Спосіб переробки відходів, одержаних при переробці полімінеральних калійних руд

1. Спосіб переробки відходів, одержаних при переробці полімінеральних калійних руд, який полягає в тому, що із нерозчинених відходів розчином вимивають хлорид натрію, вилучають механічні домішки і одержаний розчин направляють на чотириступеневу прямоточну вакуумно-випарну установку, де проходить випарювання розчину згідно з певними температурними режимами на кожному ступені, після чого сольову пульпу направляють на фільтрацію, який відрізняється тим, що хлорид натрію із нерозчинених відходів вимивають розсолами із хвостосховищ в присутності коагулянта, наприклад гідролізованого аміачного поліакриламіду, відстоюють і декантують, після чого освітлений розчин направляють на чотириступеневу прямоточну вакуумно-випарну установку, де здійснюють випарювання при температурі роз C2 2 75177 1 3 75177 4 на поверхні і порушенню грунтово-рослинного шавідповідно, а після відділення каїнітової суспензії ру, а це приводить до подальшого вилуговування розчин освітлюють, охолоджують і відділяють хлосолей із відходів та стійкості ареалів забруднення. ристий калій [А.С. СССР №867877, бюлетень Таким чином, заскладовані на денній поверхні №36, 30.09.1981, МПК6 C01D 3/08]. відходи калійного виробництва є потенційним Недоліками способу є висока енергоємність джерелом солевого забруднення довкілля. У випарювання розсолів шламо- та хвостосховищ зв'язку з цим виникла проблема локалізації впливу калійних підприємств, в результаті неефективності розсолів, утилізації і їх переробки. використання теплоти гріючої пари, яку необхідно Утилізацію розсолів можна провести постійно підігрівати і перекачувати для проведентехнічними і технологічними методами. ня наступного ступеню випарювання. Технологічними методами є: метод скиду розсолів Найбільш близьким до запропонованого є споу глибокі поглинаючі горизонти; метод скиду у сіб одержання кухонної солі із розчинів, які містять поверхневі водотоки; метод закачування у сульфати і хлориди калію, магнію і натрію, заклювідпрацьовані гірничі виробки; метод закачування чається в тому, що із нерозчинених відходів вироу продуктивні пласти через нагнітаючі свердловибництва калійних добрив хлористий натрій вимини для підвищення нафто- і газовіддачі пластів. вається розчином сульфат-іонів в кількості 20Але дані методи є лише тимчасовим вирішенням 40г/л, потім після відділення механічних домішок і проблеми утилізації. Технологічні методи, у данозмішування приготований розчин направляють на му випадку, мають значну перевагу, так як чотириступеневу прямоточну вакуумно-випарну вирішують не лише екологічні питання, але й моустановку, яка складаються з випарювальних апажуть надати відходам калійного виробництва ратів з вимушеною циркуляцією. Випаровування іншого статусу - техногенної сировини з якої можпроводять при температурі розчину по ступеням: І на одержати, як калійні мінеральні добрива, - 120-125°С, II - 95-100°С, III - 65-70°С, IV - 45магнієву сировину (хлорид магнію), кухонну сіль 50°С. вищого ґатунку. Сольова пульпа із випарювальних апаратів Відомий спосіб одержання кухонної солі із поступає на фільтрацію. Розчини, які залишилися розсолів, який включає попереднє очищення розпісля відокремлення хлористого натрію, викорисолу для видалення солей кальцію і магнію, що стовують для одержання солей калію і магнію [А.С. утворюють накип, його випарювання і СССР №387931, бюлетень №28. 16.10.1973, МПК6 відокремлення кухонної солі [Фурман А.А., C01D 3/08]. Шрайбман С.С. Приготовление и очистка рассола. Недоліки способу зумовлені тим, що за даною М., "Химия", 1966, с.24.]. схемою втрачається більше 50% натрій хлору, такНедоліками способу є необхідність попередяк не передбачено повернення некондиційної солі нього очищення розсолу, а також втрати зі скидув процес. Крім того одержаний таким чином хлованим після відділення солі розчином цінних рид натрію є технічною сіллю, оскільки має близьдомішок розчинних солей кальцію і магнію, які він ко 12% домішок солей калію, магнію і сульфатів, містить. що робить одержану кухонну сіль непридатною Відомий також спосіб одержання кухонної солі для споживання людьми. Розчини, які залишилися із неочищених розсолів, що включає випарювання після відокремлення хлористого натрію, що викорозсолів у присутності затравки - гіпсу для ристовують для одержання солей калію і магнію, запобігання утворення накипу на поверхні мають високий вміст хлориду натрію і це не теплообмінника, відмивання утвореної соляної дозволяє одержувати продукцію по калію, і магнію пульпи від затравки у висхідному потоці неочищевисокої чистоти. ного розсолу. Неочищений розсіл разом із затравВ основу винаходу поставлено задачу удоскокою в ньому подають на випарювання, повернення налення способу переробки відходів одержаних затравки дозволяє виключити необхідність при переробці полімінеральних калійних руд, шляпостійного її введення в технологічний процес. хом розширення корисної різниці температур між Далі промиту соляну пульпу розділяють на розчином в першому та останньому корпусах і фільтрат і готовий продукт. Після випарювання від утворення замкнутої схеми для переробки відходів пульпи відділяють тверду фазу, яку потім репулькалійних руд, що дозволить одержати харчову пують, а пульпу подають на стадію відмивання кухонну сіль вищого ґатунку та технічну сіль, а затравки - гіпсу. [А.С. СССР №779306, бюлетень також розчин, який можна використовувати для №42, 15.11.1980, МПК6 C01D 3/06]. приготування хлормагнієвих розсолів - сировини Недоліками способу є низький ступінь вилудля виробництва штучного карналіту, і таким чичення кухонної солі, велика кількість промивної ном зменшити кількість відходів переробки рідини (2-5м3 на 1т солі), не передбачено полімінеральних руд і негативний вплив на можливість вилучення і інших продуктів які можна довкілля. одержати в процесі випарювання. Поставлена задача вирішується тим, що в Відомий спосіб виділення хлоридів і сульфатів способі переробки відходів одержаних при перенатрію, калію і магнію із розчинів при переробці робці полімінеральних калійних руд, який полягає полімінеральних калійних руд, який включає випав тому, що із нерозчинених калійних відходів вировування розчину при 60-70°С до концентрації робництва калійних добрив розчином вимивають іонів магнію 4,2-4,3мас.%, відділення кухонної солі, хлористий натрій, вилучають механічні домішки і повторне випарювання розчину при 60-70°С, 90одержаний розчин направляють на чотириступе95°С, 100-105°С, 70-80°С до концентрації іонів неву прямоточну вакуумно-випарну установку, де магнію 4,8-4,9; 5,2-5,3; 5,7-6,0 і 6,4-6,7мас.% проходить випарювання розчину згідно з певними 5 75177 6 температурними режимами на кожному ступені, здійснюється запропонований спосіб. після чого сольову пульпу направляють на фільтДонасичений галітом розчин обробляють рацію, згідно з винаходом, хлористий натрій із негідролізованим аміачним поліакриламідом, розчинених відходів виробництва калійних добрив відстоюють і декантують освітлений розчин. Випавимивають розсолами із хвостосховищ в присутровування проводять в чотири стадії до ності коагулянту, наприклад, гідролізованого аміаспіввідношення еквівалентів хлористого натрію до чного поліакриламіду, відстоюють і декантують, суми еквівалентів солей калію і магнію, які забезпісля чого освітлений розчин направляють на чопечують одержання хлористого натрію без тириступеневу прямоточну вакуумно-випарну домішок. Спочатку одержаний розчин випарюється установку де здійснюють випарювання при темпеу високотемпературному першому корпусі при ратурі розчину на першому ступені 115-140°С, на температурі 115-140°С, потім при температурі 95другому ступені 95-110°С, на другому ступені 75110°С у другому корпусі та після цього при 80°С, на третьому ступені 47-55°С, причому, після температурі 75-80 С у третьому корпусі. Із третьотретього ступеню, при досягненні концентрації го корпусу суспензія кухонної солі виводиться на іонів магнію 3,0-3,8%, відділяють сіль у вигляді гідроциклон, де розділяється. Згущена суспензія осаду, який репульпують вихідним донасиченим кухонної солі виводиться на розділення в по галіту розчином у співвідношенні 1:1 на протязі центрифузі з виведенням продуктивної солі, а розбіля 5хв., після цього продуктивну сіль відділяють чин з концентрацією магнію 3,0-3,8% поступає на від розчину і промивають водою, фільтрат і провипарювання в четвертий корпус, де мивну воду, після відділення, подають разом із випаровується при температурі 47-55°С до вихідним розчином на випарку, а розчин з третього кінцевої концентрації (4,0-4,5% Mg2+). Одержана в ступеню із концентрацією магнію 3,0-3,8%, який четвертому корпусі суспензія забрудненої солі одержали після відділення продуктивної солі посрозділяється на гідроциклоні, розчин поступає на тупає на випарювання на четвертий ступінь, де другу стадію випаровування, а згущена суспензія продовжують випарювання маточного розчину до насосом повертається у другий апарат, в якому кінцевої концентрації іонів магнію 4,0-4,5%, одерпри температурі 95-110°С викристалізувані раніше жану суспензію забрудненої солі, після четвертого домішки розчиняються, а кристали кухонної солі ступеню розділяють, на розчин і згущену забрудвиводяться з потоком в третій корпус, звідки у нену суспензію солі, які повертають на другий стувигляді продукту виводяться. пінь випарювання, в якому викристалізувані раніПриклад. Для приготування розчину викорише домішки розчиняються, а кристали чистої стовували розсоли Домбровського кар'єру складу, кухонної солі виводять з потоком на третій ступінь, мас. %: K+ - 2,18; Mg2+ - 1,55; Na+ - 4,39; Ca2+ 2звідки одержують продуктивну кухонну сіль вищого 0,02; Cl - 1,92; SO4 - 1,83; H2O – 78,11. Насиченґатунку. ня розсолу здійснювали свіжим галітовоВ наведеному способі переробки відходів лангбейнітовим залишком сульфатної фабрики одержаних при переробці полімінеральних складу, мас. %: К+ - 4,37; Mg2+ - 3,26; Na+ - 18,12; калійних руд ступінь випарювання розчину для Са2+ - 2,24; Сl- - 29,65; S042- - 21,31; Н20 - 13,07 в виділення кухонної солі без домішок калійних соспіввідношенні 3:1, при температурі в межах 20лей складає 48,7%, а ступінь виділення продукту із 40°С - в залежності від температури вихідного розчину складає 79,0%. розсолу і галітово-лангбейнітового залишку; Прямоточна схема випарювання у вказаних інтривалість процесу донасичення близько 10 хв. В тервалах температур дозволяє виділяти кухонну результаті одержали освітлений розчин складу, сіль із розчину при нижчих температурах випарюмас. %: K+ - 1,93-2,10; Mg+ - 1,33-1,48; Na+ - 7,29вання, за рахунок чого збільшується ефективність 7,732; Сl- - 15,46-16,08; SO42- - 2,49-2,76; Са2+ очищення та повнота вилучення продукту. Повер0,02-0,05; Н2O - 69,86-71,17. Донасичений галітом нення забрудненої солі, промивної води та фільтрозчин обробляють гідролізованим аміачним рату у технологічний процес робить створену схеполіакриламідом, відстоюють і декантують му на основі запропонованого способу замкнутою і освітлений розчин. практично безвідходною. Приготований таким чином розчин направляДля донасичення раціонально використовувають на випаровування, яке проводять в чотири ти розсіл із хвостосховищ без попереднього стадії до співвідношення еквівалентів хлористого підігрівання, це дозволить підвищити в ньому натрію до суми еквівалентів солей калію і магнію, концентрацію NaCl з 11,6% до 17,86% при 30°С і які забезпечують одержання хлористого натрію до 18,26% при 40°С і сумою розчинених солей без домішок. Спочатку розчин випарюється у ви28,4-29,1% при співвідношенні вихідного розчину і сокотемпературному першому корпусі при залишку рівному 3:1, тривалість процесу - близько температурі 115-140°С, потім при температурі 9510 хв. 110°С у другому корпусі та після цього при Аналіз результатів досліджень показав, що температурі 75-80°С у третьому корпусі. Із третьовипарений розчин після виділення хлориду натрію, го корпусу суспензія кухонної солі виводиться на після третьої стадії випарювання, за складом гідроциклон, де розділяється. Згущена суспензія практично відповідає розчину після першої стадії кухонної солі виводиться на розділення в випаровування надлишкового галітового розчину і центрифузі з виведенням продуктивної солі, а розйого разом із основним потоком слід подавати на чин з концентрацією магнію 3,0-3,8% поступає на другу стадію випарювання для виділення калійновипарювання в четвертий корпус, де магнієвих солей. випаровується при температурі 47-55°С до На Фіг. представлена схема за якою кінцевої концентрації (4,0-4,5% Mg2+). Одержана в 7 75177 8 четвертому корпусі суспензія забрудненої солі репульпувати на протязі 5 хв., вихідним донасичерозділяється на гідроциклоні, розчин поступає на ним по галіту розчином у співвідношенні 1:1, і другу стадію випаровування, а згущена суспензія після цього осад відділити від розчину, і промити насосом повертається у другий апарат, в якому водою в кількості 10% від маси солі. Фільтрат і при температурі 95-110°С викристалізувані раніше промивна вода, після відділення осаду на домішки розчиняються, а кристали кухонної солі центрифузі, подається разом із вихідним розчином виводяться з потоком в третій корпус, звідки у на випарку. В результаті одержують промиту сіль вигляді продукту виводяться. складу, мас. %: %: K+ - 0,08; Mg+ - 0,04; Na+ - 36,98; Розрахунки складу твердих фаз показують, що Са2+ - 0,01; Cl- - 57,05; S042- - 0,13; Н20 - 5,73, яка крім розчину для просочування в кухонній солі відповідає продукту вищого ґатунку. містяться тверді домішки калійно-магнієвих солей. В таблиці 1 наведено експериментальні дані Тому, для одержання солі вищої чистоти, осад для пояснення суті винаходу. після випарювання у третьому корпусі необхідно Таблиця 1 Середній хімічний та сольовий склад розчинів, які поступають і одержують після випарювання Склад, мас. % Назва продукту Вихідний розчин Розчин після I корпуса Розчин після II корпуса Розчин після III корпуса Розчин після ІV корпуса Непромита кухонна сіль Промита кухонна сіль Mg Ca Na 2,10 1,47 0,01 7,29 15,46 2,7 70,97 Склад солей, мас. % MgS MgCl CaKCl NaCl O4 SO4 2 3,35 3,11 4,0 18,53 0,03 2,97 2,08 0,01 6,49 15,98 3,82 68,65 4,76 4,39 5,67 16,50 0,03 68,65 3,84 2,7 0,01 5,69 4,94 66,32 6,16 5,71 7,32 14,46 0,03 66,32 4,72 3,31 0,01 4,89 17,03 6,06 63,98 7,56 6,99 9,0 12.43 0,03 63,98 5,59 3,92 0,02 4,09 17,55 7,18 61,65 8,93 8,28 10,66 10,39 0,06 61,65 1,16 0,42 0,03 34,19 53,96 1,51 8,73 0,08 0,04 0,01 36,98 57,05 0,13 5,73 + K 2+ Комп’ютерна верстка М. Клюкін 2+ + Cl 16,5 SO4 2 H2O Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 Н2О 70,97