Производство калийных удобрений

Калийные минеральные удобрения представляют собой Природные или синтетические соли и содержат питательный элемент в форме иона калия К⁺.

Калийные удобрения подразделяются на хлорсодержащие 'основной компонент ‑ хлорид калия КСl) и бесхлорные (наполнители K₂SО₄).

Все калийные удобрения растворимы в воде. Их выпускают порошкообразном и гранулированном виде. Содержание питательного элемента (в пересчете на К₂О) колеблется от 10 % в природных минералах до 60 % в концентрированном удобрении- хлориде калия. В общем ассортименте калийных удобрений около 94 % приходится на хлорид калия, содержащий 92-95 % КСl (53,1‑60,6 % К₂О).

В качестве сырья для получения калийных удобрений в нашей стране используется сильвинит (КС1 • NaCl), представляющий собой механическую смесь сильвина КС1 и галита NaCl.

Получают хлористый калий из сильвинита двумя основными способами:

• химическим, основанным на различной растворимости КCl и NaCl при разных температурах (галургический метод);

•физическим, основанным на различной смачиваемо КС1 и NaCl (метод флотации).

Галургический хлорид калия имеет кристаллы белого с сероватым оттенком. Флотационный хлорид калия имеет более крупные кристаллы ( 0,75 мм), которые окрашены в розоватый цвет.

Галургический метод выделения хлорида калия из сильвинита основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии, т.е. в системе «КС1‑NaCl‑H₂О». В растворах, насыщенных обеими солями, при повышении температуры с 20‑25 °С до 90‑100 °С содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорида натрия ‑ несколько уменьшается.

При охлаждении этого горячего раствора он становится перенасыщенным хлоридом калия, который будет кристаллизоваться, а хлорид натрия останется в растворе. При последующем нагревании раствора он останется насыщенным хлоридом натрия и становится ненасыщенным хлоридом калия. Поэтому при обработке таким раствором нового количества сильвинита из него будет извлекаться только хлорид калия, переходящий в раствор, а хлорид натрия растворяться не будет.

Упрощенная схема получения КС1 из сильвинита галурги-ческим методом включает следующие основные стадии:

• дробление и усреднение руды по гранулометрическому составу;

• растворение (выщелачивание) хлорида калия из сильви- нита горячим оборотным раствором (щелоком);

• отделение горячего щелока от твердой фазы (хлорида натрия и пустой породы) отстаиванием и его осветление;

• охлаждение раствора и кристаллизация из него хлор калия;

• фильтрование суспензии и отделение концентрата хлорида калия;

•сушку концентрата хлорида калия;

• нагревание оборотного раствора и возвращение его на стадию выщелачивания сильвинита.

Выщелачивание хлорида калия из сильвинита производится в шнековом растворителе оборотным раствором (щелоком), нагретым до 105‑115 °С, с добавлением острого пара, при этом КС1 переходит в раствор, а нерастворяющийся NaCl удаляется в виде галитовых отходов. Добавление коагулянтов в раствор КС1 при отстаивании способствует более полному удалению глинистого шлама и осветлению раствора. Далее хлорид калия кристаллизуется в вакуум-кристаллизаторе, в котором вакуум создается с помощью пароструйных эжекторов, отсасывающих паровоздушную смесь. При фильтровании от кристаллов КС1 отделяется оборотный раствор, который после подогрева возвращается на стадию выщелачивания сильвинита.

Галургический метод позволяет комплексно перерабатывать полиметаллические руды, извлекая из них все полезные компоненты, в том числе хлориды магния и пищевой хлорид натрия.

В флотационном методе получения хлорида калия используется различная способность к смачиваемости водой частичек NaCl и КCl. Предварительно измельченную руду смешивают с водой (водным раствором), далее пропускают через полученную пульпу воздух, который распределяется в ней в виде Мелких пузырьков. Гидрофобные минералы, которые не способны смачиваться водой (к ним относится КCl), прилипают к пузырькам воздуха и выносятся на поверхность пульпы в виде пены, которую затем удаляют и фильтруют для выделения вредных частиц. Гидрофильные минералы, которые хорошо смачиваются водой (к ним относится NaCl), оседают на дне флотационной машины и выводятся через сливное отверстие. Для лучшего разделения гидрофобных и гидрофильных частиц исходного сырья используют так называемые флотационные реагенты. Основное назначение этих реагентов ‑ направлено изменять смачиваемость поверхности того или иного минерала и таким образом регулировать процесс флотации в зависимости от назначения флотореагенты подразделяются на пенообразователи, собиратели, депрессоры, активаторы.

К пенообразователямотносятся вещества, способствую образованию устойчивых пузырьков воздуха и обильной пены.

Собиратели(или коллекторы) ‑ вещества, способные селективно адсорбироваться на поверхности минералов и придавать ей смачиваемость.

Депрессоры(подавители) ‑ вещества, снижающие адссорбцию собирателей на поверхности минералов.

Активаторы‑ вещества, улучшающие адсорбцию собирателей на поверхности частичек минералов.

При флотации руд, содержащих свыше 2,5 % примесей применяют технологические схемы обогащения с депрессией глинистых шламов или с предварительным механическим обесшламливанием.

Добытая шахтным способом сильвинитовая руда первоначальио подвергается мокрому помолу в стержневых мельницаах Полученный в результате флотации концентрат, содержащий в основном хлористый калий, подвергается двум перечисткам.

Галитовые хвосты, полученные по этой схеме, загрязнены глинистым шламом, что затрудняет их обработку и увеличивает потери целевого продукта (КС1); образующийся концентрат содержит около 93 % КС1 и 0,8 % нерастворимого остатка при степени извлечения сильвина из руды 85 ‑ 90 %.