Производство хлорида калия реферат

Обновлено: 05.07.2024

Технология производства хлористого калия методом растворения – кристаллизации включает следующие основные операции:
1. Растворение сильвинитовой руды горячим растворяющим щелоком.
2. Фильтрация галитовых отходов с последующей промывкой их водой с целью снижения потерь хлористого калия.
3. Осветление горячего насыщенного щелока от глинистых и солевых частиц.
4. Охлаждение осветленного насыщенного щелока за счет самоиспарения под вакуумом и кристаллизация хлористого калия.
5. Сгущение хлоркалиевой пульпы с целью отделения основной массы маточного щелока от кристаллов хлористого калия.
6. Обезвоживания сгущенной хлоркалиевой пульпы на центрифугах, ленточном вакуум-фильтре и промывка осадка водой.
7. Нагрев растворяющего щелока.
8. Сушка влажного хлористого калия
9. Приготовление реагентов
10.Обработка продукта против слеживаемости реагентами – специальный процесс.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Технология производства хлористого калия методом растворения-кристаллизации.doc

1. Введение.

Технология производства хлористого калия методом растворения – кристаллизации включает следующие основные операции:

Растворение сильвинитовой руды горячим растворяющим щелоком.
Фильтрация галитовых отходов с последующей промывкой их водой с целью снижения потерь хлористого калия.
Осветление горячего насыщенного щелока от глинистых и солевых частиц.
Охлаждение осветленного насыщенного щелока за счет самоиспарения под вакуумом и кристаллизация хлористого калия.
Сгущение хлоркалиевой пульпы с целью отделения основной массы маточного щелока от кристаллов хлористого калия.
Обезвоживания сгущенной хлоркалиевой пульпы на центрифугах, ленточном вакуум-фильтре и промывка осадка водой.
Нагрев растворяющего щелока.
Сушка влажного хлористого калия
Приготовление реагентов

10.Обработка продукта против слеживаемости реагентами – специальный процесс.

Для проведения процессов полного и частичного растворения используют аппараты различной конструкции. При этом они должны по возможности удовлетворять следующим основным требованиям:

обеспечить высокую степень извлечения целевых компонентов;
обеспечить максимально высокую концентрацию получаемого раствора;
обладать высокой удельной производительностью;
характеризоваться низкими удельными затратами энергии.

По принципу действия все аппараты - растворители можно разделить на аппараты периодического, полунепрерывного и непрерывного действия.

Для проведения непрерывного растворения твёрдых веществ часто используют различные шнековые растворители. Эти аппараты могут работать в прямоточном и противоточном режимах.

Шнековые растворители отличаются большой производительностью. Однако они представляют из себя весьма громозкие сооружения, обладают большой металлоёмкостью и требуют мощного привода.

2. Описание процесса растворение сильвинитовой руды.

В процессе растворения сильвинита горячим растворяющим щелоком необходимо получить раствор с высокой степенью насыщения по КСI при одновременном максимальном выщелачивания КСI из сильвинита.

Эффективность выщелачивания KCI из сильвинита зависит, в основном, от соотношения руда:щелок, температуры растворяющего щелока и крупности помола сильвинита. С целью уменьшения потерь хлорида калия с галитовым отвалом массовая доля частиц класса крупности более 5 мм не должна превышать 12 % . Однако, во избежание образования большого количества солевого шлама в процессе растворения руды, не допустимо ее переизмельчение: массовая доля частиц класса крупности менее 1 мм не должна превышать 50 % .

Молотый сильвинит ленточными конвейерами поз.301, 302 подается в расходные бункера № 3 и 4 отделения растворения Главного производственного участка фабрики. Из бункеров руда поступает на ленточные конвейеры поз.313-316 и подается в первый шнековый растворитель поз.351-1.

На наклонных ленточных конвейерах поз.314-315 установлены весы, показывающие расход руды на растворение.

Одновременно с рудой в первый растворитель самотеком поступает слив второго растворителя - средний щелок. С целью уменьшения шламообразования растворители работают по принципу прямотока.

Полученный в первом растворителе горячий насыщенный щелок самотеком поступает в пульподелитель поз.361 и далее в отстойники типа “Брандес” для отделения солевого шлама.

Руда обезвоживающим элеватором из первого рстворителя транспортируется на дорастворение во второй шнековый растворитель поз.351-2; сюда же из распределительной емкости поз.362 самотеком поступает горячий растворяющий щелок.

Возможна подача части растворяющего щелока из поз.362 в первый растворитель: распределение растворяющего щелока между растворителями производится в зависимости от его температуры и содержания KCI в среднем и в растворяющем щелоках.

Регулирование расхода руды на растворение осуществляется в зависимости от показаний калиметра, фиксирующего массовую долю КСI в среднем щелоке и от плотности среднего щелока.

Расход растворяющего щелока устанавливается в зависимости от расхода руды.

Регулирование температуры в растворителях осуществляется за счет перераспределения растворяющего щелока между первым и вторым растворителями и регулирования температуры растворяющего щелока, что обеспечивается соответствующим расходом пара на группы теплообменников поз.452, в которых осуществляется подогрев растворяющего щелока.

Для обеспечения заданной температуры в растворители предусмотрена подача острого пара.

Контроль эффективности процесса растворения осуществляют на основании показаний калиметра, фиксирующего массовую долю КСI в насыщенном щелоке и по плотности насыщенного щелока.

Галитовый отвал из растворителя поз.352-2 обезвоживающим элеватором подается в шнековую мешалку поз.352 с целью рекуперации тепла, для чего в шнековую мешалку подается часть холодного маточного раствора с помощью насоса поз.4.3-2G01(03) с РВКУ (частично - через ленточные вакуум-фильтры, где маточный раствор используется для смыва поддонов), фильтрат со стадии фильтрации галитового отвала и раствор после регенерации фильтроткани. Слив шнековой мешалки поступает во второй растворитель.

Галитовый отвал из мешалки поз.352 выгружается обезвоживающим элеватором и через распределительные устройства поз.427 и 430 распределяется по ленточным вакуум-фильтрам поз.402.

Для аварийного опорожнения растворителей и шнековой мешалки в отделении растворения установлена аварийная емкость поз.364, выполненная в виде шнекового растворителя, из которого суспензия насосами поз.375 может быть направлена в отстойник поз.743.

Хлори́д ка́лия — химическое соединение KCl, калиевая соль соляной кислоты. Белое кристаллическое вещество без запаха. Относится к структурному типу NaCl. В природе встречается в виде минералов сильвина и карналлита, а также входит в состав сильвинита. В лабораторных условиях хлорид калия можно получить взаимодействием гидроксида калия с соляной кислотой: KOH + HCl → KCl + H2O.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

Реферат Обогащение.docx

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

РЕФЕРАТ

Березники 2012 год

Физико-химические основы процесса…………………………………4-9
Описание технологической схемы……………………………………..10
Описание технологического процесса……………………………….10-13
Описание основного аппарата……………………………………….13-15
Отходы производства и способы их утилизации………………….17-18
Экономическая целесообразность проекта

Хлорид калия получают из сильвинита методами галургии и флотации. Галургический метод основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость хлорида натрия почти не меняется, а растворимость хлорида калия резко возрастает. На холоде готовится насыщенный раствор обеих солей, затем он нагревается, и сильвинит обрабатывается полученным раствором. В процессе обработки раствор дополнительно насыщается хлоридом калия, а часть хлорида натрия вытесняется из раствора, выпадает в осадок и отделяется фильтрованием. Кристаллы отделятся на центрифугах и сушатся, а маточный раствор идет на обработку новой порции сильвинита.

Флотационный метод заключается в разделении минералов измельченной руды на основе различной их способности удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде.

Хлористый калий является концентрированным калийным удобрением. Представляет собой белое кристаллическое вещество и легко растворяется в воде. Содержание питательного вещества K2O находится на уровне 52-62%. Хлористый калий применяют на любых почвах как основное удобрение. Особенно эффективно при использовании под корнеплоды, картофель, подсолнечник, плодовые и др. культуры. На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Калийные удобрения, как правило, применяются в комплексе с азотными и фосфорными удобрениями.

Помимо увеличения урожайности, калийные удобрения повышают качественные характеристики выращиваемой продукции: это проявляется в повышении сопротивляемости растений к заболеваниям, повышении стойкости плодов при хранении и транспортировке, а также улучшении их вкусовых и эстетических качеств.

Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.

Плотность 1.984 г/см³, Температура плавления 776 °C, Температура кипения 1407 °C, Растворимость в воде при 0 °C 28.1 г/100 мл, Растворимость в воде при 20 °C 34.0 г/100 мл

[1]Калий хлористый. Технические условия

Калий хлористый применяют как удобрение в сельском хозяйстве и в розничной торговле, а также для промышленности при производстве химических продуктов и других целей: производства заменителей кожи, синтетического каучука, хлебопекарных и кормовых дрожжей, лечебно-профилактической соли.

Флотация — процесс разделения мелких твёрдых частиц, основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные частицы избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных частиц. При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности.

Флотация - один из методов обогащения, основанный на различии способности минералов удерживаться на межфазовой поверхности, обусловленный различием удельных поверхностных энергиях.

Флотация — один из основных методов обогащения полезных ископаемых, применяется также для очистки воды от органических веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. В зависимости от характера и способа образования межфазных границ, на которых происходит закрепление разделяемых компонентов различают несколько видов флотации.

Первой была предложена масляная флотация, на которую В. Хайнсу в 1860 году был выдан патент. При перемешивании измельченной руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода осаждается. В России масляная флотация графита была осуществлена в 1904 году в Мариуполе.

Способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней, была использована А. Нибелиусом и Маквистеном для создания аппаратов плёночной флотации, в процессе которой из тонкого слоя измельченной руды, находящегося на поверхности потока воды, выпадают гидрофильные частицы.

Увеличение объёмов и расширение области применения флотации связано с пенной флотацией, при которой обработанные реагентами частицы выносятся на поверхность воды пузырьками воздуха, образуя пенный слой, устойчивость которого регулируется добавлением пенообразователей. Для образования пузырьков предлагались различные методы: образование углекислого газа за счёт химической реакции, выделение газа из раствора при понижении давления — вакуумная флотация, энергичное перемешивание пульпы, пропускание воздуха сквозь мелкие отверстия.

Для проведения пенной флотации производят измельчение руды до крупности 0,5-1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с небольшой плотностью и до 0,1-0,2 мм для руд металлов. Для создания и усиления разницы в гидратированности разделяемых минералов и придания пене достаточной устойчивости к пульпе добавляются флотационные реагенты. Затем пульпа поступает во флотационные машины. Образование флотационных агрегатов происходит при столкновении минералов с пузырьками воздуха, вводимого в пульпу, а также при возникновении на частицах пузырьков газов, выделяющихся из раствора. На флотацию влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы, температура, плотность пульпы. На основе изучения минералого-петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему флотации, реагентный режим и степень измельчения, которые обеспечивают достаточно полное разделение минералов. Лучше всего флотацией разделяются зёрна размером 0,1-0,04 мм. Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мкм ухудшают флотацию более крупных частиц. Отрицательное действие частиц микронных размеров уменьшается специфическими реагентами. Крупные частицы при флотации отрываются от пузырьков и не флотируются. Поэтому для флотации крупных частиц в СССР были разработаны способы пенной сепарации, при которых пульпа подаётся на слой пены, удерживающей только гидрофобизированные частицы. С той же целью созданы флотационные машины кипящего слоя с восходящими потоками аэрированной жидкости. Это — гораздо более производительные процессы, чем масляная и плёночная флотации.

Для очистки воды, а также извлечения компонентов из разбавленных растворов в 1950-х годах был разработан метод ионной флотации, перспективный для переработки промышленных стоков, минерализованных подземных термальных и шахтных вод, а также морской воды. При ионной флотации отдельные ионы, молекулы, тонкодисперсные осадки и коллоидные частицы взаимодействуют с флотационными реагентами-собирателями, чаще всего катионного типа, и извлекаются пузырьками в пену или плёнку на поверхности раствора. Тонкодисперсные пузырьки для флотации из растворов получают также при электролитическом разложении воды с образованием газообразных кислорода и водорода. При электрофлотации расход реагентов существенно меньше, а в некоторых случаях они не требуются.

Широкое использование флотации для обогащения полезных ископаемых привело к созданию различных конструкций флотационных машин с камерами большого размера, обладающих высокой производительностью. Флотационная машина состоит из ряда последовательно расположенных камер с приёмными и разгрузочными устройствами для пульпы. Каждая камера снабжена аэрирующим устройством и пеносъёмником.

В СССР и за рубежом благодаря флотации вовлекаются в промышленное производство месторождения тонковкрапленных руд и обеспечивается комплексное использование полезных ископаемых. Фабрики выпускают до пяти видов концентратов. В ряде случаев хвосты флотации не являются отходами, а используются в качестве стройматериалов, удобрений для сельского хозяйства и в др. целях. Флотация является ведущим процессом при обогащении руд цветных металлов. Внедряется использование оборотной воды, что снижает загрязнение водоёмов.

В развитии теории флотации сыграли важную роль работы рус. физикохимиков — И. С. Громека, впервые сформулировавшего в конце XIX века основные положения процесса смачивания, и Л. Г. Гурвича, разработавшего в начале XX века положения о гидрофобности и гидрофильности. Существенное влияние на развитие современной теории флотации оказали труды А. Годена, А. Таггарта, И. Уорка, сов. учёных П. А. Ребиндера, А. Н. Фрумкина, И. Н. Плаксина, Б. В. Дерягина проф. Кривошеин В.Р., и др.

Выбор способа удаления шламов зависит от содержания нерастворимого остатка, его состава и распределения по классам крупности. В зависимости от этого применяют один из следующих трех способов (или их комбинацию):

1) Флотационное выделение шламов;

2) Депрессию глинистых шламов;

3) Механическое выделение шламов;

Поскольку два первых метода связаны с использованием реагентов, то их расход определяется пропорционально содержанию нерастворимого остатка (глинистых примесей) в исходном сильвините. Поэтому для удаления шламов с большим его содержанием в исходной руде (свыше 6%) рекомендуется использовать механический способ, который реализуется на гидроциклонах на стадиях измельчения и классификации сильвинитовой руды. Наибольшее распространение получила схема с предварительной флотацией глинистого шлама, поскольку сильвинит наиболее крупного месторождения – Верхнекамского – содержит меньше глинистых примесей. На некоторых предприятиях этого месторождения используется также механическое удаление части шламов перед флотационным удалением.

2. Описание технологической схемы

Рис. 2.1. Принципиальная схема получения хлористого калия флотационным способом.

3. Описание технологического процесса

Флотационный способ выделения хлорида калия из сильвинита основан на флотогравитационном разделении водорастворимых минералов калийной руды в среде насыщенного ими солевого раствора. Это достигается селективной гидрофобизацией поверхности частиц калийных минералов с помощью флотореагентов – собирателей.

Технологические схемы флотационного производства хлорида калия зависят от минерального и гранулометрического состава флотируемого сильвинита: содержания в нем примесей (глинистых шламов), размеров зерен компонентов и различаются методами обработки глинистых шламов. В общем случае флотационный метод выделения хлорида калия из сильвинита включает следующие операции:

Измельчение сильвинитовой руды до размеров частиц 1 – 3 мм с последующим мокрым размолом до размера 0,5 мм.
Отделение глинистого шлама – тонкодисперсных глинисто-карбонатных примесей методами флотации, гидравлической классификации, или гравитации.
Флотационное разделение водорастворимых минералов руды (сильвина и галита) в присутствии собирателей (основная флотация).
Перечистная флотация полученного концентрата для удаления из него оставшихся примесей.
Обезвоживание концентрата методами сгущения и фильтрования с возвратом в процесс оборотного раствора.
Сушка влажного концентрата.

На рис. 3.2. представлена технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита с предварительной флотацией глинистого шлама, применяемая для переработки руд с невысоким (менее 2,5%) содержанием нерастворимого остатка. Для руд с более высоким содержанием его используются схемы с предварительным механическим обесшламиванием или с отделением шлама путем введения депрессора – карбоксиметилцеллюлозы, способствующего отделению шлама на стадии основной флотации.

Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количество шлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 0,90 – 0,92 дол. ед., а готовый продукт (концентрат) содержит 93 – 95% соли. Степень извлечения может быть повышена, если в технологической схеме предусмотрена перечистная флотация отделяемого глинистого шлама для извлечения из него хлорида калия.

Анализ технологий производства хлорида калия. Способы и схемы охлаждения и кристаллизации. Технико-экономическое обоснование сырья, энергоресурсов, географической точки строительства, мощности производства. Выбор и обоснование количества аппаратов.

Рубрика	Химия
Вид	дипломная работа
Язык	русский
Дата добавления	04.05.2020
Размер файла	1,9 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

хлорид калий кристаллизация технологический

Калий принадлежит к весьма распространенным химическим элементам. По содержанию в земной коре (около 2%) он уступает только кислороду, кремнию, железу, кальцию и натрию.

Калий входит в состав алюмосиликатов, слагающих многие породы, полевых шпатов, гранитов, твердых ископаемых солевых отложений, а также рассолов морского и континентального происхождения.

В настоящее время главными источниками получения соединений калия служат природные, растворимые калийные минералы: сильвинит, карналлит, лангбейнит, каинит и другие.

Основные калийные руды, из которых получают преобладающее количество калийной продукции, - это сильвиниты, представляющие механическую смесь сросшихся кристаллов сильвина KCL и галита NaCL. В сильвинитах различных месторождений в качестве примесей содержатся ангидрит, карбонаты кальция и магния и глинистые вещества. Встречаются сильвиниты с прожилками карналлита или смесь сильвинита с карналлитом.

В руде этого месторождения кроме основного и ценного компонента - хлорида калия, содержатся хлорид натрия, карналлит, глинистый и нерастворимый в воде остаток, бром, йод, медь, рубидий, цинк и другие.

Калий - питательный элемент, необходимый для развития растений. Он способствует поддержанию водного баланса тканей, темпов дыхания и фотосинтеза, обеспечивает функционирование 60 важнейших ферментных систем в растительном организме, обеспечивающих образование высокомолекулярных углеводов, белков и витаминов. Известна регулирующая роль хлора как антагониста нитратов при их высокой концентрации в питательной среде.

Растения, обеспеченные калием, становятся более устойчивыми к избытку и недостатку влаги, повышенным и пониженным температурам, повышается их устойчивость к поражению болезнями и вредителями.

Хлорид калия используется также в промышленности в качестве составной части для производства сложных минеральных удобрений: аммофоскамида, нитрофоски, аммофоски, нитроаммофоски и другие.

Хлорид калия - основной вид продукции калийной промышленности. Поскольку сильвинит представляет механическую смесь кристаллов сильвинита и галита, их разделение с целью получения хлористого калия возможно как физико-химическими методами (растворением и раздельной кристаллизацией), так и механическими (флотацией, гравитационной сепарацией, электросепарацией).

Метод растворения и раздельной кристаллизации называют галургическим или химическим. Сущность галургического метода состоит в том, что хлорид калия выщелачивают из сильвинита горячим оборотным щелоком, а оставшийся невыщелоченнным галит направляют в отвал. Полученный горячий крепкий щелок проходит очистку от солевого и глинистого шламов путем отстаивания. Из осветленного горячего щелока производят кристаллизацию хлористого калия. Полученные кристаллы хлористого калия отделяют от охлажденного маточного щелока, сушат и выпускают в качестве продукции, а маточный щелок после подогрева возвращают на выщелачивание новых порций хлористого калия.

Задачи оптимизации и автоматизированного управления производством на современном уровне немыслимы без математического моделирования. Однако полная математическая модель галургической технологии KCL пока не создана, поэтому сейчас можно лишь говорить о принципах построения такой модели.

При переходе от математической модели к оптимизации сопоставляются все входные и выходные величины производственной системы, а также величины времени пребывания или поверхностей теплопередачи в каждом аппарате с целевой функцией - прибылью. При оптимизации отдельных стадий в качестве критерия оптимальности можно использовать технологические параметры - максимальный выход целевого продукта, максимальную интенсивность процесса и т.д./1/

Целью дипломного проекта является подбор такого давления по ступеням, чтобы температурный перепад был 4-5 0 С. Это позволит нам получить более крупные кристаллы и, следовательно, уменьшить пылевые потери в готовом продукте.

1. Анализ технологий известных в промышленности, в научно-технической и патентной литературе.

1.1 Анализ технологий производства хлорида калия

Выделение хлористого калия из сильвинитовых руд может быть основано на различии механических, физических или химических свойств составляющих компонентов. Для сепарации представляется возможным использовать, например, разницу в плотности галита и сильвина (гравитационные методы), изменение растворимости в воде при различных температурах (метод растворения и раздельной кристаллизации, или галургический), различную смачиваемость при определенных условиях (флотационный метод), электрические свойства кристаллов компонентов (электростатический способ). Решающим фактором при внедрении в производство того или иного способа сепарации являются технико-экономические показатели (степень извлечения KCl, удельный расход сырья, энергии т. п.) и качество получаемого продукта. В настоящее время промышленная переработка сильвинита в хлорид калия производится преимущественно по галургическому, флотационному и комбинированному методам.

Переработка сильвинитов для получения хлористого калия по галургическому методу основана на физико-химических особенностях системы КСL - NaСL - Н₂О. При повышении температуры растворимость хлорида натрия понижается (хотя и незначительно), содержание хлорида калия в насыщенных обеими солями растворах резко возрастает. Эта особенность системы КСL - NaСL - Н₂О используется для производства КСL из сильвинитов по галургическому методу./2/

Сущность галургического метода состоит в том, что хлорид калия выщелачивают из сильвинита горячим оборотным щелоком, а оставшийся невышелоченным галит направляют в отвал. Полученный горячий крепкий щелок проходит очистку от солевого и глинистого шламов путем отстаивания. Из осветленного горячего щелока производят кристаллизацию хлористого калия. Полученный кристаллы хлористого калия отделяют от охлажденного маточного щелока, сушат и выпускают в качестве продукции, а маточный щелок после подогрева возвращают на выщелачивание новых порций хлористого калия.

Процесс флотации основан на различной способности поверхностей минералов, входящих в состав обогащаемой руды, смачиваться водой.

Технологические схемы обогащения включают в себя следующие стадии: измельчение руды с целью раскрытия зерен сильвинита и галита; предварительное удаление глинистого шлама из руды или его подавление в процессе основной флотации; основная флотация сильвинита с перечисткой последующего концентрата; перечиска глинистых шламов; обезвоживание шламов, хвостов, концентрата и возвращение в цикл оборотного насыщенного раствора.

Наряду с широким применением галургического и флотационного методов, ведутся поиски других методов обогащения, среди которых большой интерес представляют методы гравитационного и электростатического обогащения./4/

Эффективность гравитационного метода зависит не только от плотностей разделяемых минералов, но и от конструкции сепаратора, крупности разделяемых частиц., природы и плотности тяжелой среды и др.

Сущность метода состоит в следующем: разделение обогащаемой руды в сепараторе; отделение тяжелой суспензии от продуктов обогащения и возвращение ее в цикл; промывка продуктов обогащения водой с получением разбавленной суспензии и глинистого шлама; регенерация разбавленной суспензии, сгушение и возвращение ее в цикл.

Опыты по электростатическому обогащению показали, что наилучшие результаты могут быть получены при переработке малоглинистых руд по следующей схеме: исходную сильвинитовую руду измельчают до -2 мм и после термообработки классифицируют на два класса; каждый класс обогащают по схеме с двумя перечистками концентрата, Перед последней перечисткой проводится дополнительная термообработка продукта.

Как уже отмечалось, промышленными методами производства хлористого калия из сильвинита являются галургический и флотационный методы.

При использовании флотационного метода выявляются следующие преимущества: процесс может быть легко автоматизирован; снижение коррозии аппаратуры, получаемый хлорид калия менее слеживаемый, меньший расход технологического пара. Но флотационный метод обладает по сравнению с галургическим и рядом недостатков: содержание КСL не превышает 95%, галитовые отвалы содержат примеси жирных аминов, что затрудняет их переработку и др. Другими словами, галургический метод производства обеспечивает лучшую возможность для комплексного использования сырья и получения продукта более высокого качества./2/

Основной задачей любого производственного процесса является получение заданного продукта высокого качества при наилучших технико-экономических показателях, т.е. при минимальных затратах сырья, энергии, пара, воды и других вспомогательных материалов. Вследствие этого рационально-построенная схема переработки сильвинитов должна обеспечить максимально возможное извлечение ценного компонента (КСL) в продукт на всех стадия производственного процесса.

Исходя из этого, рационально построенная схема производства хлористого калия из сильвинита должна учитывать следующие технологические особенности процесса:

1. Исходное сырье содержит лишь от одной четверти до одной трети хлористого калия, так что после выщелачивания на одну тонну сильвинита остается ? 700 кг остатка, составляющего в основном галит. Этот остаток представляет собой отходы производства и используется обычно для закладки выработанных камер в шахте. На некоторых фабриках отвал используется для получения рассола для содовых заводов или для производства технической и пищевой соли. В любом случае галитовые отходы перед их удалением из производства должны быть тщательно промыты для снижения потерь КСL.

2. При выщелачивании сильвинита из растворителей вместе с горячим насыщенным щелоком выносятся тонкодисперсные частицы солевого и глинистого шлама. Для устранения загрязнения продукта эти частицы должны быть удалены из насыщенного щелока перед его охлаждением и кристаллизацией хлористого калия.

3. Производство хлористого калия из сильвинита по галургическому способу является циклическим процессом, в котором оборотный щелок совершает замкнутый цикл: растворение - охлаждение и кристаллизация - отделение кристаллов - нагревание щелока - растворение. При этих условиях ввод свежей воды в процесс на различные промывные операции (промывка отвала, шламов и т.д.) и другие нужды должен быть ограничен и допускается в количествах, соответствующих убыли воды на различных стадиях производственного процесса. Ввод в процесс избытка воды неизбежно приводит к образованию излишка оборотного щелока и необходимости его упаривания или сброса, что связано с дополнительными расходами пара или потерями хлористого калия.

4. Оборотный щелок должен подвергаться попеременно нагреванию до 115 0 С перед вводом его в растворители, а затем охлаждению до 20-30 0 С с целью выделения хлористого калия. В целях экономии пара охлаждение горячего щелока можно осуществлять за счет самоиспарения воды в вакуум-кристаллизационной установке (ВКУ), а выделяющийся из щелока вторичный пар использовать для предварительного нагревания маточного раствора./3/

1.2 Способы и технологические схемы охлаждения и кристаллизации

Одновременное охлаждение и кристаллизация могут быть осуществлены в две стадии и в одну стадию.

Раньше использовался метод охлаждения и кристаллизации в две стадии.

При двухстадийном охлаждении первая стадия проходит в вакуум-установке, а вторая - на охладительной башне. При этом на охладительной башне безвозвратно теряется теплота раствора, неизбежно загрязняются кристаллы, и получается мелкая соль.

Кристаллизация в одну стадию осуществляется на многоступенчатых установках при относительно глубоком вакууме. Этот Способ дает возможность получить более крупные кристаллы и максимально использовать отходящее тепло.

Охлаждение и кристаллизация в две стадии проводятся по следующей схеме. Вакуум-установка барометрического типа состоит из нескольких вертикальных вакуум-корпусов, выпускные трубы которых отпущены в отдельные ячейки бункера, заполненные горячим раствором. Каждый корпус соединен с двумя трубчатыми конденсаторами. Горячий насыщенный раствор после осветления поступает в первую ячейку бункера, из которой по барометрической трубе засасывается в вакуум-корпус. В корпусе раствор начинает кипеть.

В результате охлаждения и частичного испарения воды выпадают кристаллы хлорида калия и частичного хлорида натрия и по барометрической трубе попадают в первую ячейку бункера.

Частично охлажденный раствор протекает в следующие вакуум-корпуса, в которых происходит аналогичный процесс.

Кристаллы соли из бункера отбираются непрерывно или периодически и перекачиваются на охладительную башню. Горячие пары из вакуум-корпусов конденсируются в конденсаторах под воздействием холодного маточного раствора, который сам нагревается в среднем до 60 0 С. Влажный воздух и несконденсировавшиеся водяные пары через барометрический конденсатор и ловушки отсасываются вакуум-насосом, сжимаются до атмосферного давления и выбрасываются в атмосферу.

Раствор охлаждается в установке с 94-98 0 С до 55-65 0 , а на охладительной башне в среднем с 55-25 0 С. Охлаждение на охладительной башне зависит от температуры и влажности воздуха. В летнее время достигается охлаждение только до 30-42 0 С, а в зимние месяцы 17-18 0 С. Вакуум-установка в которой охлаждение и кристаллизация проходят в одну стадию, состоит из 14 ступеней, заключенных в одном или двух вертикальных и шести горизонтальных корпусах.

Конденсаторы разбиты на две линии: в одну линию барометрических конденсаторов подается вода на охлаждение паров, в поверхностных конденсаторах другой линии пары охлаждаются маточным раствором.

Обе линии объединяются дополнительными конденсаторами, оборудованными пароструйными эжекторами.

Горячий насыщенный раствор (95-100 0 ) засасывается из расходного бака в первую ступень установки - вертикальный вакуум-корпус, где он начинает кипеть.

В результате испарения воды и частичного охлаждения происходит выделение кристаллов хлористого калия. Смесь охлажденного раствора с выделившимися кристаллами соли просасывается последовательно через все ступени, где происходит аналогичный процесс, с той разницей, что в последних ступенях начинает выпадать также и NaCL. Из последней ступени выделившиеся кристаллы соли вместе с раствором, охлажденным до 25 0 С, удаляются по барометрической трубе в бак, откуда эта смемь непрерывно откачивается насосом в отстойную станцию. Выделившиеся в ступенях вакуум-кристаллизатора пары воды в смеси с воздухом (паровоздушная смесь) засасываются соответственно в поверхностные конденсаторы. В конденсаторах смесь охлаждается холодным маточным раствором, движущимся противоположно направлению движения раствора в ступенях.

Охлаждающий раствор нагревается в среднем до 65-72 0 С. Вакуум в поверхностных конденсаторах поддерживается с помощью пароструйных эжекторов. В эжекторы подается пар давлением 6-7 атм.

Влажный воздух из конденсатора засасывается эжектором, сжимается паром до давления в следующем конденсаторе и направляется в него. У входа в конденсатор влажный воздух в смеси с паром эжектора смешивается с паровоздушной смесью, поступающей из 9 ступени. То же самое происходит в других конденсаторах. Из последнего конденсатора влажный воздух засасывается в сводный конденсатор. По цепи барометрических конденсаторов процесс протекает следующим образом. Паро-воздушная смесь из ступени засасывается в конденсатор (всего 5), где встречает распыленную охлаждающую воду. Сконденсировавшиеся пары воды вместе с охлажденной водой перетекают в следующий конденсатор. Освобожденный от паров воды влажный воздух в предыдущем конденсаторе засасывается эжектром, сжимается паром до давления в следующем конденсаторе и направляется в него. У входа в конденсатор влажный воздух в смеси с паром эжектора смешивается с паро-воздушной смесью, поступающей из 14 ступени ВКУ. Такой же процесс происходит в остальных конденсаторах. Из последнего конденсатора охлаждающая вода по барометрической трубе стекает в бак, а влажный воздух засасывается эжектором в дополнительный конденсатор. В дополнительных конденсаторах, охлаждаемых водой происходит тоже, что и в цепи предыдущих конденсаторов. Влажный воздух засасывается в последний дополнительный конденсатор, сжатый эжектором до его давления, где смешивается с влажным воздухом из поверхностного конденсатора. Влажный воздух из свободного конденсатора просасывается через ловушку, сжимается вакуум-насосом до атмосферного давления и выбрасывается в атмосферу. При такой схеме достигается большая экономия пара по сравнению со схемой в две стадии. Кроме того, одностадийная установка не зависит так сильно от климатических условий. Сравнительные данные о величине кристаллов приведены в таблице./5/

Продукция калийного производства находит широкое применение в различных областях народного хозяйства: черной и цветной металлургии, производстве строительных материалов, пиротехнике, электрохимии, фотографии, текстильной, стекольной, фармацевтической, целлюлозно-бумажной, химической промышленности и др. Однако лишь 5-6% выпускаемой калийной продукции используется в промышленных целях, остальное количество соединений калия, вырабатываемых в виде растворимых солей, применяют в сельском хозяйстве в качестве минеральных удобрений. Поэтому развитие калийной промышленности тесно связано с запросами и уровнем развития сельского хозяйства.

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 (например K ₂ SO ₄ ). Все калийные удобрения растворимы в воде .Их выпускают в порошкообразном и гранулированном виде .Содержание питательного элемента ( в пересчёте 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 % KCl (53.1-60.6 % K ₂ O). В качестве сырья для получения калийных удобрений в нашей стране используется сильвинит ( KCl-NaCl) –минерал, представляющий собой механическую смесь сильвинита KCl и галита NaCl.
Самыми крупными калиеносными бассейнами в мире являются Верхнекамский в России и Саскачеванский в Канаде, на долю которых приходится 82,2% учтенных мировых запасов K ₂ О.

Получают хлористый калий из сильвинита двумя способами:

1. Химическим, основанным на различной растворимости KCl и NaCl при разных температурах( галургический метод);

2. Физическим, основанным на различной смачиваемости KCl и NaCl (метод флотации).

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

1. Характеристика способов производства хлорида калия из сильвинта
1.1 Галургический способ производства
Галургический метод используется со времени зарождения калийной промышленности во второй половине XIX века. Он позволяет получить химически чистый хлористый калий с содержанием полезного компонента 98%, который используется в сельском хозяйстве и химической промышленности.

Процесс галургического извлечения хлорида калия из сильвинита включает семь основных стадий:

измельчение сильвинитовой руды;

- выщелачивание хлорида калия из сильвинита горячим оборотным раствором (щелоком);

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

- охлаждение раствора и кристаллизация из него хлорида калия;

- сушка хлорида калия;

- нагревание оборотного раствора и возвращение его на стадию выщелачивания сильвинита;

- удаление или утилизация отходов производства.

Выщелачивание хлорида калия из сильвинита производится нагретым до 105-115°С оборотным раствором (щелоком) в шнековом растворителе 2 (рисунок 1).

Рисунок 1 - Краткая технологическая схема выделения KCl из сильвинита галургическим способом

1 - бункер сильвинита; 2 - шнековый растворитель; 3 - план-фильтр для отделения хлорида натрия; 4 - отстойник - сгуститель шлама; 5 - вакуум-кристаллизатор; 6 - центрифуга; 7 - барабанная сушилка; 8 - подогреватель щелока

Выделившийся хлорид калия кристаллизуется в вакуум-кристаллизаторе 5, в котором вакуум создается с помощью пароструйных эжекторов, отсасывающих паровоздушную смесь. На пути к центрифуге 6 к пульпе добавляются солянокислые соли аминов для уменьшения слеживаемости хлорида калия. Степень извлечения хлорида калия составляет 0,90-0,95 долей еденицы. Галургический метод позволяет комплексно перерабатывать полиметаллические руды, извлекая из них все полезные компоненты, в том числе хлориды магния, бромиды и пищевой хлорид натрия.

- измельчение сильвинитовой руды до размеров частиц 1-3 мм с последующим мокрым размолом до размера 0,5 мм;

- отделение глинистого шлама - тонкодисперсных глинисто-карбонатных примесей методами флотации, гидравлической классификации, или гравитации;

- флотационное разделение водорастворимых минералов руды (сильвина и галита) в присутствии собирателей (основная флотация);

- перечистная флотация полученного концентрата для удаления из него оставшихся примесей;

- обезвоживание концентрата методами сгущения и фильтрования с возвратом в процесс оборотного раствора;

- сушка влажного концентрата.

Процессы мокрого размола и флотации проводят в среде солевых растворов, насыщенных водорастворимыми компонентами руды (сильвин и галит), что исключает их потери при производстве и позволяет организовать замкнутый циклический процесс. В качестве флотореагентов - собирателей на стадии отделения шлама используют реагент ФР-2 (продукт окисления уайт-спирита), на стадии основной флотации - вещества, способствующие гидрофобизации частиц сильвина: солянокислые соли высших (С₁₀-С₂₂) первичных аминов, а также высокомолекулярные углеводороды. После перечистной флотации требуется сгущать глинистые шламы и подвергать их противоточной промывке, однако трудности, связанные с разрушением пены, образующейся при шламовой флотации, затрудняют проведение этих операций, что приводит к значительным потерям хлористого калия с жидкой фазой.

Для повышения степени извлечения калия производят термическую обработку галитовых хвостов, содержащих некоторое количество сильвина. Для этого галитовую пульпу нагревают до 60-70°С, при этом твердый KСl растворяется, так как при повышении температуры раствор становится ненасыщенным KСl. Затем хвосты обезвоживают и удаляют в отвал, а маточный раствор охлаждают в вакуум-кристаллизаторах для выделения из него хлористого калия.

На рисунке 2 представлена технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита с предварительной флотацией глинистого шлама, применяемая для переработки руд с невысоким (менее 2,5%) содержанием нерастворимого остатка. Для руд с более высоким содержанием остатка используются схемы с предварительным механическим обесшламиванием или с отделением шлама путем введения депрессора - карбоксиметилцеллюлозы, способствующего отделению шлама на стадии основной флотации.

1- бункер сильвинита; 2 - мельница мокрого помола; 3 - смеситель-растворитель; 4 - сито; 5 - флотационная машина основной флотации; 6 - флотационная машина перечистной флотации; 8 - центрифуга для отделения оборотного раствора от концентрата; 9 - сборник оборотного раствора; 10 - сгуститель шлама; 11 - сито для отведения хвостов (галита)

Рисунок 2 - Краткая технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита флотационным способом

Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количество шлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 0,90-0,92 долей единицы, а готовый продукт (концентрат) содержит 93-95% соли. Степень извлечения может быть повышена, если в технологической схеме предусмотрена перечистная флотация отделяемого глинистого шлама для извлечения из него хлорида калия.

В настоящее время более 80% калийных удобрений производится флотационным методом.
2. Получение хлорида калия из карналлитовых руд
Минерал карналлит KCl-MgCl ₂ -6H ₂ O имеет средний химический состав (в%): 19,7 KCl; 26,1 MgCl ₂ 23,9 NaCl, 28,5 Н ₂ O и 1,8 нерастворимого остатка.

В настоящее время карналлитовые руды перерабатывают в хлорид калия и искусственный карналлит галургическим методом. Технологические схемы получения KCl включают стадии дробления руды, выщелачивания карналлита, осветления, нагревания, выпарки полученных растворов, вакуум-кристаллизации, отстаивания и фильтрования суспензий и сушки получаемых продуктов.

В отечественной промышленности производство хлорида калия из карналлита не получило широкого распространения, так как экономически более выгодно получать KCl из сильвинита. В настоящее время карналлитовые руды перерабатывают с целью получения искусственного карналлита, который далее используют для производства металлического магния.

Заключение
Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.

Флотационный метод более распространен в промышленности, т.к. процесс флотации протекает при нормальной температуре, что снижает коррозию оборудования, и продукт хлорид калия обладает меньшей слеживаемостью. Однако основным преимуществом галургического метода перед флотационным является более высокое содержание KCl в продукте, что тоже не мало важно.
Список использованной литературы

Содержащие калий вещества применяются в сельском хозяйстве. Кроме того, соединения калия в значительных количествах используют в текстильной, стекольной, мыловаренной, фармацевтической, целлюлозно-бумажной, кожевенной, химической промышленности, а также в черной и цветной металлургии.

Применение удобрений не только увеличивает урожай, но и улучшает качество сельскохозяйственной продукции.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА 7
2. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 10
3. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 12
4. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА 16
5. ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА И ИХ УТИЛИЗАЦИЯ. НОРМЫ ОБРАЗОВАНИЯ ОТХОДОВ. ИХ КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ И КАЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ. 17
6. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДАННОГО ПРОИЗВОДСТВА. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА 19
7. ЛИТЕРАТУРА 20

Работа содержит 1 файл

мой реферат по обогащению полезн. ископаем.doc

Федеральное агентство по образованию РФ

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Применение удобрений не только увеличивает урожай, но и улучшает качество сельскохозяйственной продукции.

Калий играет важную роль в регулировании жизненных процессов, происходящих в растениях. В частности он выполняет следующие физиологические функции: влияет на углеводный обмен, т.е. на образования разложения и передвижение крахмала; оказывает влияние на азотный обмен и синтез белка зеленых растениях; регулирует активность других минеральных элементов питания; нейтрализует органические кислоты, играющие важную физиологическую роль; активизирует различные ферменты; стимулирует рост молодых растений и улучшает их водный режим.

Обычно хлористый калий (KCl) выпускается в виде порошкообразного продукта, полученного флотационным или галургическим методом. Хлористый калий, получаемый флотационным методом, обычно имеет окраску от розовой до красной. Продукт, полученный галургическим методом – белый.

Основное вещество продукта - хлорид калия KCI - имеет относительную молекулярную массу 74,55, плотность 1,99 г/см 3 при 20 о С, температуру плавления 776 о С, температуру кипения ~1500 о С, стандартную молярную теплоемкость (С_р о ), равную 51,29 Дж/(моль.К) при 25 о С.

Гигроскопическая точка хлористого калия при 25 о С, в зависимости от содержания примесей в продукте, составляет 72-81 % относительной влажности.

Насыпная плотность хлористого калия составляет, по практическим данным, 0,95-1,35 т/м 3 . Угол естественного откоса хлористого калия составляет, по практическим данным, 25-30 градусов.

Хлористый калий, выпускаемый в соответствии с регламентом, должен быть изготовлен в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации:

Наименование показателя	Норма для марки “мелкий”, 1-ый сорт
Внешний вид	Мелкие кристаллы серовато-белого цвета или мелкие зерна различных оттенков красно-бурого цвета
Массовая доля калия в пересчете на К₂О, %, не менее	60
Массовая доля воды, %, не более	1,0
Гранулометрический состав (массовая доля фракций)	Не нормируется
Рассыпчатость, %	100

Таблица 2 - Физико-химические показатели хлористого калия, выпускаемого в соответствии с СТО СПЭКС 001-98

- от 0,25 мм до 1,70 мм, %, не менее

- менее 0,25 мм, %, не более

Таблица 3 - Физико-химические показатели хлористого калия, выпускаемого в соответствии с ТУ 2184-072-00209527-2001

Наименование показателя	Норма
Внешний вид	Обеспыленные кристаллы серовато-белого цвета
Массовая доля хлористого калия в пересчете на К₂О, %, не менее	62
Массовая доля воды, %, не более	0,5
Гранулометрический состав (массовая доля фракций):

- от 0,10 до 1,25 мм, %, не менее

- менее 0,10 мм, %, не более

Таблица 4 - Физико-химические показатели хлористого калия, выпускаемого в соответствии с ТУ 2184-041-00203944-2004

Наименование показателя	Норма для марки
	«белый кристаллический стандарт (К₂О =

Основным сырьём для получения хлористого калия служит сильвинитовая руда. Поскольку сильвинит представляет собой механическую смесь сильвина и галита, их разделение с целью получения хлористого калия возможно как физико-химическими методами (растворением и раздельной кристаллизацией), так и механическими (флотацией, гравитационной сепарацией, электросепарацией).

Метод растворения и раздельной кристаллизации называют также галургическим или химическим. Процесс основан на различной температуре растворения минералов, входящих в состав исходной руды. Сущность метода состоит в том, что хлористый калий выщелачивают из сильвинита горячим оборотным щёлоком, а оставшийся невыщелаченным галит направляют в отвал. Полученный горячий крепкий щёлок проходит очистку от солевого и глинистого шламов путём отстаивания. Из осветлённого горячего щёлока производят кристаллизацию хлористого калия. Полученные кристаллы хлористого калия отделяют от маточного щёлока, сушат и выпускают в качестве продукции, а маточный щёлок после подогрева возвращают в процесс на выщелачивание новых порций хлористого калия.

Процесс получения хлористого калия галургическим методом состоит из следующих основных технологических стадий:

Добыча сырья (сильвинита) подземным комбайновым способом.
Дробление сильвинита.
Растворение молотого сильвинита горячим растворяющим щелоком с целью получения раствора с высокой степенью насыщения по КСI при одновременном максимальном выщелачивания КСI из сильвинита.
Обезвоживание галитового отвала.
Осветление горячего насыщенного раствора от солевого и глинистого шлама и вывод сгущенной суспензии глинисто-солевого шлама из технологического процесса.
Кристаллизация хлористого калия на установке с получением продукта требуемого качества и одновременной рекуперацией тепла, содержащегося в горячем насыщенном растворе.
Обезвоживание суспензии кристаллизата.
Сушка кристаллизата.

В комплекс по производству галургического хлористого калия также включены отделение приготовления реаегентов, отделение удаления отходов и комплекс погрузочно-разгрузочных работ.

Сущность этого метода состоит в том, что хлористый калий выщелачивают из сильвинита горячим оборотным щелоком, а оставшийся нерастворенным галит (хлорид натрия) направляют в отвал. Полученный горячий насыщенный щелок проходит очистку от солевого и глинистого шламов путем отстаивания, затем осветленный горячий щелок охлаждают. Происходящая при этом кристаллизация КСl связана с ярко выраженным изменением растворимости этой соли в воде и в насыщенных растворах NaCl.

Читайте также: