Спосіб одержання шеніту із полімінеральної калійної руди

Спосіб одержання шеніту із полімінеральної калійної руди, який включає її гаряче розчинення, відділення нерозчиненого залишку, освітлення насиченого розчину, його змішування з оборотним каїнітом, відділення кристалів хлориду натрію, охолодження до 20-25°С, кристалізацію і фільтрування шеніту, випарювання шенітового розчину з одержанням хлориду натрію, оборотного штучного каїніту і хлормагнієвого розчину, який відрізняється тим, що розчинення руди здійснюють водою у масовому співвідношенні 1:(0,90-1,04), суміш насиченого розчину і оборотного каїніту перед відділенням кристалів хлориду натрію нагрівають до 80-100°С, перемішують 10-30хв. і охолоджують до 45-55°С, а шеніт кристалізують із дрібнодисперсної суспензії, одержаної після відділення хлориду натрію і охолодження шляхом її перемішування 60-120хв. Винахід відноситься до хімічної технології і може використовуватися у виробництві безхлоридних калійних добрив з полімінеральних калійних руд хлоридно-сульфатного типу. Відомий спосіб одержання шеніту, який включає гаряче розчинення руди, стадійну кристалізацію продукту із насиченого розчину при охолодженні, змішування розчину перед першою стадією кристалізації з розчином після розкладу шеніту на сульфат калію, а перед наступними нагрівання шенітового розчину, його змішування з оборотним штучним каїнітом і карналітом, фільтрування продукту після кожної стадії, його змішування і розклад з одержанням сульфату калію, випарювання шенітового розчину з одержанням оборотного штучного каїніту і карналіту. [Див. напр. А.С. СРСР №941288, М. Кл3. С01D5/00 від 07.07.82p.]. Недоліком даного способу є його складність, зумовлена значною кількістю рідкої фази, яку необхідно на кожній стадії процесу нагрівати і охолоджувати, що спричиняє значні енергетичні затрати, низька якість і вихід шеніту. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб одержання шеніту, який включає гаряче розчинення руди, відділення нерозчиненого залишку, згущення суспензії і освітлення одержаного розчину, його змішування з лангбейнітовим розчином та оборотними каїнітом і карналітом, відділення хлориду натрію, охолодження розчину і кристалізацію шеніту, його фільтрування, випарювання шенітового розчину з виділенням хлориду натрію, каїніту, карналіту і хлоридмагнієвого розчину. [Див. напр. А.С. СРСР №1011520, М. кл3. С01D5/12 від 15.04.83p.]. Недоліком цього способу є низька якість продукту, спричинена високим вмістом у ньому домішок хлору, високі енергетичні затрати, спричинені великою кількістю рідкої фази, яку потрібно нагрівати і охолоджувати, а також складність процесу. В основу винаходу поставлено задачу підвищення якості продукту і зниження енергетичних затрат шляхом зміни співвідношення концентрацій компонентів у матеріалах і послідовності технологічних прийомів, величини технологічних параметрів, а також спрощення способу. (19) UA (11) 84351 (13) (21) a200700407 (22) 15.01.2007 (24) 10.10.2008 (46) 10.10.2008, Бюл.№ 19, 2008 р. (72) КОСТІВ ІВАН ЮРІЙОВИЧ, U A, КАРПЕЦЬ МАРІЯ ВАСИЛІВН А, U A, ХАБЕР МИКОЛА ВАСИЛЬОВИЧ, UA (73) ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ГАЛУРГІЇ, U A (56) UA 4807, A1, 28.12.1994 UA 12018, A1, 25.12.1996 SU 941288, 07.07.1982 SU 1011520, A, 15.04.1983 SU 1291544, A1, 23.02.1987 SU 1608118, A1, 23.11.1990 SU 1813716, A1, C01D5/12, 07.05.1993 US 3634041, 11.01.1972 C2 1 3 84351 Суттєвими ознаками винаходу є те хнологія, яка включає гаряче розчинення полімінеральної калійної руди водою у масовому співвідношенні 1:(0,90-1,04), відділення нерозчиненого залишку, освітлення насиченого розчину, його змішування з оборотним штучним каїнітом, нагрівання суміші до 80-100°С, перемішування 10-30хв, о холодження до 45-55°С, відділення кристалів хлориду натрію, охолодження дрібнодисперсної суспензії, одержаної після відділення хлориду натрію, до 20-25°С, перемішування 60-120хв, кристалізацію і фільтрування продукту, випарювання шенітового розчину з одержанням хлориду натрію, оборотного штучного каїніту і хлоридмагнієвого розчину. Ознаками цього способу, що співпадають з суттєвими ознаками відомого способу є: гаряче розчинення руди, відділення нерозчиненого залишку, осві тлення насиченого розчину, його змішування з оборотним штучним каїнітом, відділення кристалів хлориду натрію, о холодження до 2025°С, кристалізація і фільтрування шеніту, випарювання шенітового розчину з одержанням хлориду натрію, оборотного штучного каїніту і хлоридмагнієвого розчину. Відмінними ознаками способу, що заявляється, від прототипу є те, що гаряче розчинення руди здійснюють водою у масовому співвідношенні 1:(0,90-1,04), суміш насиченого розчину і оборотного штучного каїніту перед відділенням кристалів хлориду натрію нагрівають до 80-100°С, перемішують 10-30хв і охолоджують до 45-55°С, а шеніт кристалізують із дрібнодисперсної суспензії, одержаної після відділення хлориду натрію і охолодження, шляхом її перемішування 60-120хв. Ознаками достатніми у всі х випадках, на які поширюється обсяг правової охорони, є те, що гаряче розчинення полімінеральної калійної руди здійснюють водою у масовому співвідношенні 1:(0,90-1,04), відділяють нерозчинений залишок, освітлюють насичений розчин, змішують його з оборотним штучним каїнітом, нагрівають суміш до 80-100°С, перемішують 10-30хв, охолоджують до 45-55°С, відділяють кристали хлориду натрію, охолоджують дрібнодисперсну суспензію до 2025°С, перемішують 60-120хв, кристалізують і фільтрують продукт, випарюють шенітовий розчин з одержанням хлориду натрію, оборотного штучного каїніту і хлоридмагнієвого розчину. 4 Основна мета винаходу - підвищення якості продукту, зниження енергетичних затрат, а також спрощення способу. Нові технічні властивості винаходу досягаються за рахунок розчинення полімінеральної калійної руди водою у масовому співвідношенні 1:(0,901,04), змішування освітленого насиченого розчину з оборотним штучним каїнітом, нагрівання суміші до 80-100°С, перемішування 10-30хв, о холодження до 45-55°С, відділення кристалів хлориду натрію, охолодження дрібнодисперсної суспензії, яка утворилася після відділення кристалів хлориду натрію, до 20-25°С, перемішування 60-120хв, кристалізації і фільтрування продукту. Підвищення якості продукту, яка визначається вмістом у ньому К2 О і хлор у, досягається за рахунок зменшення кількості насиченого розчину, із якого при охолодженні разом із шенітом кристалізується хлорид натрію, кількість якого зменшується і зменшується його частка в шеніті, а також того, що шеніт кристалізують із суспензії, у якій у твердій фазі знаходиться дрібнодисперсний сульфатний мінерал лангбейніт, який легко відділяється від крупнокристалічного хлориду натрію, а при охолодженні і перемішуванні конвертує в шеніт. Зниження енергетичних затрат досягається за рахунок використання для гарячого розчинення води, яка має більшу розчиняючу здатність, ніж сольовий розчин, а також того, що шеніт кристалізують із мінералів суспензії, тому маса матеріалів, які потрібно нагрівати і охолоджувати, зменшується. Спрощення способу досягається за рахунок того, що при гарячому розчиненні полімінеральної калійної руди водою разом із легкорозчинними калійними мінералами розчиняється також галіт, а нерозчинений залишок представляє собою важкорозчинні сульфатні мінерали, із яких легко одержати лангбейнітовий розчин. У прототипі для розчинення руди використовують сольовий розчин, тому для одержання лангбейнітового розчину нерозчинений залишок потрібно додатково відмивати водою від галіту і утилізувати одержаний галітовий розчин, що ускладнює спосіб. Вплив кількості води на розчинення руди для досягнення мети винаходу наведений у таблиці 1. Таблиця 1 Показники Вміст Сl- в шеніті, мас. % Витрата енергії, Гкал на 1т шеніту (30% К2О) Прототип 1:0,8 Спосіб, що заявляється Масове співвідношення руда:вода 1:0,9 1:0,96 1:1,04 1:1,1 13,3-13,5 5,42 4,98 3,88 1,39 1,34 1,09 0,81 0,83 0,86 0,88 1,09 Як видно із наведених даних (табл. 1), зменшення кількості води менше 0,9мас. ч. на 1мас. ч. руди призводить до зменшення витрат енергії на 1т шеніту, але при цьому відбувається збільшення в ньому вмісту хлору, а збільшення її більше 1,04мас. ч. на 1мас. ч. руди призводить до незначного зменшення вмісту в шеніті Сl-, але при цьому відбувається зростання енергетичних затрат. 5 84351 Вплив температури нагрівання насиченого розчину і суспензії штучного каїніту на досягнення 6 мети винаходу наведений в таблиці 2. Таблиця 2 Показники Вміст Сl- в шеніті, мас. % Витрата енергії, Гкал на 1т шеніту (30% К2О) Прототип 70 Спосіб, що заявляється Температура, °С 80 90 100 110 13,3-13,5 6,21 4,49 1,27 3,27 7,34 1,09 0,88 0,83 0,86 0,98 1,24 Як видно з наведених в таблиці 2 даних, зменшення температури нижче 80°С призводить до збільшення вмісту хлор у в шеніті і збільшення витрат енергії на 1т шеніту, а нагрівання суспензії вище 100°С призводить до зростання вмісту хлору у добриві і до збільшення енергетичних затрат на 1т добрива за рахунок того, що при нагріванні викристалізовується крупнокристалічний осад калій но-магнієвих солей, який при подальшому декантуванні погано відділяється і втрачається з хлоридом натрію. Вплив температури охолодження суспензії насиченого розчину і штучного каїніту перед віддідленням хлориду натрію на досягнення мети винаходу наведений в таблиці 3. Таблиця 3 Показники Вміст Сl- в шеніті Витрата енергії, Гкал на 1 т шеніту (30% К2О) 13,3-13,5 40 1,02 Спосіб, що заявляється Температура охолодження, °С 45 50 55 1,38 2,61 4,25 1,09 1,04 0,89 Прототип Як видно з наведених в таблиці 3 даних, при зниженні температури охолодження суспензії нижче 45°С спостерігається зменшення вмісту хлору в добриві, але при цьому відбувається також збільшення енергетичних затрат на 1т шеніту, а збільшення її вище 55°С призводить до незначного збі 0,82 0,85 60 9,82 0,86 льшення енергетичних затрат на 1т шеніту, але при цьому значно збільшується вміст у добриві хлору. Вплив часу перемішування суспензії на досягнення мети винаходу показаний в таблиці 4. Таблиця 4 Показники Прототип 30 Вміст К2О в шеніті, мас. % Вміст Сl- в шеніті, мас. % Спосіб, що заявляється Час перемішування, хв 60 90 120 150 28,8-29,5 26,1 29,0 30,8 31,4 31,5 13,3-13,5 4,45 3,54 3,22 1,56 1,40 Як видно з наведених в таблиці 4 даних, зменшення часу перемішування суспензії менше 60хв призводить до зменшення вмісту у добриві калію і до збільшення вмісту в ньому хлору за рахунок неповної конверсії лангбейніту і каїніту суспензії в шеніт, а збільшення його більше 120хв на показники способу суттєво не впливає, але при цьому зростають енергетичні і матеріальні затрати. Приклад 1 500г полімінеральної калійної руди складу, мас. % : К+ - 10,02, Mg2+ - 5,74, Na+ - 11,94, Са2+ 0,92, Сl- - 21,53, SO42- - 33,46, Н2О - 6,13, н.з. 10,26 розчиняли протягом 30хв за температури 70°С у 450г води, що відповідало їх співвідношен ню 1:0,9. Нерозчинений залишок відділили і фільтрували глинисту суспензію. Одержали 659г освітленого насиченого розчину складу, мас. % : К+ 3,78, Mg2+ - 1,98, Na + - 7,61, Сl- - 14,55, SO42- - 8,64, Н2О - 63,52, який змішали при постійному перемішуванні з 491г суспензії оборотного штучного каїніту, що містила 122г рідкої фази складу, мас. % : К+ - 2,57, Mg2+ - 7,48, Na+ - 0,45, Сl- - 23,74, SO42- 1,53, Н2О - 64,23 і 369г твердої фази складу, мас. %: К+-13,80, Mg2+ - 6,85, Na + - 6,60, Сl- - 28,29, SO4 2- 19,52, Н2О - 24,94. Одержану суміш нагріли до температури 80°С і перемішували 20хв. Одержали суспензію із рідкою фазою складу, мас. %: К - 5,66, Mg - 3,86, Na+ - 3,96, Сl- - 16,41, SO42- - 8,25, Н2О 7 84351 61,86, і твердою фазою складу, мас. %: К+ - 5,89, Mg2+ - 3,54, Na+ - 22,61, Сl- - 38,04, SO42- - 16,92, Н2О - 13,00. Після цього суспензію охолодили до температури 55°С, декантували 990г дрібнодисперсної суспензії, одержали 160г осаду кругаюкристалічного хлориду натрію. До суспензії додали 50г води, охолодили до температури 20°С і продовжували неперервно перемішува ти протягом 90хв. Після цього охолоджену суспензію фільтрували і одержали 128,5г шеніту складу, мас. % : К+ - 20,08, Mg2+ - 5,81, Na+ - 0,97, Сl- - 3,91, SO42- - 43,79, Н2О - 25,44 і 910г маточного шенітового розчину, складу мас. % : К+ - 3,85, Mg2+ - 3,81, Na+ - 3,29, Сl- 15,88, SO42- - 5,13, Н2О - 68,04, який випарювали для одержання оборотного штучного каїніту, хлориду натрію і хлормагнієвого розчину. Вміст у шеніті в перерахунку на висушене добриво складає: К2О - 30,83%, MgO - 12,28%, хлору - 4,98%. Приклад 2 500г полімінеральної калійної руди із прикладу 1 розчиняли в 480г води, що відповідає їх співвідношенню 1:0,96, протягом 30хв за температури 70°С, відділили 138,4г нерозчиненого залишку і фільтрували глинисту суспензію. Одержали 716г освітленого насиченого розчину складу, мас. % : К+ - 3,59, Mg2+ - 1,90, Na+ - 7,68, Сl- - 15,03, SO42- 8,63, Н2О - 63,17, який змішали при постійному перемішуванні з 498г суспензії оборотного штучного каїніту із прикладу 1. Одержану суміш нагріли до температури 100°С і перемішували 10хв. Одержали суспензію із рідкою фазою складу, мас. %: К+ - 5,67, Mg2+ - 3,69, Na+ - 3,76, Сl- - 16,48, SO4 2- 7,08, Н2О - 63,32 і твердою фазою складу, мас %: К+ - 6,57, Mg2+ - 4,26, Na+ - 21,22, Сl- - 34,47, SO42- 22,52, H2O - 10,96. Після цього суспензію охолодили до температури 50°С, декантували 1049г дрібнодисперсної суспензії, одержали 165г осаду крупнокристалічного хлориду натрію. До суспензії додали 50г води, охолодили до температури 20°С і продовжували неперервно перемішувати протягом 120хв. Після цього охолоджену суспензію фі Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 льтрували і одержали 132г шеніту складу, мас. % : К+ - 20,23, Mg 2+ - 5,99, Сl- - 3,01, SO4 2- - 44,45, Н2О 26,32 і 967г маточного шенітового розчину, складу мас. %: К+ - 4,26, Mg2+ - 3,70, Na+ - 3,46, Сl- -15,88, SO42- - 5,57, Н2О - 67,13, який випарювали для одержання оборотного штучного каїніту, хлориду натрію і хлормагнісвого розчину. Вміст у шеніті в перерахунку на висушене добриво складає: К2О 31,43%, MgO - 12,81%, хлор у - 3,88%. Приклад 3 500г полімінеральної калійної руди із прикладу 1 розчиняли в 520г води, що відповідає співвідношенню 1:1,04, протягом 30хв за температури 70°С, відділили 135,9г нерозчиненого залишку і фільтрували глинисту суспензію. Одержали 836г освітленого насиченого розчину складу, мас. % : К+ - 3,47, Mg2+ - 1,90, Na+ - 7,62, Сl- - 13,96, SO42- - 8,88, Н2О - 64,17, який змішали при постійному перемішуванні з 485г суспензії оборотного штучного каїніту із прикладу 1. Одержану суміш нагріли до температури 90°С і перемішували 30хв. Одержали суспензію із рідкою фазою складу, мас. %: К+ - 5,82, Mg2+ - 4,01, Na + - 3,42, Сl- - 15,80, SO42- - 8,74, Н2О 62,21 і твердою фазою складу, мас %: К+ - 6,75, Mg2+ - 4,14, Na+ - 18,45, Сl- - 34,05, SO42- - 17,07, Н2О - 19,54. Після цього суспензію охолодили до температури 45°С, декантували 1151г дрібнодисперсної суспензії, одержали 170г осаду крупнокристалічного хлориду натрію. До суспензії додали 50г води, охолодили до температури 20°С і продовжували неперервно перемішувати протягом 60хв. Після цього охолоджену суспензію фільтрували і одержали 158г шеніту складу, мас. % : К+ - 18,38, Mg2+ - 6,48, Сl- - 1,06, SO42- - 46,76, Н2О - 27,32 і 1043г маточного шенітового розчину, складу мас. % : К+ - 3,83, Mg 2+ - 3,59, Na + - 3,59, Сl- -15,73, SO42- 5,09, H2O - 68,17, який випарювали для одержання оборотного штучного каїніту, хлориду натрію і хлормагнієвого розчину. Вміст у шеніті в перерахунку на висушене добриво складає: К2О - 28,95%, MgO - 11,60%, хлору - 1,39%. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601