Технология производства хлористого калия

Главным продуктом калийной промышленности является хлористый калий, около 95 % которого используется как удобрение, а остальные 5 % перерабатываются на другие соединения калия: KOH, KClO 3 (бертолетова соль), K2 CO3 , KNO3 и другие, применяемые в чёрной и цветной металлургии, строительной, целлюлозно-бумажной, стекольной, лакокрасочной, кожевенной, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Основы отечественной промышленности калийных удобрений были заложены в 30-е годы двадцатого века на основе разведанных к этому времени запасов калийного сырья (1925г.).

До этого калийные минеральные удобрения почти не вырабатывались.

Создание советской промышленности калийных удобрений связано с открытием залежей природных калийных солей в Соликамске (1925), Предкарпатье (1946), Старобинске (1954).

Первая фабрика по производству карналлита методом горячего выщелачивания была пущена в 1937г. Производство хлорида калия галургическим методом впервые было освоено в 1933г. в Соликамске. В 1954г. введён в строй Березняковский комбинат калийных удобрений, а в 1963г. первая очередь Солигорского комбината.

Исследования по флотационному методу производства хлорида калия были начаты в 1952-1953гг. По их результатам введена в строй фабрика на Урале и в Солигорске. В процессе изучения физико-химических закономерностей флотации сложных солевых систем были найдены оптимальные условия и подобраны реагенты процесса флотации, разработаны технологические схемы производства. На их основе в 1966-1973 гг. были введены в эксплуатацию новые флотационные фабрики по получению хлорида калия в Солигорске, Березняках, Соликамске по технологической схеме с трёхстадийным удалением шлама, позволившие обеспечить потребность народного хозяйства в калийных минеральных удобрениях.

1. Применение хлористого калия в сфере производства и потребления

Минеральные удобрения при правильном их использовании обеспечивают прирост урожая на 30-70 %. Кроме того, они улучшают качество продукции — повышают содержание сахара в свекле и винограде, крахмала в картофеле, белка в зерне, увеличивают прочность волокон льна и хлопка. Минеральные удобрения повышают устойчивость растений к болезням, засухе и холоду.

Калий наряду с азотом и фосфором относится к числу основных питательных элементов. Калий необходим для фотосинтеза и роста растений, формирования стебля, сахаристости и аромата плодов. При недостаточном калийном питании развитие растений затягивается, ухудшается качество плодов, растения плохо переносят засуху, охлаждение, уменьшается сохраняемость при транспортировании и лёжкость при хранении.

10 стр., 4998 слов

Химический элемент калий

... К. в почвах замедляется рост растений, повышается заболеваемость. Норма калийных удобрений зависит от типа с.-х. культуры и ... растительной щёлочью» (поташем K 2 CO3 ) и «минеральной щёлочью» (содой Na2 CO3 ). В 1807 Г. ... Калий (Kalium), К, химический элемент 1 группы периодической системы Менделеева; атомный номер 19, атомная масса 39,098; серебряно-белый, очень лёгкий, мягкий и легкоплавкий металл. ...

Калий положительно влияет на качество продукции: корнеплоды повышают содержание сахара, картофель — содержание крахмала, прядильные культуры — выход и качество волокна, кормовые растения — содержание протеина (особенно на фоне азотных аммиачных удобрений).

Кроме того, калийные удобрения усиливают стойкость растений к некоторым грибковым заболеваниям

Калий не входит в состав белков, нуклеиновых кислот, ферментов и других сложных органических соединений; он содержится в растениях почти целиком в виде ионов K + , преимущественно в клеточном соке. Роль этих ионов сводится к регулированию важнейших биохимических процессов. Так, они способствуют фотосинтезу, усиливая отток углеводов из листьев, что непосредственно сказывается на повышении в плодах и овощах содержания крахмала и сахара. Ионы калия влияют на азотный обмен в растениях, способствуя лучшему усвоению азота. Они активизируют синтез многих ферментов и витаминов. Коллоиды растительных клеток при достаточном калийном питании лучше удерживают воду.

Калий относится к числу наиболее распространенных на земле элементов — в земной коре его содержится 2,14%. Он входит преимущественно в состав алюмосиликатов (полевого шпата, слюды, нефелина и других минералов), в недоступных растениям формах. Растения способны усваивать только ионы калия, которые они избирательно извлекают из почвенных растворов. В этих растворах содержится очень мало калия по сравнению с потребностями растений. Значительно больше ионов калия адсорбировано на поверхности почвенных коллоидов. При обмене на другие катионы они переходят в почвенные растворы и являются основным источником питания растений. Запасы ионов калия в почве пополняются при протекании физико-химических процессов, приводящих к переходу недоступного растениям калия в ионы калия. В этих процессах участвуют и продукты жизнедеятельности растений. Таким образом, растения сами подготавливают почву для жизни следующих поколений.

При интенсивном сельском хозяйстве с урожаями безвозвратно уносится их почвы огромное количество калия и возникает необходимость во внесении калийных удобрений.

Уже очень давно было замечено, что зола растений оказывает благоприятное влияние на урожайность. В ней содержится много калия в виде поташа — карбонат калия, некоторое количество фосфатов и микроудобрения. Особенно ценна зола стеблей подсолнечника. При внесении золы в дерново-подзолистые почвы урожай картофеля возрастает до 6 кг на 1 кг золы. Однако в настоящее время нельзя ограничиться лишь внесением местных удобрений. Калийные удобрения щедро оплачивают труд, вложенный в их производство. При внесении в почву 1 кг K 2 O может быть дополнительно получено (примерные данные) 8 кг зерна, 35 кг картофеля или 40 кг сахарной свеклы. Таким образом, производство калийных удобрений представляет собой важную отрасль химической промышленности наряду с производством азотных и фосфорных удобрений.

Хлористый калий можно применять на всех почвах, под все культуры, нуждающиеся в калийных удобрениях. Особенно эффективно его применение на почвах лёгкого механического состава (песчаные почвы, супеси, лёгкие суглинки), а также на торфянистых почвах. Содержащийся в удобрении хлор не связывается почвой и может вымываться водой.

11 стр., 5129 слов

Питание растений

... средних почвах калий содержится в поглощенном виде. Это основной источник питания растений калием. Особенно нужны калийные удобрения для легких, подзолистых и торфяных почв. При калийном голодании ... растений происходит благодаря усвоению углекислого газа через листья (так называемое «воздушное питание»), а воды, азота и зольных элементов — из почвы через корни («корневое питание»). Воздушное питание ...

При использовании хлорида калия или смесей, содержащих KCl, в почву одновременно вносят значительное количество хлора. Между тем некоторые культуры чувствительны к хлору. При внесении хлорида калия под картофель уменьшается крахмалистость клубней, ухудшаются его вкусовые качества. При накапливании хлора в листьях табака снижается его качество. Следовательно, перед промышленностью калийных удобрений возникает задача производства бесхлорных калийных удобрений: сульфата, нитрата или фосфатов калия. Преимуществом бесхлорных калийных удобрений является наличие в них сульфат-иона, оказывающее благоприятное воздействие на рост растений.

2. Классификационные признаки хлористого калия

Все удобрения классифицируются по ряду признаков.

По происхождению удобрения бывают минеральные, органические, органоминеральные и бактериальные. Минеральные удобрения производятся на промышленных предприятиях путём извлечения из руд полезных компонентов. Органические — это продукты животного и растительного происхождения. Органоминеральные удобрения получают путём смешивания минеральных удобрений с органическими. Бактериальные содержат культуры бактерий, которые способствуют накоплению в почве усвояемых форм питательных элементов.

По количеству видов питательных элементов удобрения делятся на простые и сложные.

К простым удобрениям относятся азотные, калийные, фосфорные и известковые. Наиболее распространённые виды азотных удобрений — сульфат аммония, жидкий аммиак, натриевая и кальциевая селитры, карбамид — используются на бедных песчаных почвах. К калийным удобрениям относятся хлорид и сульфат калия, калимагнезия. Применяются они на подзолистых и торфяных почвах. Фосфорные удобрения наиболее эффективны для садовых и огородных культур (суперфосфат, костная мука, преципитат).

Известковые удобрения вносят для уменьшения кислотности почв, что ускоряет рост растений. К ним относятся молотый мел, известняк, гашёная известь.

Комплексные удобрения — это удобрения, которые содержат два и более элементов. Комплексные удобрения подразделяются на смешанные (их получают механическим перемешиванием двух-трёх простых), комбинированные (состоят из нескольких солей, подобранных для одной цели и технологически оформленных в виде одного продукта) и сложносмешанные (универсальные комплексные удобрения).

По концентрации (процентное содержание действующего начала: азота, оксида калия, оксида фосфора) удобрения делятся на удобрения обычной концентрации (15-25%), концентрированные (до 50%) и высококонцентрированные (более 50%).

По физическому состоянию удобрения бывают твёрдые, жидкие и газообразные. В свою очередь твёрдые удобрения бывают порошковые, чешуйчатые, гранулированные, таблетированные.

По агрохимическому действию удобрения подразделяют на прямые и косвенные. Прямые содержат элементы, необходимые для питания растений. Косвенные служат для мобилизации питательных веществ почвы путём улучшения её физических, химических, биологических свойств.

По срокам внесения выделяют предпосевные, припосевные и подкормки.

Калийные удобрения подразделяют на сырые калийные соли, получаемые механической переработкой (сортировкой, дроблением и размолом) природных калийных солей, и концентрированные. Калийные удобрения — хлористый калий, сульфат калия, 30%-ные и 40%-ные калийные соли (смесь тонкоразмолотых природных каинита или сильвинита с хлористым калием), а также поташ, калимагнезия, калий-электролит, зола и др.

4 стр., 1644 слов

Химическая промышленность Республики Беларусь

... - свыше 60%. Ниже представлена часть гигантов химической промышленности Беларуси, которые входят в состав концерна. Могилевское производственное объединение "Химволокно" - крупнейший в Европе комплекс по выпуску полиэфирных волокон и ...

Хлористый калий классифицируют по ряду признаков.

По назначению: в качестве удобрения, а также для производства других химических продуктов в различных отраслях промышленности.

По виду используемого сырья: хлористый калий производится в основном из сильвинита и карналлита, в меньшей степени из таких минералов, как нефелиновый концентрат, каинит и другие.

По способам производства хлорид калия подразделяется на получаемый флотационным методом, галургическим, комбинированным, подземным выщелачиванием солей; получают также в виде отхода на титано-магниевых комбинатах.

По гранулометрическому составу: крупнозернистый (1-4 мм) и мелкий (менее 1 мм).

В «Общегосударственном классификаторе Республики Беларусь» код хлористого калия имеет следующую структуру:

Секция D — Продукция перерабатывающей промышленности.

Подсекция G — Химические вещества, химические продукты и химические волокна.

Раздел 24 — Химические вещества, химические продукты и химические волокна.

Группа 24.1 — Основные химические вещества.

Класс 24.15 — Удобрения и азотные соединения.

Категория 24.15.5 — Калийные удобрения, минеральные или химические.

Подкатегория 24.15.50 — Калийные удобрения, минеральные или химические, кроме карналлита, сильвина и прочих природных солей калия.

Вид 24.15.50.30 — Хлорид калия.

Подвид 24.15.50.300 — Хлорид калия.

Таким образом, код хлорида калия согласно ОКП РБ имеет вид: 24 15 50 300.

В «Товарной номенклатуре внешнеэкономической деятельности» код хлористого калия имеет следующую структуру:

Раздел VI — Продукция химической и связанных с ней отраслей промышленности.

Группа 31 — Удобрения.

Позиция 3104 — Удобрения, минеральные или химические калийные.

Подпозиция 3104.20 — Хлорид калия.

Субпозиция 3104 20 100 — Хлорид калия с содержанием K 2 О не более 40 мас. % в пересчёте на сухой безводный продукт.

Субпозиция 3104 20 500 — Хлорид калия с содержанием K 2 О более 40 мас. %, но не более 62 мас. % в пересчёте на сухой безводный продукт.

Субпозиция 3104 20 900 — Хлорид калия с содержанием K 2 О более 62 мас. % в пересчёте на сухой безводный продукт.

Отсюда можно сделать вывод, что код хлористого калия в ТН ВЭД зависит от того, какое содержание полезного элемента имеет данный продукт.

3. Потребительские свойства хлористого калия

Исходя из общих требований, предъявляемых современным сельским хозяйством, удобрения должны обладать хорошими физическими свойствами — не слёживаться при хранении, хорошо рассеиваться.

В соответствии с ГОСТ 20432-83 «Удобрения. Термины и определения» физические свойства минерального удобрения — это совокупность физических, физико-механических и физико-химических свойств минерального удобрения, определяющих его поведение при хранении, транспортировании и внесении в почву.

По физико-химическим показателям хлористый калий должен соответствовать нормам, указанным в ГОСТ 4568-95 «Калий хлористый. Технические условия».

Согласно ГОСТ 20432-83 «Удобрения. Термины и определения» основным потребительским свойствам хлористого калия даются нижеперечисленные определения.

Гранулометрический (фракционный) состав минерального удобрения — состав минерального удобрения по размерам (фракциям) частиц в процентном отношении. Правильно подобранный гранулометрический состав удобрения упрощает внесение последнего в почву, обеспечивает эффективное транспортирование и сохранение потребительских свойств при хранении.

Динамическая прочность гранул минерального удобрения — прочность гранул минерального удобрения, определяемая степенью его разрушения при ударе о твёрдую поверхность с определённой силой. Это один из показателей, на основании которого определяют, подлежит ли продукция дальнейшей реализации. Следствием динамической прочности ниже нормируемого показателя является превращение гранул в порошкообразное состояние при транспортировании и приёмке, что отрицательно сказывается на условиях труда; возникают трудности при упаковке и использовании удобрения. Динамическая прочность гранул хлористого калия выше нормируемого показателя также нежелательное явление, так как ухудшается потребление удобрения сельскохозяйственными культурами.

Рассыпчатость минерального удобрения — это состояние минерального удобрения, характеризуемое степенью их агломерации, выраженное относительным количеством комков в процентах. Для обеспечения рассыпчатости хлористый калий обрабатывают реагентами-антислёживателями. Применение новых реагентов-антислёживателей должно быть согласовано с Госкомитетом по санитарно-эпидемиологическому надзору и основными потребителями. По требованию потребителя допускается изготовление хлористого калия, не обработанного реагентами-антислёживателями. При этом показатель «рассыпчатость» не нормируется.

Хлористый калий по степени воздействия на организм как умеренно опасное вещество относится к 3-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76. В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарные требования к воздуху рабочей зоны» предельно допустимая концентрация хлористого калия в воздухе рабочей зоны не должна превышать 5 мг/м 3 . Преимущественное агрегатное состояние в условиях производства — аэрозоль.

Требования безопасности при работе с хлористым калием указаны в ГОСТ 4568-95 «Калий хлористый. Технические требования».

Пылевидные частицы калия, попадая на кожные раны, ухудшают их заживление. На неповреждённую кожу хлористый калий вредного воздействия не оказывает

Предельно допустимая концентрация пыли хлористого калия в воздухе рабочей зоны — 5 мг/м 3 по ГОСТ 12.1.005-88. Ориентировочный безопасный уровень его концентрации в атмосферном воздухе населённых мест — 0,1 мг/м3 . Предельно допустимая концентрация хлористого калия в почве — 560 мг/кг.

Хлористый калий не образует токсичных соединений в воздушной среде, негорюч, пожаро- и взрывобезопасен.

Хлористый калий не относится к коррозионным веществам. Скорость коррозии стальной и алюминиевой поверхности, определённая в соответствии с ГОСТ 19433-88, составляет менее 0,35 мм в год.

Работы с хлористым калием являются радиационно безопасными.

4. Технология производства хлористого калия и её технико-экономическая оценка

хлористый калий сырьё качество

4.1 Характеристика сырья калийного производства

В морской воде содержится довольно много калия. При постепенном её испарении в определённой последовательности из раствора по мере его насыщения выпадают находящиеся в нём соли — карбонат кальция, карбонат магния, сульфат кальция, хлорид натрия и калийные соли.

В отдельные геологические периоды складывались особо благоприятные условия для образования солевых месторождений. Так образовались калийные горные породы, из которых наибольшую ценность представляют сильвинит, карналлит, каинит.

Калийные удобрения получают преимущественно из сильвинита (mKCl*nNaCl) и карналлита (KCl*MgCl 2 *6H2 O).

Сильвинит — механическая смесь (агломерат) сильвина и галита, содержащая 22-25 % K2 O.

Таблица 4.1.1 Характеристика важнейших калийных минералов

Название

Солевой состав

Содержание K 2 O, %

Сильвин

KCl

63

Карналлит

KCl*MgCl 2 *6H2 O

17

Каинит

KCl*MgSO 4 *3H2 O

19

Шенит

K 2 SO4 *MgSO4 *6H2 O

23

Лангбейнит

K 2 SO4 *2MgSO4

23

Полигалит

K 2 SO4 *MgSO4 *2CaSO4 *2H2 O

16

Алунит

(K, Na) 2 SO4 *Al(SO4 )2 *4AL(OH)3

23

Нефелиновый концентрат

(K, Na) 2 O*Al2 O3 *2SiO2

6-7

4.2 Характеристика основных стадий производства хлористого калия галургическим и флотационным методами

Сильвинитовые руды с содержанием полезного компонента 22-25 % не могут использоваться как эффективное удобрение. Для получения концентрированных удобрений сильвинитовые руды обогащают различными методами. Главное место среди них занимают механический (флотация) и химический (галургия).

Прогрессивным методом, получившим широкое применение, является флотация сильвинитовых руд.

Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита, или метод избирательного растворения и раздельной кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии, то есть в системе KCl — NaCl — H 2 О. В растворах, насыщенных обеими солями, при повышении температуры от 20-25C до 90-100C содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорида натрия несколько уменьшается.

При охлаждении такого горячего раствора он становится пресыщенным относительно хлорида калия, который будет кристаллизоваться, а хлорид натрия останется в растворе. При последующем нагревании этого раствора он останется насыщенным относительно хлорида натрия и становится ненасыщенным относительно хлорида калия (Рис. 4.2.1)

Рисунок 4.2.1. Растворимость (L) хлорида калия (1) и хлорида натрия (2) при различной температуре

Поэтому при обработке подобным раствором нового количества сильвинита из него будет извлекаться только хлорид калия, переходя в раствор, а хлорид натрия растворяться не будет. Это свойство системы KCl — NaCl — H 2 О и используется в галургическом методе извлечения хлорида калия из сильвинитовых руд для организации циклического процесса. (Рис. 4.2.2)

Концентрация хлоридов: [NaCl] 1 = [NaCl]2 , [KCl]1 > [KCl] 2

Рисунок 4.2.2. Схема циклического процесса извлечения хлорида калия

Выщелачивание хлорида калия из сильвинита производится нагретым до 105-115C оборотным раствором (щёлоком) в шнековом растворителе. Выделившийся хлорид калия кристаллизуется в вакуум-кристаллизалоре, в котором вакуум создаётся с помощью пароструйных эжекторов, отсасывающих пароструйную смесь. На пути к центрифуге к пульпе добавляются солянокислые соли аминов для уменьшения слёживаемости хлорида калия. Получаемый при этом концентрат содержит хлорид калия (не менее 95 %) в виде мелких кристаллов и характеризуется слёживаемостью, для устранения которой в пульпу, поступающую из центрифуги, добавляют алифатические амины (на 1 т. KCl до 200 г. аминов).

Получаемый таким способом технический продукт содержит 52-60 % K 2 О.

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

Блок-схема 4.2.1. Производство хлористого калия галургическим способом

Основные стадии производства хлористого калия в замкнутом цикле:

1) дробление сильвинитовой руды;

2) выщелачивание хлорида калия из сильвинита;

3) отделение горячего щёлока от отвала и его осветление от солевого и илистого шлама;

4) кристаллизация хлорида калия при охлаждении раствора;

5) отделение кристаллов хлорида калия от маточного раствора и их сушка;

6) нагревание маточного раствора и возвращение его на растворение сильвинита.

Расходные нормы на 1 т. 95 %-го KCl в производстве его из сильвинитовых руд галургическим способом представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2.2. Расходные нормы на 1 т. 95 %-го KCl в производстве его галургическим способом

Сильвинитовая руда (22 % KCl), т

5

Пар, т

0,75

Условное топливо (сушка в барабанных сушилках), кг

15

Электроэнергия, МДж

90

Вода, м 3

9

Первичные амины, г

180

Полиакриламид, г

12

Количество отвала, т

2,5-3

Обогащение руд флотацией основано на различной способности минералов, входящих в состав руды, смачиваться жидкостями.

Сущность флотационного способа состоит в разделении хлоридов калия и натрия с предварительным выделением глинистого шлама. Предварительно измельченную руду взмучивают в воде или водном растворе и через пульпу пропускают воздух, распределяющийся в виде мелких пузырьков. Гидрофобные минералы прилипают к пузырькам воздуха и выносятся на поверхность пульпы в виде пены, которая затем удаляется и фильтруется для выделения твёрдых частиц. Гидрофильные минералы остаются на дне флотационной машины и выводятся через сливное отверстие.

Непрерывный процесс флотации осуществляется при участии следующих видов флотационных реагентов специфического действия: собиратели (коллекторы), активаторы, пенообразователи, депрессоры, регуляторы.

Флотационное обогащение сильвинитовых руд включает следующие основные операции:

1) дробление и измельчение руды;

2) предварительное удаление глинистого шлама;

3) основная флотация с выделением хлорида калия в пенный продукт;

4) перечистка полученного концентрата;

5) перечистка глинистого шлама с целью снижения потерь хлорида калия;

6) обезвоживание хвостов, шлама и концентрата с возвратом в цикл оборотного раствора.

Блок-схема 4.2.2. Производство хлористого калия флотационным способом

Технологические схемы получения хлористого калия флотационным методом зависят от содержания нерастворимого остатка в исходных сильвинитовых рудах, а также от степени их измельчения.

Для сильвинитовых руд, содержащих не более 2,5 % нерастворимого остатка, применяется схема с предварительной флотацией глинистого шлама. Руда измельчается в стержневой мельнице мокрого помола, работающей в замкнутом цикле с дуговыми ситами. Глинистый шлам флотируется с применением в качестве собирателя реагента ФР-2 (продукт окисления уайт-спирита) с добавлением керосина для улучшения свойств пены и раствора полиакриламида (снижает расход реагентов).

После перечистки пенного продукта он осветляется в сгустителе.

Сильвинитовая пульпа после шламовой флотации подвергается основной флотации. Пенный продукт после перечистки является концентратом хлорида калия, который обезвоживается на центрифуге и поступает на сушку. Галитовые хвосты флотации разделяются на сите на две фракции: крупные частицы (более 0,2 мм) фильтруются на барабанном вакуум-фильтре, а мелкие (менее 0,2 мм) предварительно сгущаются и поступают в вакуум-фильтр. Фильтрат и слив сгустителя возвращаются в цикл производства. Кристаллы галита на фильтре отмываются тёплой водой от хлорида калия. Так как хлорид натрия в этой схеме не содержит глинистых примесей, то продукт может быть использован для производства кальцинированной соды и технической соли.

Для более полного извлечения хлорида калия галитовые хвосты с некоторым содержанием сильвина нагревают до 60-70єC. При этом растворимость хлорида калия повышается и кристаллический KCl переходит в раствор. После обезвоживания галитовой пульпы маточный раствор охлаждают с выделением в осадок хлорида калия. Содержание KCl в полученном продукте составляет 93-95 %.

Метод с депрессией шламов применяют для руд, содержащих до 5-6% нерастворимого осадка.

Флотационное обогащение сильвинита с депрессией глинистых примесей происходит следующим образом. Предварительно измельченный сильвинит из бункера через питатель поступает в стержневую мельницу, где в среде насыщенного солевого раствора осуществляется его тонкий помол. Далее сильвинит в виде взвеси в растворе (пульпы) подаётся через сборник с помощью насоса на дуговые сита, где разделяется на две фракции: зёрна размером больше 0,8 мм направляются снова в мельницу, меньше 0,8 мм — в мешалку, куда поступает депрессор глинистых примесей — тилоза. После обработки тилозой глинистые примеси теряют активность и не препятствуют флотации хлористого калия. Из мешалки руда поступает во флотационную машину, где в присутствии флотореагента (высокоосновных аминов — солянокислого октадециламина) разделяется на концентрат и флотационные хвосты. Концентрат в виде пены направляется на повторную флотацию (перечистку), а затем на сгущение в вакуум-фильтре. С фильтра сырая соль поступает на сушку. Флотационные хвосты основной флотации сгущаются в гидроциклонах , сгустителях, вакуум-фильтрах и направляются в отвал. В хвостах после перечистки содержание хлористого калия ещё значительно, и они возвращаются на повторную обработку через сборник и дуговые сита.

В получаемом концентрате содержание KCl составляет 92-95 %; флотационные хвосты состоят в основном из NaCl, глинистых шламов и KCl (до 2%).

Отходы процессов обогащения сильвинита удаляют в отвалы и выработанное пространство калийных рудников. Ведётся разработка методов флотации крупных зёрен руды, что исключает необходимость гранулирования.

Расходные нормы на 1 т. 95%-го хлористого калия в производстве флотационным способом представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.2.3. Расходные нормы на 1 т. 95%-го хлористого калия в производстве флотационным способом

С предварительной флотацией глинистого шлама

С депрессией глинистого шлама

Сильвинитовая руда (22% KCl), т.

5,2

5,0-5,2

Электроэнергия, МДж

306

306

Вода свежая, м 3

4

5

Солянокислый амин, г

225

500

Полиакриламид, г

120

Керосин, г

1100

Флотореагент ФР-2, г

1200

Мазут, кг

9,5

Тилоза, кг

3

Сосновое масло, г

80

Степень извлечения KCl из руды (без учёта механических потерь), %

90-92

85-90

При производстве хлористого калия флотационным способом используются следующее оборудование: флотационные машины, дуговое сито, сушилка кипящего слоя.

Флотационные машины — служат для разделения сильвинитовой пульпы на концентрат KCl и галитовые хвосты. Стандартная (Механобор-7ВМ) флотационная машина механического типа для мелкозернистой флотации состоит из нескольких (до 20) металлических камер, соединённых друг с другом. Для крупнозернистой флотации разработаны флотационные машины механического типа с кипящим слоем и пневматические.

Дуговое (вогнутое) сито — служит для обезвоживания и классификации мелких частиц, взвешенных в растворе солей. Эффективность разделения частиц на дуговых ситах достигает 80-84 %. Этот показатель зависит только от гранулометрического состава просеиваемого материала. Эффективность разделения снижается при уменьшении размера частиц. Удельная производительность дуговых сит на 1 м 2 составляет 110-130 т/ч твёрдого материала.

Сушилка кипящего слоя. Удельный влагосъём сушилок кипящего слоя в производстве хлористого калия флотационным способом достигает 250 т/(м 2 /ч), интенсивность сушки по KCl составляет 1300 кг/(м2 /ч).

В зависимости от гранулометрического состава хлористого калия отходящими газами уносится 5-25 % сухого продукта, который улавливается в пылесоединительной камере и батарее циклонов. Газ окончательно очищается в пенном промывателе, орошаемом водой.

4.3 Технико-экономическая оценка основных способов производства хлористого калия

Флотационный метод получения хлористого калия имеет ряд преимуществ по сравнению с галургическим: выпускаемый хлорид калия менее слёживающийся; процесс протекает без затрат пара, что исключает строительство дорогостоящих ТЭЦ; перерабатываются холодные растворы хлоридов, что резко снижает коррозию аппаратуры; процесс может быть легко автоматизирован; лучше условия труда. Однако флотационный метод производства хлорида калия обладает и рядом недостатков по сравнению с галургическим: содержание хлорида калия в продукте обычно не превышает 95 %; галитовые отвалы содержат примеси алифатических аминов, что затрудняет их последующую переработку в кормовую и пищевую поваренную соль; безвозвратно теряется содержащийся в сильвините бром; значительны затраты на вспомогательные материалы — флотореагенты. Тем не менее практика показала, что при флотационном обогащении калийных руд с невысоким содержанием глинистого шлама себестоимость хлористого калия ниже себестоимости продукта, получаемого галургическим способом.

Большой интерес представляет комбинированная схема переработки сильвинитовой руды, включающая гравитационное обогащение руды и её последующую флотационную переработку, при этом получают продукт с невысоким содержанием KCl.

Разрабатывают также новые методы обогащения калийных руд — электростатистическую сепарацию сухих руд. К преимуществам этого метода относятся снижение энергозатрат, более простое аппаратурное оформление. Производство хлористого калия из обогащённых этим методом руд позволяет увеличить в 5 раз производительность труда, исключить применение воды, операции сгущения и фильтрации, строительства шламохранилищ и улучшить охрану окружающей среды. Разрабатываются высокопроизводительные сепараторы единичной мощности 150-120 т/ч по руде.

5. Стандарты на хлористый калий, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями нормативно-технической документации

Хлористый калий должен быть изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ 4568-95 «Калий хлористый. Технические условия» по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

По физико-химическим показателям хлористый калий должен соответствовать нормам, указанным в таблице 5.1.

Поскольку хлористый калий бывает двух марок (гранулированный и мелкий), а каждая марка двух сортов (первого и второго), то показатели для них будут различаться.

Таблица 5.1 Нормируемые показатели качества

Наименование показателя

Норма для марки

гранулированный

мелкий

1 сорт

2 сорт

1 сорт

2 сорт

Внешний вид

Спрессованные гранулы неправильной формы серовато-белого или различных оттенков красно0-бурого цвета или крупные кристаллы серовато-белого цвета

Мелкие кристаллы серовато-белого цвета или мелкие зёрна различных оттенков красно-бурого цвета

Массовая доля калия в пересчёте на K 2 О, %, не менее

60

58

60

58

Массовая доля воды, %, не более

0,5

0,5

0,1

0,1

Гранулометрический состав (массовая доля фракций), %:

Свыше 6 мм

От 1 до 4 мм, не менее

Менее 1 мм, не более

0

95

5

0

95

5

Не нормируется

Динамическая прочность (массовая доля неразрушенных гранул), %, не менее

80

80

Не нормируется

Рассыпчатость, %

100

100

100

100

Примечания

Хлористый калий, предназначенный для производства заменителей кожи, синтетического каучука, хлебопекарных и кормовых дрожжей, должен изготовляться марки «Мелкий» серовато-белого цвета.

Для производства лечебно-профилактической соли используют указанный хлористый калий, не обработанный реагентами-антислёживателями.

Хлористый калий, предназначенный для сельского хозяйства, должен поставляться в гранулированном или крупнокристаллическом виде. По согласованию с потребителем хлористый калий может поставляться марки «Мелкий».

6. Контроль качества хлористого калия. Требования нормативно-технических документов на правила приёмки, хранения и эксплуатации товара

Важнейшие показатели качества определяются различными методами в соответствии с указанными ГОСТами. Предварительно берут пробу продукта. Точечные пробы от неупакованного товара, находящегося в движении, в вагонах, автомашинах, насыпей, от упакованного в мешки и контейнеры продукта отбирают по ГОСТ 21560.0-82 «Удобрения минеральные. Методы отбора и подготовки проб». Точечные пробы от упакованного продукта, предназначенного для розничной торговли, отбирают совком из отобранных пяти пакетов. Масса точечной пробы должна быть не менее 50 г.

Массовую долю калия определяют по ГОСТ 20851.3-95 «Удобрения минеральные. Методы определения массовой доли калия».

Массовую долю воды определяют по ГОСТ 20851.4-75 «Удобрения минеральные. Методы определения воды».

Гранулометрический состав (массовую долю фракций) определяют по ГОСТ 21560.1-82 «Удобрения минеральные. Метод определения гранулометрического состава».

Динамическую прочность (массовую долю неразрушенных гранул) определяют по ГОСТ 21560.3-82 «Удобрения минеральные. Метод определения динамической прочности и истираемости».

Рассыпчатость определяют по ГОСТ 21560.5-82 «Удобрения минеральные. Метод определения рассыпчатости».

Определение содержания органических примесей определяют по ГОСТ 4568-95 «Калий хлористый. Технические условия» (Приложение А).

Метод определения содержания органических примесей в калийных удобрениях основан на экстракции реагента хлороформом с последующей отгонкой и испарением хлороформа и весовым определение остатка.

100,0 г испытуемого хлористого калия помещают в делительную воронку, на дне которой находится слой фильтрующего материала (вата) толщиной 5-10 мм, слегка смоченного хлороформом. 100-200 см 3 хлороформа за 5-6 приёмов наливают с помощью цилиндра в делительную воронку на хлористый калий, давая полностью стечь каждой порции через открытый кран делительной воронки в колбу. По окончании экстракции закрывают кран делительной воронки и приступают к отгонке хлороформа. Отгонку хлороформа проводят на кипящей водяной бане, пока в перегонной колбе не останется 10-15 см3 хлороформного экстракта. Этот остаток количественно переносят в выпарную чашку, взвешенную на весах. Результат взвешивания в граммах записывают с точностью до четвёртого десятичного знака. Колбу промывают 3-5 см3 хлороформа, которые прибавляют к хлороформному экстракту. Дальнейшее испарение хлороформа проводят при комнатной температуре, используя вентилятор. Для этого чашку с экстрактом ставят на расстояние 25-30 см от вентилятора. Испарение хлороформа ведут до постоянного веса чашки с остатком экстракта. Проводят взвешивание. Результат записываю с точностью до четвёртого десятичного знака.

Количество органических примесей X, %, вычисляют по формуле:

  • где m1- масса выпарной чашки с остатком экстракта, г;
  • m — масса выпарной чашки, г;
  • m2 — масса навески хлористого калия, г.

Вычисления проводят с точностью до третьего десятичного знака. За результат измерения принимают среднее арифметическое значение результатов двух параллельных определений, абсолютное значение допускаемого расхождения между которыми не должно превышать 0,01 % при доверительной вероятности Р=0,95. Полученный результат округляют до второго десятичного знака.

При выполнении измерений должны выполняться общие требования по технике безопасности при работе с ЛВЖ и электронагревательными приборами. Все работы следует проводить в вытяжном шкафу.

Согласно ГОСТ 4568-95 «Калий хлористый. Технические требования» маркировка, характеризующая упакованную продукцию, должна содержать наименование, марку и сорт продукта; номер партии; обозначение настоящего стандарта; массовую долю калия по настоящему стандарту.

По ГОСТ 14192-96 «Маркировка грузов» транспортная маркировка (основные, дополнительные, информационные надписи и манипуляционные знаки) должна быть нанесена на бумажные, картонные, фанерные, металлические и другие ярлыки, а также непосредственно на тару.

Маркировка транспортной тары с хлористым калием, предназначенным для розничной торговли, дополнительно к вышеуказанной должна содержать следующие данные: назначение продукта; количество единиц фасовки; массу нетто, кг; номер упаковщика; срок годности (не ограничен); гарантийный срок хранения.

На каждый пакет с хлористым калием, предназначенным для розничной торговли, наносят следующие маркировочные данные: наименование продукции и её назначение; инструкцию по применению удобрения; содержание хлористого калия по настоящему стандарту; массу нетто; обозначение настоящего стандарта; наименование предприятия-изготовителя и его товарный знак; манипуляционный знак «Беречь от влаги»; срок годности (не ограничен).

Маркировка пакетов с хлористым калием должна быть нанесена печатью непосредственно на упаковку. Маркировка должна быть чёткой, прочной и красочно оформленной.

В соответствии с ГОСТ 14192-96 «Маркировка грузов» маркировку наносят типографским, литографским, электролитическим способом, окраской по трафарету, штемпелеванием, штампованием, выжиганием, продавливанием, печатанием на машинке, маркировочными машинами. Допускается на ярлыках чётко и разборчиво наносить наименование грузополучателя и пункта назначения, а также на ярлыках и непосредственно на таре — количество грузовых мест и порядковый номер места в партии от руки при условии обеспечения сохранности надписей до получателя. Ярлыки прикрепляют к упаковке (грузу) клеем, болтами, шурупами, проволокой, шпагатом и другими материалами, обеспечивающие сохранность груза и маркировки.

Краска, применяемая для маркировки, не должна быть липкой и стираемой, при необходимости краска должна быть водостойкой, светостойкой, солестойкой и стойкой к воздействию тропического климата, высоких и низких температур.

Допускается наносить основные, дополнительные и информационные надписи (кроме массы брутто и нетто) при перевозке грузов автомобильным транспортом и в универсальных контейнерах, кроме автомобилей и контейнеров, загруженных мелкими отправками.

Упакованный хлористый калий транспортируют железнодорожным, речным и автомобильным транспортом в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на этих видах транспорта.

Упакованный в мешки продукт должен транспортироваться пакетами. При транспортировании в крытых железнодорожных вагонах пакеты размещают в два ряда по ширине вагона и в два яруса по его высоте.

Продукт, упакованный в контейнеры, транспортируют по железной дороге на открытом подвижном составе.

Хлористый калий насыпью транспортируют по железной дороге, речным транспортом и автотранспортом. По железной дороге продукт транспортируют в железнодорожных специализированных саморазгружающихся вагонах. Транспортирование продукции этим видом транспорта осуществляют повагонными отправками или по согласованию с потребителем целевыми маршрутами. Речным транспортом хлористый калий транспортируют без перегрузки в пути следования в трюмам судов с закрытыми люками. Автотранспортом продукцию перевозят в крытых автомашинах или машинах, крытых пологом.

В соответствии с ГОСТ 23954-80* «Удобрения минеральные. Правила приёмки» минеральные удобрения принимают партиями. Партией считают количество однородного по своим качественным показателям продукта, не превышающего сменной выработки, одновременно направляемого в один адрес и сопровождаемого одним документом о качестве.

Документ о качестве должен содержать: наименование предприятия-изготовителя; наименование продукта; обозначение соответствующей НТД; технические требования по соответствующей НТД; указания об особых свойствах продукта (надпись «пожаро-, взрывоопасно токсично и пр.»), класс опасности по ГОСТ 19433-81, подтверждение о нанесении знака опасности по ГОСТ 19433-81, манипуляционных знаков и предупредительных надписей по ГОСТ 14192-77; номер партии; массу нетто; номер железнодорожного вагона или другого транспортного средства; подтверждение о соответствии продукта требованиям соответствующей НТД: «Продукт соответствует ГОСТ (или другой НТД)…, марка…, сорт…»; дату изготовления; подпись и штамп службы технического контроля.

Для проверки качества упакованных в мешки или контейнеры минеральных удобрений отбирают методом систематической выборки не менее 1 % упаковочных единиц продукции, но не менее шести мешков или двух контейнеров. Для проверки качества неупакованных минеральных удобрений отбирают не менее 0,01 % продукта от массы партии, в том числе от каждого железнодорожного вагона, от каждой пятой автомашины или тракторного прицепа, от каждой насыпи, входящих в партию.

Рассыпчатость определяют у потребителя.

При получении неудовлетворительных результатов анализа хотя бы по одному из показателей всю партию бракуют.

Если от неупакованного продукта нельзя отобрать пробу без предварительного дробления, партию считают не соответствующей требованиям стандартов технических условий.

Хлористый калий должен храниться в закрытых складских помещениях, исключающих попадание атмосферных осадков (дождь, снег) и грунтовых вод. Продукт, упакованный в мягкие контейнеры, может храниться на открытых площадках с твёрдым покрытием и под навесом.

Заключение

Наибольшее народнохозяйственное значение имеют калийные соли, промышленные запасы которых по двум разведанным месторождениям (Старобинскому и Петриковскому) составляют 6,7 млрд. т. Разрабатывается Старобинское месторождение, на базе которого работает РУП «Беларуськалий». Перспективы Петриковского месторождения связаны с внедрением высокорентабельной технологии получения калийного концентра из солей с повышенным содержанием хлористого магния.

Запасы каменной соли оцениваются как практически неисчерпаемые. Только на трёх разведанных месторождениях (Мозырском, Давыдовском, Старобинском) они превышают 22 млрд. т. Эксплуатируется Мозырское месторождение, на базе которого работает солеварочный комбинат с объемом годовой добычи около 40 тыс. пород соли, расширяются поставки пищевой соли на экспорт. Калийная соль может быть также использована в качестве сырья для производства кальцинированной соды.

РУП ПО «Беларуськалий» создано в 1975 г и объединяет четыре калийных комбината. Здесь сосредоточены 14% мировых мощностей по выпуску калийных удобрений и 16% их мирового экспорта. В 2004 г экспорт калийных удобрений составил около 80% из общего выпуска в Республике Беларусь. При этом были полностью удовлетворены в калийных удобрениях внутри республики.

С начала 2006 г. сбыт продукции осуществляет белорусско-российское предприятие «Белорусская калийная компания» (БКК).

Это современный проект Беларуси («Беларуськалий») и России («Уралкалий»).

Созданное совместное предприятие является самым крупным и контролирует 35% мирового калийного рынка. С основанием БКК исчезла необходимость в многочисленных фирмах-посредниках, которые занимались перепродажей калийной продукции за границу, в итоге её стоимость постоянно увеличивалась.

Перед объединением стоит задача сохранения достигнутого уровня производства. Поэтому особое внимание уделяется укреплению сырьевой базы. Начато строительство Краснослободского рудника, что позволит сохранить, а затем и увеличить уровень производства хлористого калия.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/hloristyiy-kaliy/

1. Мухленов И.П., Горштейн А.Е. Основы химической технологии: учеб. для студентов хим.-технол. спец. вузов — М.: Высш. шк, 1991.

2. Дурнев В.Д., Сапунов С.В. Товароведение промышленных материалов: учеб. — М.,2002.

3. Соколовский А.А., Унанянц Т.П. Краткий справочник по минеральным удобрениям. М.: Химия, 1977.

4. Соколов Р.С. Химическая технология: учеб для студ. высш. учеб. заведений, в 2 т. — М.: Владос, 2000.

5. Миронович И.М. Производственные технологии производства продукции химического комплекса: учеб. пособие — М.: ОДО «Равноденствие», 2005.

6. Печковский В.В., Александрович Х.М. Технология калийных удобрений. Мн.: Выш. шк., 1968.

7. Бадьина В.М. Производственные технологии. Земледелие: учеб.-метод. пособие — Мн.: БГЭУ, 2004.

8. Основы технологии важнейших отраслей промышленности: в 2 ч.; учеб. пособие/ Под ред. Ченцова И.В. — Мн.: Выш. шк, 1989.

9. Эпштейн Д.А. Общая химическая технология: учеб. для ПТУ — М., 1979.

10. Шимов В.Н. Национальная экономика Беларуси: учеб., 2-е издание — Мн.: БГЭУ, 2006.

11. Техническое нормирование и стандартизация. Каталог технических нормативных правовых актов, в 4 т. — Мн.: Госстандарт республики Беларусь, 2006.

12. Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности Республики Беларусь (ТН ВЭД РБ)/ Государственный таможенный комитет Республики Беларусь, 3-е издание, испр. и доп. — Мн.: Белтаможсервис, 2005.

13. Межгосударственный стандарт 4568-95 — Калий хлористый. Технические условия.

14. Межгосударственный стандарт ГОСТ 14192-96 — Маркировка грузов.

15. Государственный стандарт Союза ССР ГОСТ 23954-80* — Удобрения минеральные. Правила приёмки.

16. Государственный стандарт Союза ССР ГОСТ 20432-83 — Удобрения. Термины и определения.