способ выделения хлористого калия

Формула изобретения

Способ выделения хлористого калия из сильвинита, включающий его растворение, осветление полученного горячего насыщенного щелока, кристаллизацию продукта в присутствии флотореагентов, сгущение и фильтрацию суспензии, обработку неосветленного насыщенного щелока, отличающийся тем, что осветленный насыщенный щелок перед кристаллизацией продукта обрабатывают горячим насыщенным по хлористому калию раствором, полученным растворением в воде некондиционного флотационного хлористого калия, представляющего собой циклонную пыль, мелкие фракции флотационного продукта или отфильтрованные промпродукты, с получением шламовой суспензии, которую затем осветляют, а сгущенную шламовую суспензию, полученную в результате осветления, направляют на обработку неосветленного насыщенного щелока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике выделения хлористого калия из сильвинитовых руд методом растворения-кристаллизации с использованием в технологическом цикле некондиционного флотационного хлористого калия.

Широко известны способы выделения хлористого калия из сильвинитовых руд, включающие его растворение при повышенной температуре, выделение галитового отвала, осветление полученного горячего насыщенного щелока, кристаллизацию хлористого калия при охлаждении щелока под вакуумом, сгущение суспензии и выделение целевого продукта из раствора с нагревом последнего и подачей на растворение (см. М.Е.Позин. Технология минеральных солей, т.1., Химия, 1970, с.149-159, 167-168). В комбинированных схемах к сырью, подаваемому на растворение, присоединяют пылевидный хлористый калий, отделяемый от основной массы продукции путем рассева или воздушной классификации.

Известные способы теоретически позволяют использовать некондиционный флотационный мелкодисперсный хлористый калий на галургических фабриках, однако, как показали проведенные нами исследования при подаче флотационного пылевидного хлористого калия, например, циклонной пыли, на растворение совместно с сильвинитовой рудой в растворителях наблюдалось интенсивное ценообразование, пена забивала ковши элеваторов, и вывод из растворителей галита прекращался, что вело к остановке аппаратов.

Известен способ извлечения хлористого калия из калий-натрийсодержащего сырья, включающий выщелачивание сырья при 100-105 о С, осветление суспензии, выпаривание осветленного раствора с отделением от раствора выделившегося хлорида натрия, выделение продукта из раствора кристаллизацией, отделение его от маточного раствора и возврат последнего на стадию выщелачивания. С целью переработки глинисто-солевой суспензии - отходов флотационного обогащения сильвинита и получения хлористого калия высокого качества маточный раствор обрабатывают сырьем и нагревают (см. а.с. СССР №806605, кл. CO1D 3/04, публ. 23.02.81, бюл. №7).

Известный способ позволяет использовать отходы флотационного обогащения - глинисто-солевую суспензию, содержащую хлористый калий, однако, не исключает интенсивное ценообразование суспензии в растворителях из-за наличия в суспензии флотореагентов. Кроме того, известный способ сложен и энергоемок, т.к. предусматривает использование выпарки для сохранения водного баланса технологического процесса.

Известен способ выделения хлористого калия из сильвинита, включающий его растворение, осветление полученного насыщенного щелока, кристаллизацию продукта, сгущение суспензии и центрифугирование в присутствии амина с отделением продукта от фильтрата и фугата. Перед осветлением насыщенный щелок обрабатывают фильтратом, а кристаллизацию ведут в присутствии фугата (см. а.с. СССР №833507, кл. С01D 3/08, публ. 30.05.81, бюл. №20) - прототип.

Известный способ позволяет проводить выделение хлористого калия из сильвинита методом растворения-кристаллизации в присутствии флотореагента - амина, однако он не позволяет использовать некондиционные продукты флотофабрики, содержащие хлористый калий. Кроме того, обработка горячего насыщенного щелока фильтратом и подача на кристаллизацию фугата, имеющих температуру 25-40°С, способствуют понижению температуры осветленного щелока перед вакуум-кристаллизационной установкой (ВКУ) с выделением при этом галита.

Для предотвращения кристаллизации галита необходимо вводить избыточное количество конденсата, в противном случае невозможно получить кондиционный хлористый калий.

Ввод избыточного количества конденсата приведет к нарушению водного баланса процесса и потере целевого продукта.

Задачей предлагаемого изобретения является создание возможности использования некондиционного мелкокристаллического флотационного хлористого калия на галургических предприятиях без нарушений водного баланса процессов растворения-кристаллизации.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от известного способа, включающего растворение хлористого калия из сильвинита, осветление полученного горячего насыщенного щелока, кристаллизацию продукта в присутствии флотореагентов, сгущение и фильтрацию суспензии, обработку неосветленного насыщенного щелока, по предлагаемому способу обработку осветленного насыщенного щелока перед кристаллизацией продукта ведут горячим насыщенным по хлористому калию раствором, полученным растворением в воде некондиционного флотационного хлористого калия, представляющего собой циклонную пыль, мелкие фракции флотационного продукта или отфильтрованные промпродукы с получением шламовой суспензии, которую затем осветляют, а сгущенную шламовую суспензию, полученную в результате осветления, направляют на обработку неосветленного насыщенного щелока.

Сущность способа состоит в следующем.

В отличие от известного способа обработку горячего осветленного щелока перед кристаллизацией продукта ведут насыщенным по хлористому калию раствором, полученным растворением некондиционного флотационного хлористого калия, представляющего собой циклонную пыль, мелкие фракции флотационного продукта или отфильтрованные промпродукы.

Растворение ведут при нагревании до температуры 80-100°С для получения раствора с максимально высокой концентрацией по KCl и температурой, близкой к температуре осветленного щелока. Далее раствор осветляют с добавлением флокулянта, например, полиакриламида, с получением слива, практически не содержащего шламов. Возможно применение дополнительной контрольной фильтрации, например, на фильтр-прессе.

На обработку осветленного щелока берут насыщенный по хлористому калию и ненасыщенный по хлористому натрию раствор в количестве, эквивалентном количеству воды, добавляемой для предотвращения кристаллизации хлористого натрия за счет образования солевого шлама (NaCl) при охлаждении горячих щелоков галургических фабрик, а также для восполнения воды, испаряющейся на установке вакуум-кристаллизации (ВКУ) в процессе охлаждения под вакуумом осветленного щелока, не допуская насыщения по хлористому натрию жидкой фазы.

В таблице 1 приведена зависимость образования солевого шлама при охлаждении горячих щелоков галургических фабрик на примере ОАО «Уралкалий».

Таблица 1
Масса солевого шлама (т), высаливаемого из 1000 т насыщенного щелока, при охлаждении на 1°С
(содержание MgCl2 - 8 г, CaSO 4 - 7 г на 1000 г Н2O)
Температура щелока, °С	Степень насыщения жидкости фазы щелока по КС1
	0,98	0,96	0,94	0,92	0,90
96	1,355	1,360	1,366	1,372	1,378
94	1,911	1,919	1,927	1,935	1,944
92	2,760	2,772	2,783	2,794	2,806
90	3,283-NaCl 0,240-KCl	3,296	3,309	3,323	3,336
88	3,787-NaCl 0,878-KCl	3,803	3,8181	3,833	3,849

Степень насыщения охлажденного раствора после ВКУ по хлористому натрию должна быть 0,97-0,99, что гарантирует получение кондиционного по KCl продукта.

Обработку осветленного щелока ведут в приемном баке ВКУ, либо непосредственно в корпусах ВКУ.

В этих условиях полностью соблюдается водный баланс процесса.

Возможен ввод избыточного количества раствора хлористого калия, однако это ведет к получению и сбросу избыточных маточных растворов.

При недостатке некондиционного хлористого калия, применяемого для приготовления раствора, на ВКУ наряду с насыщенным нагретым раствором KCl вводится вода для предотвращения загрязнения целевого продукта хлористым натрием в процессе вакуум-кристаллизации.

В таблице 2 приведены примеры, характеризующие расходные нормы ввода на ВКУ воды и раствора KCl для условий галургической фабрики Урала, рассчитанные по уравнениям материального баланса. Приведенные показатели служат иллюстрацией предлагаемому способу, и они могут меняться при колебаниях температуры растворения, степени насыщения по KCl, горячего насыщенного щелока и содержанию в нем хлористого натрия, расхода сильвинитовой руды, ее химического и гранулометрического состава и других параметров.

Таблица 2
Ввод воды на ВКУ в зависимости от расхода раствора циклонной пыли для расхода руды 234,5 и 250,0 т/ч
Расход раствора циклонной пыли, т/ч	Расход воды на ВКУ, т/ч
	Расход руды 234,5 т/ч	Расход руды 250 т/ч
10	28,3	30,50
15	25,88	28,07
20	23,45	25,65
25	21,02	23,22
30	18,6	20,79
35	16,17	18,37
40	13,74	15,94
45	11,32	13,51
50	8,89	11,09
55	6,46	8,66
60	4,04	6,23
65	1,61	3,81
70	-0,82	1,38

Примечание: Состав руды, массовая доля, %: 27,9 - KCl, 68,0 - NaCl, 0,14 - MgCl ₂, 1,97- CaSO₄,1,7 - h.o., 0,29 - Н₂О.

Состав циклонной пыли, массовая доля, %: 92,17 - KCl, 5,69 - NaCl, 0,23- MgCl ₂ 1,10 - CaSO₄, 0,7-h.o., 0,11 - H₂O.

Массовая доля KCl в растворе циклонной пыли - 28%.

В отличие от известного способа обработку насыщенного неосветленного щелока ведут сгущенной, например, до Ж:Т=1-3, шламовой суспензией, полученной из некондиционного флотационного хлористого калия при осветлении горячего насыщенного раствора.

Обработку щелока ведут либо до подачи его на осветление, либо непосредственно в сгустителе. При этом хлористый калий, содержащейся в шламовой суспензии, переходит в жидкую фазу щелока без его охлаждения, а нерастворимые соединения - глины и CaSO₄ совместно со шламом неосветленного щелока отделяются в сгустителе.

Флотореагенты, вводимые с флотационным хлористым калием, не накапливаются в технологическом цикле, т.к. сорбируются глинистым шламом руды и кристаллизатом на ВКУ.

В качестве некондиционного флотационного хлористого калия используют циклонную пыль, мелкие фракции флотационного продукта, отфильтрованные промпродукты, полученные, например, гидроклассификацией суспензии. Для снижения содержания хлористого натрия в поступающем на обработку горячем насыщенном по хлористому калию растворе содержание KCl в некондиционном продукте желательно иметь более 90%.

Таким образом, реализация предлагаемого изобретения позволяет решить поставленную задачу: использовать некондиционный мелкокристаллический флотационный хлористый калий на галургических предприятиях без нарушения водного баланса процессов растворения-кристаллизации.

Примеры осуществления способа.

Пример 1

500 мас.ч. сильвинитовой руды, содержащей 27,9% KCl, растворяли в 1197,7 мас.ч. растворяющего раствора с получением 1328,8 мас.ч. неосветленного насыщенного щелока состава, массовая доля, %: 19,76 - KCl, 17,32 - NaCl, 0,69 - MgCl ₂, 0,78 - CaSO₄, 0,53 - h.o., 60,92 - H₂O.

25,8 мас.ч. циклонной пыли, содержащей 92,2% KCl, растворяли в 57,8 мас.ч. воды при температуре 90°С и осветляли на сгустителе с добавлением 0,1%-ного раствора полиакриламида. Получили 53,6 мас.ч осветленного раствора и шламовую суспензию с Ж:Т=2, которой обработали неосветленный насыщенный щелок. Полученную суспензию подали на сгуститель с добавлением полиакриламида и осветленный щелок обработали раствором хлористого калия, после чего охладили на ВКУ до температуры 25°С. Суспензию кристаллизата сгустили и целевой продукт отделили на фильтре, а маточный раствор нагрели до 112°С и подали на растворение сильвинитовой руды. Получили 138,8 мас.ч. продукта с массовой долей KCl 98,6%.

Пример 2

Способ осуществляли в соответствии с примером 1, но на приготовление раствора хлористого калия брали флотоконцентрат, полученный гидроклассификацией по классу - 1 мм флотопродукта и его фильтрацией, а насыщенный раствор флотационного хлористого калия после выделения из него шламовой суспензии подвергали контрольной фильтрации на фильтр-прессе перед подачей раствора на обработку осветленного насыщенного раствора, проводимого в запиточном стакане сгустителя.

Пример 3

Способ осуществляли в соответствии с примером 1, но на приготовление раствора хлористого калия использовали фракции флотационного продукта менее 1 мм.