Калийные удобрения

1 Аналитический обзор литературных данных о способах производства хлористого калия

 

Существует четыре способа переработки  калийсодержащего сырья: галургический, флотоционный, электростатический и гравитационный.

Галургический метод основан на различной растворимости минералов в воде. Он заключается в выщелачивании хлористого калия из руды горячим оборотным щелоком и удалении не растворившихся минералов в отвал. Полученный горячий крепкий щелок отстаивается для выделения солевого и глинистого шламов. Из осветленного горячего щелока производят кристаллизацию хлористого калия. Полученные кристаллы отделяют от охлажденного маточного щелока, сушат, при необходимости гранулируют и выпускают в виде готового продукта. Маточный щелок после подогрева возвращают в операцию выщелачивания хлористого калия.

Основными стадиями переработки руды галургическим методом являются:

- дробление сильвинитовой руды с предварительным грохочением по классу крупности 5мм(содержание класса +5 не более 17%, содержание класса -1мм не более 48%). Дробление осуществляется в дробилках СМ-170Б, предварительное грохочение на грохотах ГИТ-71;

- растворение хлористого калия из сильвинитовой руды горячим растворяющим щёлоком с поддержанием температур не менее 117град.;

- фильтрация галитового отвала;

- осветление насыщенного щёлока от примесей солевого и глинистого шламов;

- вакуум-кристаллизация хлористого калия из насыщенного щёлока с поддержанием температур не менее 95град;

- сгущение хлоркалиевой суспензии;

- центрифугирование с целью получения осадка хлористого калия;

- сушка осадка хлористого калия;

- подогрев растворяющего щёлока;

- гранулирование хлористого калия.

Галургический способ по сравнению  с флотационным имеет серьезное  преимущество. Он позволяет эффективно перерабатывать руды с высоким содержанием нерастворимого остатка. С другой стороны он энергоемок, требует коррозийно-устойчивой аппаратуры, не позволяет получать крупный, менее слеживающийся конечный продукт.

Флотационный метод лишен этих недостатков, но концентрат, полученный этим способом, беднее. Галитовые отходы содержат примеси реагентов, что затрудняет их переработку на кормовую и, особенно, на пищевую соль.

Флотационный метод получения  калийных удобрений основан на различии поверхностной активности извлекаемых  минералов и пустой породы, способности кристаллов прилипать к пузырькам воздуха и увлекаться в пенный слой. Флотация  

метод применяется для обогащения бедных руд с тонкодисперстной вкрапленностью полезных минералов.

Различают следующие методы флотации:

- масленая;

- пленочная;

- пенная.

Сущность  масленой флотации заключается в  следующем: пульпу обрабатывают маслом 10 - 20% от веса перерабатываемой руды. Плотность масла меньше плотности воды. Минеральные частицы которые не смачиваются водой прикрепляются к всплываемой на поверхность каплям масла. Всплывая частицы образуя на поверхности слой минерализованного масла. Слой масла с минералами удаляются в виде концентрата, минеральные частицы которые смачиваются водой не прилипают к каплям масла и остаются в пульпе - это пустая порода. Этот способ флотации применяется редко т.к. расходуется значительное количество масла и возникают сложности при разделении концентрата и масла.

Наибольшее  распространение применение получила пленочная флотация. При пленочной  флотации руда подается на поверхность воды. Минеральные частицы которые смачиваются водой тонут и удаляются через нижнюю часть машины, а минеральные частицы не смачиваемые водой отстаиваются на поверхности при этом на поверхности образуя пленку (концентрат).

При пенной флотации через пульпу пропускают воздух, минеральные частицы которые не смачиваются водой прикрепляются к пузырькам воздуха и вместе с ними поднимаются на поверхность пульпы образовывая слой минерализованной пены - концентрат, которая непрерывно отводится из машины, а частицы минералов которые хорошо смачиваются водой остаются к камере машины. При пенной флотации обычно руда измельчается до крупности 0,2-0,3 мм. Пульпу предварительно обрабатывают фолотационным реагентом, который изменяет свойства поверхности минерала. Для придания поверхности минералов определенных свойств, гидрофобизации или гидрофилизации ее, создания устойчивых воздушных пузырьков в практике флотационного обогащения применяются флотореагенты: собиратели, депрессоры, вспениватели. Благодаря селективной гидрофобизации специальными реагентами поверхности частиц калийных минералов, создаются условия для закрепления их на пузырьках воздуха и извлечения в пенный продукт. Название флотации дается по названию того минерала который переходит в пенный продукт. При флотации в пенный продукт обычно переводится минералы ценного компонента, такая флотация носит название прямой флотации. Если пенный продукт переводится минералы пустой пароды, то флотация называется обратной.

Процесс переработки сильвинитовой  руды флотационным способом состоит  из следующих стадий:

- дробление сильвинитовой руды с предварительным грохочением;

- змельчение дроблёной руды с предварительной и поверочной классификациями;

- бесшламливание сильвинитовой руды перед сильвиновой флотацией в 5 стадий;

- сильвиновая флотация включая основную, контрольную и перечистные операции флотации;

- классификация и обезвоживание галитовых хвостов сильвиновой флотации;

- классификация и обезвоживание хлористого калия;

- гранулирование мелкого хлористого калия и облагораживание гранул;

- складирование и отгрузка готовой продукции;

- удаление и складирование галитовых хвостов и шламовых отходов в солеотвал;

- приготовление реагентов.

Обогащение руд электростатическим методом осуществляется за счёт образования на поверхности частиц разделяемого материала зарядов разного знака. Электростатические заряды на поверхности частиц образуются в результате соприкосновения с электропроводящими электродами, ионизированными газами или свободными электронами. На частицах солей возникновение зарядов возможно при их контактном трении, для чего необходимо наличие хотя бы двух различных по природе частиц. В результате трения частицы с большей диэлектрической постоянной заряжаются положительно, с меньшей - отрицательно. Электростатическое обогащение проводится в сепараторах и зависит от шкалы классификации и крупности обогащаемого сильвинита.

Метод электростатической сепарации  сравнительно экологически чистый процесс, не потребляющий воды и , как правило, не загрязняющий окружающую среду химическими реагентами. Сепараторы просты в эксплуатации, не имеют быстроизнашивающихся дорогостоящих деталей, неэнергоёмкий.

Развитие электростатической сепарации  сдерживается недостаточной разработкой теории этого процесса, сложностью подготовки сепарируемого материала (измельчение до определенной крупности, нагрев, оттирка и промывка).

Один из методов гравитационного  обогащения полезных ископаемых - разделение минералов в тяжёлых средах по их плотности.

Компоненты руды меньше плотности, чем тяжёлая среда, всплывают  в ней, а более тяжёлые тонут, благодаря чему происходит разделение руды на два продукта.  Эффективность обогащения зависит не только от плотностей разделяемых минералов, но и от конструкции сепаратора, крупности разделяемых частиц, природы и плотности тяжелой среды. В качестве тяжёлых сред могут применяться:

- органические жидкости;

- растворы солей;

- минеральные суспензии.

В качестве органических жидкостей применяются:

- трихлорэтан;

- четырёххлористый углерод;

- бромоформ;

- дибромэтан.

Однородные  органические жидкости обладают относительно не высокой плотностью, но высокой  стоимостью. Поэтому применение их в практике обогащения ограничено, кроме того при применении в качестве тяжёлых сред органических жидкостей наблюдают высокие потери ценного компонента, высокие затраты на регенерацию органических жидкостей.

Растворы  солей применяются при обогащении углей и в лабораторных условиях. В качестве их используют растворы СаСl₂ и ZnCl₂.

При обогащении полиметаллических руд  применяются минеральные суспензии. Минеральные суспензии - это взвесь тонко измельчённых минеральных частиц утяжелителя в воде. В качестве утяжелителя могут применяться: кварцевый песок, борит, магнетит, галенит.

Для эффективного обогащения в тяжёлых  средах крупность частиц руды от 2,5мм и выше, для углей от 8мм и выше.

В 20-е  годы прошлого века в горном деле произошла  технологическая революция, связанная с вовлечением в переработку руд с низким содержанием полезных ископаемых с помощью пенной флотации.

Флотация  была и остаётся наиболее эффективной  технологией обогащения полезных ископаемых.

Вывод:

Месторождения водорастворимых полезных ископаемых характеризуются крупной  вкраплённостью минералов (0,5-3,0)мм, что создаёт благоприятные условия для применения флотационного метода обогащения. Поэтому 80% калийных солей обогащается в настоящее время флотационным способом.