Спосіб вилуговування сполук калію, магнію і сульфатів з лангбейнітової руди

Винахід відноситься до хімічної технології і може використовуватися у виробництві безхлоридних калійних добрив на базі полімінеральних калійних руд хлоридно-сульфатного типу. Відомий спосіб одержання шеніту, який включає 3-х стадійне розчинення полімінеральної руди насиченим по NaCl сольовим розчином, відділення нерозчиненого залишку і кристалізацію продукту, виділення з нерозчиненого залишку частинок розміром більше 2 мм, подрібнення їх до розміру 0,5-1,5 мм і подачу на другу стадію розчинення. [Див. напр. А.С. СРСР №1096217, М. кл. С 01 D 5/12 від 07.06.84 p.]. Недоліком цього способу є те, що нерозчинений залишок важко розділяється на окремі фракції через високу вологість і високий вміст дрібних частинок, чим ускладнюється технологічний процес. У відділену фракцію частинок більших 2 мм переходить також галіт, що призводить до його нагромадження в замкнутому процесі. Найбільш близьким до способу, що заявляється є спосіб вилуговування сполук калію, натрію і магнію із лангбейнітової руди, який включає її подрібнення до 0,1-5 мм, обробку подрібненої руди реагентом (водою або сольовим розчином), витримування протягом 14-27 діб, з наступним розчиненням в сольовому розчині при 60-70° С протягом 10-40 хв і відділення насиченого розчину від нерозчиненого залишку. [Див. напр. А.С. СРСР № 662494, М. кл. С 01 D 5/00 від 15.05.79 р.]. Недоліками цього способу є низький ступінь витягу калію, магнію і сульфатів із руди в розчин, а також складність його реалізації, викликана великою кількістю (14 %) рідкої фази для обробки руди і схоплюванням руди в процесі її витримування. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу вилуговування цінних компонентів лангбейнітової руди шляхом зміни складу сольового реагента для обробки руди, температурного режиму і масового співвідношення взаємодіючих матеріалів, щоб забезпечити підвищення ступеня витягу цінних компонентів лангбейнітової руди і спростити спосіб. Суттєвими ознаками винаходу, що забезпечують досягнення мети, є технологія, яка включає подрібнення руди, змішування її з сольовим реагентом, витримування 14-27 діб, обробку сольовим розчином при підвищеній температурі і відділення розчину від нерозчиненого залишку, в якості сольового реагента беруть суміш карналіту і карналітового розчину, змішування здійснюють при температури 25-50° С, а лангбейнітову руду, карналіт і карналітовий розчин беруть у масовому співвідношенні 1: (0,3-0,5):(0,06-0,1). Ознаками цього способу, що співпадають із суттєвими ознаками відомого способу є подрібнення руди, змішування її з сольовим реагентом, витримування 14-27 діб, обробка сольовим розчином при підвищеній температурі і відділення розчину від нерозчиненого залишку. Відмінними ознаками способу, що заявляються, від прототипу є те, що в якості сольового реагента для змішування з лангбейнітовою рудою беруть суміш карналіту і карналітового розчину, змішування здійснюють при температурі 25-50°С, а лангбейнітову руду, карналіт і карналітовий розчин беруть у масовому співвідношенні: 1:(0,3-0,5):(0,06-0,1) Ознаками, достатніми у всіх випадках, на які поширюється обсяг правової охорони, є те, що в якості сольового реагента для змішування з лангбейнітовою рудою беруть суміш карналіту і карналітового розчину, а змішування здійснюють при температурі 25-50°С . Ознаки, які характеризують винахід у конкретних формах виконання, є ті, що лангбейнітову р уду, карналіт і карналітовий розчин беруть у масовому співвідношенні 1: (0,3-0,5): (0,06-0,1). Нові технічні властивості винаходу досягаються за рахунок обробки лангбейнітової руди карналітом в присутності карналітового розчину, їх співвідношення 1: (0,3-0,5):(0,06-0,1) і температурного режиму, що сприяє повному переходу лангбейнітової руди в легкорозчинну форму каїніт і отриманню матеріалу, який менше злежується і краще розчиняється. Вплив температури на витяг із руди в розчин калію, магнію і сульфатів наведений у таблиці 1. Як видно із наведених даних (табл.1), зменшення температури нижче 25°С і збільшення її вище 50° С призводить до зниження витягу калію, магнію і сульфатів із лангбейнітової руди в розчин, крім того збільшення температури вище 50°С вимагає додаткових енергетичних затрат. Вплив масового співвідношення лангбейнітової руди і карналіту на витяг із руди в розчин калію, магнію і сульфатів наведений в таблиці 2. Як видно з наведених в таблиці 2 даних, зменшення масового співвідношення лангбейніту і карналіту менше 1:0,3 призводить до зменшення витягу із руди в розчин калію, магнію і сульфатів за рахунок зменшення ступеня переходу лангбейніту в легкорозчинний каїніт і зниження розчинності компонентів руди в сольовому розчині, а збільшення його вище 1:0,5 також призводить до зменшення витягу калію, магнію і сульфатів за рахунок надлишку магній хлориду і його негативного впливу на розчинення руди в сольовому розчині. Вплив масового співвідношення лангбейнітової руди і карналітового розчину на витяг із руди в розчин калію, магнію і сульфатів наведений у таблиці 3. Як видно з наведених даних, зменшення масового співвідношення лангбейнітової руди і карналітового розчину менше 1:0,06 призводить до зменшення витягу з руди в розчин К Mg і SO42- за рахунок зменшення ступеня конверсії лангбейніту в каїніт і неповного розчинення компонентів руди, а збільшення його вище 1:0,1 також призводить до зменшення витягу К Mg і SO 42- за рахунок надлишку магній хлориду, який знижує розчинність і швидкість розчинення компонентів руди. Збільшення ступеня витягу К+, Mg2+ і SO42- досягається за рахунок того, що при розчиненні витриманої руди вона не утворює вторинних калій-магнієвих мінералів, в той час як за прототипом при розчиненні утворюються вторинні солі, які втрачаються з нерозчиненим залишком. Реалізація способу здійснюється за схемою, показаною на фігурі. Подрібнену руду подають на змішування і витримування (1) з карналітом в середовищі карналітового розчину. Суміш подають на розчинення (2) оборотним сольовим розчином. Суспензія після розчинення поступає на відділення нерозчиненого залишку (3), а потім на відстоювання (4). Після відстоювання глинистий мул відділяють від насиченого розчину і промивають водою (9). Насичений розчин поступає на кристалізацію (5), шеніт відділяють, а шенітовий маточний розчин випарюють з виділенням NaCI (6). Частину шенітового розчину подають на розчинення конвертованої руди. Розчин після відділення кухонної солі подають на випарювання (7), при цьому виділяють каїніт. На наступній стадії випарювання розчину (8) виділяють карналіт, який з частиною карналітового розчину подають на конверсію. Приклад 1 1000 г полімінеральної калійної руди складу, мас. % : K+ - 8,06, Са2+ - 1,51, Mg 2+- 4,21, Сl-- - 23,08, SO4 2-- 25,47, Na+ - 12,72, Н2О - 6,83, н.о. - 18,12 (або лангбейніт - 16,28, каїніт - 10,53, галіт - 32,36, кізерит - 5,18, полігаліт - 9,08, сильвін - 4,11, ангідрит - 1,03) змішали з 367 г оборотного карналіту, складу, мас.% : К+ 14,61, Mg2+ - 7,18, Сl--- 30,72, SO42- - 19,44, Na + - 7,03, Н2О - 21,02 (каїніт - 50,45, карналіт - 25,9, галіт -17,82, сильвін - 5,83), одержаного при випарюванні надлишкового розчину і 65 г карналітового розчину складу, мас.% : К - 0,95, Mg2 6,75, Na+ - 0,84, Сl---19,77, SO42-- - 2,81, Н2О - 68,90. Масове співвідношення руди, карналіту і карналітового розчину складу 1:0,37:0,065. Суміш витримували 480 год при температурі 40°С, періодично перемішуючи. Конвертовану р уду розчиняли в 3600 г розчину складу, мас. % : K+ - 3,07, Mg2+ - 2,73, Na+ - 4,7, Сl-- - 14,4, SO42- - 4,9, Н2О - 70,2, при температурі 70°С протягом 45 хв. Після відділення нерозчиненого залишку і глинистого мулу одержали розчин масою 4262,4 г, такого складу, мас. % : К+ - 5,29, Mg 2+- 3,76, Na+ - 4,2, Сl---14,75, SO42- - 10,15, Н2О - 61,85, який охолоджували до температури 20°С. З охолодженого розчину викристалізувався шеніт, який відділили, маса його 401,1 г складу, мас.. %: К+ - 17,5, Mg 2+ 5,43, Na + - 0,6, Сl-0,7, SO42--42,8, Н2 O-32,97. Витяг компонентів руди в розчин за К складає 85,3 %, за Mg -85,1 % 78,15%. Приклад 2 1000 г полімінеральної калійної руди із прикладу 1 змішали з 390 г оборотного карналіту із прикладу 1 і 75 г карналітового розчину із прикладу 1. Масове співвідношення руди, карналіту і карналітового розчину 1:0,39:0,075. Суміш перемішували і витримували 336 год. при температурі 35° С, потім розчиняли в 3662 г розчину складу, мас. % : K+ - 3,27, Mg2+ - 2,63, Na+ - 4,0, Сl---15,11, SO42- - 4,01, Н2 О - 70,98, при температурі 70°С протягом 45 хв. Після відділення нерозчинного залишку і глинистого мулу одержали насичений розчин масою 4382,8 г, такого складу, мас. %: K+ - 5,45, Mg2+ - 3,67, Na+ - 3,91, Сl--- 15,36, SO42-- - 8,56, H2O - 63,05. Отриманий розчин охолоджували до 20°С, при цьому викристалізувалося 405,8 г шеніту складу, мас.%: K+ - 17,08, Mg 2+ 5,31, Na + - 0,9, Сl - 3,15, SO42- - 39,8, H 2O - 33,76. Витяг компонентів руди в розчин за K+ складає 86,1 %, за Mg2+ - 85,9 %, а за SO42- -68,6 %. Приклад 3 1000 г полімінеральної калійної руди складу, мас. % : K+ - 9,04, Са2+ - 1,51, Mg2+ - 4,82, Na+ - 12,72, СГ23,08, S042" - 29,09, W -3,53, н.о. - 16,21 (або лангбейніт - 21,5, каїніт - 10,53, галіт -32,36, кізерит - 5,18, полігаліт - 9,08, сильвін - 4,11, ангідрит - 1,03 %) змішали з 454,4 г оборотного карналіту з прикладу 1 і 90 г карналітового розчину із прикладу 1. Масове співвідношення руди, карналіту і карналітового розчину 1:0,45:0,09. Суміш витримували 600 год при температурі 50°С, періодично перемішуючи, потім розчиняли в 3910 г розчину складу, мас. %: K+ - 3,8, Mg 2+ - 2,8, Na+ - 4,7, СІ-- - 15,41, SO42- - 4,68, H 2O - 68,61, при температурі 70°С протягом 45 хв. Одержаний розчин відділили від нерозчинного залишку і глинистого мулу. Насичений розчин масою 4801,4 г, такого складу, мас.%: К+ - 5,73, Mg2+ - 3,85, Na+ - 3,82, Сl - 15,05, SO42- - 9,9, Н2О 61,65 охолодили до 20°С викристалізувався шеніт. Після відділення маточного шенітового розчину отримали 455,2 г шеніту складу, мас. %: К+ - 17,6, Mg 2 5,07, Na + - 0,81, Сl-1,59, SO4 2- - 41,21, Н2О - 33,69. Витяг компонентів руди в добриво за К+ складає 85,4 %, за Mg2+ -84,5 %, а за SO4 2+ -75,3,%. Таблиця 1 Показники Прототип Витяг із руди в розчин : К+,% Mg2+,% SO42-,% 85 85 45,5 10 74,5 74,8 65,5 Спосіб, який заявляється Температура 25 35 50 84,8 85,1 85,3 84,9 85,0 85,1 74,8 75,3 78,2 Таблиця 2 Показники Витяг із руди в розчин : К+,% Mg2+,% SO42-,% Прототип 85 85 45,5 Спосіб, який заявляється Масове співвідношення лангбейнітова руда: карналіт 1:0,2 1:0,3 1:0,4 1:0,5 1:0,6 82,1 85,2 86,14 86,9 82,7 80,3 85,08 85,9 85,5 83,4 74,5 78,15 78,6 79,4 76,9 60 80,3 80,8 69,4 Таблиця 3 Показники Витяг із руди в розчин : К+,% Mg2+,% SO42-,% Прототип 85 85 45,5 Спосіб, який заявляється Масове співвідношення лангбейнітова руда: карналітовий розчин 1:0,04 1:0,06 1:0,08 1:0,1 1:0,12 73,8 85,4 86,1 86,5 85,4 72,4 85,1 85,9 86,1 84,0 69,4 78,2 78,6 79,1 75,2