Способ выделения хлористого калия из сильвинитов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ())) 966006 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 190880 (21) 2978135/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.1082. Бюллетень ¹ 38

Р1 М К„з

01 O 3/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений. и открытий (53) УДК661.832. .321(088.8) Дата опубликования описания 153.082 (72) Авторы (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

И3 СИЛЬВИНИТОВ

Изобретение относится к переработке калийных солей и может быть использовано на калийных заводах, перерабатывающих сильвиниты Hcl xlIopHcTblA калий галургическим методом.

Известен способ выделения хлористого калия путем растворения руды в шнековых растворителях при температуре около 100 С. 10

Оборотный маточный щелок, полученный после кристаллизации хлористого калия (растворяющий щелок), сначала нагревают до 65-70 С в поверхностных конденсаторах вакуум-кристаллизационной установки, а затем до 113-115 С в трубчатых ттодогревателях, обогреваемых водяным паром. Дополнительно в шнековые растворители через дюзы подают острый пар. Нагревать растворяющий щелок в трубчатых подогревателях выше 115 С недопустимо во изо бежание вскипения щелока при входе в растворитель, что приводит к потерям тепла, а количество острого пара, вводимого в растворители через дю- 25 зы, строго ограничено водным балансом процесса. Излишнее количество острого пара и соответственно образующегося из него конденсата приводит к разбавлению получаемого в )застворите-.: 30

srax насыщенного щелока и снижению извлечения из него на вакуум-кристаллизационной установке хлористого калия. По этим причинам температура насыщенного щелока, поступающего в вакумм-кристаллизационную установку, не превышает 95 С, тогда как она могла быть 108-110 С (температуракипения щелока) при возможности увеличения расхода пара через дюзы (1 1.

Существенным недостатком известного способа является необходимость использования для подогрева растворяющего щелока бопьшого количества трубчатых подогревателей, трубки которых зарастапт солями и требуют частого ремонта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения хлористого калия из сильвинитов, включающий смешение руды со щелоком и растворение ее, отделение нерастворимого остатка, кристаллизацию,хлористого калия (КСI) из щелока и его выделение.

При растворении сильвинита подводят тепло в виде острого пара. В этом случае получают более высокую температуру и степень насыщения по KCI ще3 966006 лока после растворителей, а также исключают трубчатые подогреватели, но. при использовании острого пара необходимо из оборотных технологических щелоков выпаривать такое же количество воды, какое вводится с паром в 5 процессе растворения во избежание нарушения водного баланса процесса переработки руды в целом. Кроме того, в целях экономии тепла в качестве острого греющего пара для растворения 10 уды целесообразно. использовать расторный пар, образующийся при выпаривании оборотных щелоков.

С целью повышения выхода KCI щелок со стадии растворения руды и после $5 его осветления подвергают выпариванию под атмосферным давлением, при этом из упаренной суспензии отделяются кристаллиэат 11аС1 и КС!.. Далее полученный щелок с температурой 105-109 С и степенью насыщения по KCl около

100% подают в вакуум-кристаллиэацион ную установку.. Образующийся при выпаривании вторичный пар подают для нагрева в конденсаторе смешения исходной руды и растворяющего щелока.

Полученная горячая пульпа поступает в растворители, где происходит выщелачивание из руды хлбристого калия 12).

Недостатками данного способа являются: увеличение температуры и сте- 30 пени насыщения по КС1 достигается не на стадии растворения руды (где степень насыщения составляет всего лишь

91,5Ъ при температуре значительно ниже температуры кипения щелока ), 35 а На последующей стадии - при выпари. вании всего щелока со стадии растворения руды; при выпаривании этого щелока образуется большое количество вторичного пара, содержание тепла в 40 котором повышает на 25-ЗОВ потребное его количество для растворения руды.

По этой причине 25-30% растворного пара остается неиспользованным, что, в конечном итоге, приводит к нерацио-45 нальному расходу на выпаривание щелока свежего пара ТЭЦ.

Кроме того, щелок от растворения руды близок к насыщению по КС! и после выпаривания он становится насыщенным по KCl. По этой причине образующийся при выпаривании й1елока кристаллиэат содержит значителвное количество КС1. Этот кристаллиэат во избежание потерь хлористого калия не выводят иэ процесса, а возвращают в голову процесса на растворение совместно с исходной рудой, что создает излишние циркуляционные нагрузки и увеличивает вынос солевого шлама из растворителей. 60

Цель изобретения — повышение выхода хлористого калия и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу выделения хлористого калия из сильвинитов, включающему смешение руды со щелоком и растворение ее, отделение твердой фазы, кристаллизацию из полученного щелока хлористого калия и выделение его, после выделения хлористого ка-. лия щелок в количестве 20-30 мас.Ъ упаривают и полученный пар направляют на стадию смешения и растворения руды в щелоке . Кроме того, упаривание щелока ведут под избыточным давлением 0,5С1,6 атм.

Целесообразно также после упаривания из полученной суспензии выделять хлористый натрий, а оставшийся щелок смешивать со щелоком после растворения руды и отделения твердой фазы, Таким образом, увеличение концентрации КС1 в щелоке, поступающем на кристаллизацию, и соответственно повышение выхода KCl из этого щелока в процессе кристаллизации достигается не упариванием щелока после стадии растворения, как по прототипу, а путем повышения температуры до

108-109 С. С этой целью упаривание щелока. ведут не.под атмосферным давлением, как в прототипе, а под избыточным давлением 0,5-0,6 атм с тем, чтобы температура пара, поступающего ,в процессе смешения и. растворения ру1ды, была выше 100 С.

Упариванию подвергают щелок не после растворения руды, а после кристаллизации и выделения из него хлористого калия. Кроме того, упаривают щелок s количестве 20-30 мас.В, что позволяет получить вторичного пара столько, сколько его необходимо для поддержания температуры среды в процессе смешения и растворения руды. За счет этого снижается на

25-30% расход пара ТЭЦ.

Упаривание щелока после кристаллизации и выделения хлористого калия позволяет получить кристаллизат хлористого натрия, не содержащий твердого KCl, так как cocras этого щелока в процессе упаривания находится только в области кристаллизации

NaC1 и не достигает насыщения по КС1. .За счет этого из суспензии после упаривания щелока выделяют чистый хлористый натрий, который является попутным товарным продуктом - поваренной солью сорта "Высший" (с содержанием NaCl более 98,5%)..

Щелок после отделения хлористого натрия имеет температуру 105=109"С и он близок к насыщению по. КС1, поэтому его смешивают со щелоком после растворения и отделения нерастворенного остатка и подают в процесс кристаллизации хлористого калия. Это позволяет повторно извлечь КС1 иэ упаренного щелока и тем самым снизить

966006

4,65

23 0

3,58

О.

3,46

3,46 на 20-25% объемы щелоков, циркулируемых в цикле "растворение-кристаллизация" (что равнозначно повышению на 20-25% выхода хлористого калия с единицы объема щелоков ).

Пример 1. 4 кг сильвинита состава, %: КС! 20; NaCI 70; глинистое вещество 10, смешивают с 2,77 т маточного щелока с температурой

78 С. В полученную суспензию вводят острый пар в количестве 0,31 кг и при перемешивании производят раство- рение.сильвинита. Полученную суспенэию с температурой 107 С разделяют на твердый остаток,(смесь,хлорида натрия и глинистого шлама — 3,1 т ) 15 и насыщенный щелок. Щелок охлаждаЮт

/ до 25 С, полученнуго суспензию фильто рованием разделяют на кристаллизат хлористого калия (0,8 т ) и маточный щелок(2,77 т ), 20 мас.% маточного 2() щелока (0,55 т ) упаривают щелок (0,24 т ), имеющий температуру 109 С который смешивают с насыщенным щелоком и подают на охлаждение для кристаллизации из него хлористого калия, 25

30 мас.% маточного щелока (2,2 т ) .. возвращают на растворение сильвинита.

Полученные продукты: хлористый калий содержит 96,8% КСI и 3,2% йаС1; хлористый натрий 99,6% NaCI и 0,4% КСI

Пример 2. 4 кг сильвинита состава,%: КСI 30, NaC1 60 и нераст- . воримый остаТок 10, смешивают с

4,15 т маточного щелока с температурой 81 С. В полученную суспензию . вводят острый пар в количестве

0,69 т и при перемешивании производят растворение сильвинита. Полученную суспензию с температурой 108 С раз-. деляют на твердый остаток (смесь хлорида натрия и глинистого шлама- 40

2,7 т ) и насыщенный щелок. Щелок охлаждают до 25 С полученную сусг1ензию фильтрованием разделяют на крис- . таллизат хлористого калия (1,2 т ) и маточный:щелок (4,15 т ), 30 мас.% 45 маточного щелока (1,24 т ) упаривают под избыточным давлением .вторичного пара 0,6 атм, который подают на нагрев суспензии сильвинита с маточным щелоком до 107 С. Полученную сус- 5О пензию разделяют на кристаллизат хлористого натрия (0,22 т ) и упаренНасыщенный щелок после растворения руды и отделения нерастворенного остатка, т

Маточный щелок после кристаллизации и выделения хлористого калия, т ный щелок (0,53 т ), имеющий теглпературу 109 С, который смешивают с насыщенным щелоком и подают на охлаждение для кристаллизации иэ него хлорис того калия. 70 мас.% маточного щелока (2,91 r ) возвращают на растворение сильвинита.

Полученные продукты: хлористый калий содержит 97,5% КСlи 25% йаС1; хлористый натрий — 99,4% NaCI u

0,6% КСI.

Пример 3. 4 т сильвинита состава, %: KCI 25; МаС1.65; нерастворенный остаток 10, смешивают с

3,46 т маточного щелока с температурой 80 С. В полученную суспенэию вводят острый пар в количестве 0,5 т и при перемешивании производят растворение сильвинита.

Полученную суспензию с температурой 109 С разделяют на твердый оста ток (смесь хлорида натрия и глинистого шлама — 2,9 т ) и насыщенный щелок (3,58 т ). Щелок охлаждают до

25 С, полученную суспензию,фильтрованием разделяют йа кристаллизат хлористого калия (1 т ) и маточный щелок (3,46 т ), 25 мас.% маточного щелока (0,88 т ) упаривают под избыточным давлением вторичного пара

0,6 атм, который подают на нагрев суспензии сильвинита с маточным щелоком до 108 С. Полученную суспенэию разделяют на кристаллиэат хлористого натрия (0,16 т ) и упаренный щелок (0,38 т ), именнций температуру 109 С, который смешивают с насыщенным щелокогл и подают на охлаждение для кристаллизации из него хлористого калия.

75 мас.% маточного щелока (2,58 т ) возвращают на растворение сильвинита.

Полученные продукты: хлористый калий содержит 97% КС! и 3% йаС1; хлористый натрий — 99,5% NaCI u

0,5% КСI.

В таблице приведены основные материальные и тепловые потоки, а также рабочие объемы оборудования по предложенному способу и по прототипу (иэ расчета на 1 т хлористого калия, получаемого из сильвинита состава, %:

KCl 25, NaCI 65 и нерастворимый остаток 10 ).

966006

Продолжение таблицы

3 4

0 50

0,50

81,1

0,88

4,65 3,95

90,4

0,38

100,0

0,16

0;50

28,6

0,70

0,45

28,9

0,32

0,32

0,32

0,35

30,0

0,50

21,6

29,0

37,,0

23,9

1,94

2,55

23,1

2,0

2,6

90 5

0,06

0,63

29,0

4., 84

6,82

51 8

0,40

0,83

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 7763/32 Тираж 509

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Вода, испаряемая при кристаллизации хлористого калия, т

Маточный щелок, поступающий на упаривание, т упаренный щелок после отделения хлористого натрия, т

Поваренная соль, т .

Выпаренная вода со вторичным паром, т

Тепло, содержащееся во вторичном паре, Г кал

Тепло, необходимое для растворения руды, Г кал

Расход тепла пара ТЭЦ, Г кал

Расход электроэнергии, кВт ч

Рабочий объем растворителей, м

Отстойная площадь осветлителя насыщенного щелока, м

Отстойная площадь сгустителя для упаренной суспензии, м Ъ

Теплопередающая поверхность

2. греющей камеры выпарного аппарата, м

Объем парового пространства испарителя выпарного аппарата, м

Как видно из таблицы, предложенный способ позволяет снизить по сравнению с прототипом объемы насыщенного целока на 23Ъ (что равнозначно повышению выхода из щелока хлористого калия ), маточного щелока, поступающего на упаривание, на 81,1Ъ, упаренного щелока на 90,4Ъ, расход пара на ЗОЪ, электроэнергии на 21,6Ъ, объемы оборудования 20-50Ъ, попутно получить 50 иэ расчета на 1 т хлористого калия

0,16 т поваренной соли сорта "Высший".

1. Способ выцеления хлористого калия из сильвинитов, включающий смешение руды со щелоком и растворение ее, отделение твердой фазы, кристаллизацию хлористого калия иэ щелока д и его выцеление, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода продукта и снижения энергозатрат, после выделения хлористого калия щелок в количестве 20-30 мас.Ъ упаривают, и полученный пар направляют на стадию смешения и растворения руды со щелоком.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю — . шийся тем, что упаривание щелока ведут под избыточным давлением

0,5-0,6 атм.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что после упаривания из щелока выделяют хлористый натрий и смешивают раствор со щелоком после растворения руды и отделения от него твердой фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Поэин М.Е. Технология минеральных солей. 1970, т. 1, с. 150.

2. Патент ФРГ Р 1592056, кл. 12 1 3/06, опублик. 1972.