания осадка в аппарате непрерывного действия. При увеличении концентрации KCl выше 29% возрастает плотность насыщенного щелока, что ведет к замедлению осветления щелока от глинистых частиц и загрязнению продукта.

Проведение операции гидросепарации частиц осадка с выводом мелких частиц осадка на стадию растворения позволяет исключить загрязнение готового продукта примесями нерастворимого остатка и сульфатом кальция, поскольку в мелкодисперсной фракции содержится повышенное количество указанных примесей.

Возврат части крупных частиц осадка KCl на стадию кристаллизации позволяет укрупнить частицы осадка KCl и за счет этого снизить содержание влаги в осадке на последующих стадиях центрифугирования и сушки. При этом возврат на стадию кристаллизации менее 50% крупной фракции осадка не обеспечивает необходимой крупности кристаллов KCl, что затрудняет стадию отмывки осадка KCl на центрифугах от примесных ионов кальция, магния и натрия (поскольку мелкодисперсный осадок имеет более высокую удельную поверхность и в большей мере сорбирует примесные ионы). В результате продукт получается с более высоким содержанием примесей (см. пример N 3).

Промывка осадка KCl на центрифугах с расходом воды ниже 160 кг на тонну осадка не обеспечивает достаточную отмывку осадка от растворимых примесей MgCl₂, CfCl₂ и NaCl. В результате продукт содержит указанные примеси выше допустимых норм (см. пример N 2).

Промывка осадка KCl с расходом воды выше 200 кг на тонну осадка приводит к увеличению растворения осадка и концентрированию в нем нерастворимого остатка, CaSO₄ и железа, при этом содержание растворимых солей MgCl₂, CaCl₂, NaCl в продукте снижается незначительно (см. пример N 5).

Способ получения хлорида калия осуществляют согласно примерам N 1 и N 4.

Пример N 1. Сильвинитовую руду Верхнекамского месторождения подвергают флотационному обогащению с использованием флотореагентов солянокислого раствора аминов (C₁₆ C_18>) и оксиэтилированных жирных кислот. Полученный флотоконцентрат KCl отделяют от раствора на центрифугах и вакуумных фильтрах и делят на два потока. Один поток с расходом кека флотоконцентрата 33 т/ч подают на галургическую переработку, а второй поток флотоконцентрата подают на сушку с последующей сепарацией мелких частиц в циклонах. Сухой крупнозернистый хлорид калия используют в качестве удобрения, а циклонную пыль в количестве 7 т/ч смешивают с первым потоком кека флотоконцентрата и горячим оборотным раствором галургического цикла. Средние составы потоков приведены в таблице 1.

Растворение кека флотоконцентрата и циклонной пыли проводят при 106^oС в шнековом растворителе при соотношении растворяющего щелока и твердого сырья 6,04. Для отгонки флотореагентов в растворитель подают острый пар с расходом 4,0 т/ч. Отгоняемые в растворителе флотореагенты поглощают рассолом и выводят из процесса. Полученный насыщенный щелок, содержащий 28,4% KCl и 6,5% NaCl и др. примеси, направляют в отстойник для осветления щелока от глинистых частиц нерастворимого остатка. Осветление проводят при 102^oС с расходом 0,1% раствора полиакриламида в отстойник 450 кг/ч, что в пересчете составляет 2,25 кг на 1 т нерастворимого остатка, Осветленный насыщенный щелок далее подают в 14 ступенчатую вакуум-кристаллизационную установку (ВКУ); годе он охлаждается со 102^oС до 18^oС. После кристаллизации суспензию сгущают в четырехконусном отстойнике. Причем мелкую фракцию частиц осадка 0,100 мм оседаемую в 3-м и 4-м конусах отстойника (по ходу потока) вместе с раствором подают на стадию подогревания щелока и последующего растворения.

Крупную фракцию осадка, оседаемую в 1 и 2-м конусах, в количестве 50% от массы, подают в третью ступень ВКУ, имеющую температуру 87^oС. Вторую половину сгущенного крупнозернистого осадка подают на центрифуги, где одновременно с фугованием проводят промывку осадка водой с расходом 185 кг на 1 т осадка. Далее осадок сушат топочными газами во вращающихся барабанных печах. В результате получают 31,7 т/ч готового продукта, содержащего (%):KCl - 99,8; Na 0,038; Ca 5,010^-3; Mg 1,0·10^-3; Fe - 0,65·10^-3, SO₄ 3,9·10^-3; H₂O 0,085; нерастворимый остаток 0,009.

Примеры проведения процесса получения хлорида калия аналогично примеру N 1, но с другими режимами, приведены в таблице N 2. Из анализа табличных данных можно видеть, что высокое качество продукта, соответствующее требованиям потребителей (% ): KCl≥99,80; Na≅0,05; Mg≅0,001; Ca≅0,005; Fe≅0,0006; SO₄≅0,005; H₂O≅0,10; нерастворимый остаток ≅0,010 достигается в примерах N 1 и N 4.

Получение хлорида калия по заявляемому способу позволяет по сравнению с известными способами получать более качественный продукт с высокой производительностью.

Формула изобретения

1. Способ получения хлорида калия, включающий флотационную переработку сильвинитовых руд с использованием флотореагентов, выделение флотоконцентрата и циклонной пыли, растворение в горячем оборотном щелоке части флотоконцентрата и циклонной пыли с последующим осветлением насыщенного щелока, кристаллизацией, отделением осадка от раствора, промывкой осадка и сушкой продукта, отличающийся тем, что растворение флотоконцентрата и циклонной пыли проводят одновременно с отгонкой флотореагентов острым паром, поддерживая концентрацию хлорида натрия в насыщенном щелоке не более 8,5% а после стадии кристаллизации проводят гидросепарацию частиц осадка, возвращая мелкие частицы на стадию растворения, а часть крупных частиц на стадию кристаллизации, а осветление насыщенного щелока ведут в присутствии коагулянта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадию кристаллизации возвращают не менее 50% крупных частиц.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию хлорида калия в насыщенном растворе поддерживают в пределах 27 29% 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осветление насыщенного щелока проводят при температуре 97 102^oС в присутствии коагулянта полиакриламида с расходом не менее 2,25 кг на 1 т нерастворимого остатка.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промывку осадка проводят с расходом воды 160 200 кг на 1 т осадка.