Технологія безхлоридного калійно-магнієвого добрива конверсією вторинного лангбейніту у шеніт

Abstract

Дисертаційна робота присвячена створенню технології перероблення полімінеральної калійної руди, яка ґрунтується на конверсії вторинного лангбейніту у шеніт. На основі експериментальних досліджень встановлено, що розчинення руди доцільно проводити водою, при цьому ступінь вилучення цінних компонентів руди зростає, зменшуються об’єми рідких фаз, які необхідно нагрівати, значно спрощується технологічний процес. Одержаний сольовий розчин є недостатньо насиченим за іонами K+, Mg2+, SO42-, тому він може частково донасичуватись калійно-магнієвими солями штучного каїніту. Унаслідок нагрівання одержаної суспензії до 373 К відбувається конверсія з утворенням дрібнодисперсного лангбейніту, який після охолодження і відділення крупнокристалічного натрію хлориду перетворюється у шеніт. Вивчено кінетичні закономірності процесу конверсії лангбейніту в середовищі полікомпонентного розчину у шеніт, розраховано енергію активації. Досліджено вплив температури, концентрації магнію хлориду у рідкій фазі, гідродинамічних умов на ступінь конверсії лангбейніту в шеніт. Запропоновано дві технологічні схеми перероблення полімінеральної калійної руди та нагромаджених сольових розчинів калійного виробництва з одержанням високоякісної калімагнезії, безхлоридного калійно-магнієвого добрива пролонгованої дії, технічної солі та розчину магнію хлориду. Виконано техніко-економічний аналіз розроблених технологічних схем та розраховано матеріальні баланси кожної стадії. Диссертационная работа посвящена созданию технологии переработки полиминеральной калийной руды на основе конверсии вторичного лангбейнита в шенит. Исследовано растворение руды в воде, насыщенном растворе хлорида натрия, растворе хвостохранилища. Показано, что растворение руды целесообразно проводить водой при соотношении (Т:Ж)=1:1,04, при этом степень извлечения ценных компонентов руды увеличивается, уменьшаются объемы жидких фаз, которые необходимо нагревать, значительно упрощается технологический процесс. Оставшийся нерастворившийся лангбейнито-полигалитовый концентрат вследствие низкого содержания хлорид-иона в нем можно использовать в качестве бесхлорного калийно-магниевого удобрения. Полученный солевой раствор недостаточно насыщен ионами K+, Mg2+, SO42-, поэтому он может частично насыщаться калийно-магниевыми солями искусственного каинита, который поступает из стадии выпаривания избыточного шенитового раствора. При нагревании полученной суспензии до температуры 373 К проходит конверсия с образованием мелкодисперсной лангбейнитовой суспензии, при охлаждении которой после отделения крупнокристаллического хлорида натрия кристаллизуется шенит. Изучены кинетические закономерности процесса конверсии лангбейнита в среде поликомпонентного раствора. Установлено, что процесс происходит в диффузионной области. Определены оптимальные параметры процесса конверсии лангбейнита в шенит, а именно: температура 293 К, концентрация магния хлорида в растворе 6 %, интенсивность перемешивания (Rец = 11,6·103). На основании полученных экспериментальных данных разработаны технологические режимы и технологические схемы переработки полиминеральной калийной руды и накопленных солевых растворов калийных производств с получением высококачественной калимагнезии, технической соли, раствора хлорида магния и бесхлоридного калийно-магниевого удобрения. Согласно первой схеме солевой раствор получают при растворении полиминеральной калийной руды, а во второй схеме раствор из карьера сначала выпаривают, а потом нагревают с искусственным каинитом. Выполнен технико-экономический анализ разработанных технологических схем подтверждающий их экономичность. Рассчитаны материально-энергетические затраты 1 т калимагнезии по новой технологии из полиминеральной руды, составляющие 505,7 грн, а из накопленных солевых растворов – 84,56 грн. The thesis is devoted to the creation of technology of alteration of polymineral potassium ore which based on conversion of second langbeinite into schoenite. It is set on the basis of experimental researches that dissolution of ore expediently is conducted by water thereupon the degree of separation of valuable components of ore is increased, it is decreased the volumes of liquid phases which it is necessary to heat, a technological process is considerably simplified. The got salt solution is not enough saturated after ions K+, Mg2+, SO42-, therefore it can saturate partly by potassium-magnesium salts of artificial kainite. In consequence of heating of got suspension to 373 K it is passed the conversion with formation of langbeinite which after cooling and separation NaCl it is transformed into schoenite. It is studied kinetic conformities of process of conversion of langbeinite in the environment of polycomponental solution into schoenite, energy of activating is calculated. It is researched the influence of temperature, concentration MgCl2 in liquid phase, hydrodynamic terms on the degree of conversion of langbeinite into shoenite. It is offered two technological diagrams of alteration of polymineral potassium ore and accumulated salt solutions of potassium production with the receipt of high-quality kalimagnezia and unchloride potassium-magnesium fertilizer. It is executed technic-economical analysis of elaborated technological diagrams and material balances of every stage are calculated.