Спосіб розчинення подрібненого полігаліту

Реферат: UA 95175 U UA 95175 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Пропонована корисна модель належить до хімічної промисловості і може бути використана на підприємствах з виробництва калійних добрив внаслідок розчинення полігаліту K2SO4•MgSO4•2CaSO4•2H2O, який утворює індивідуальні природні родовища, а також входить до складу полімінеральних калійних руд. Відомий спосіб розчинення подрібненого полігаліту у воді в процесі перемішування та нагрівання [1] для перероблення в калій сульфат та інші солі. Недолік способу - використання води для розчинення полігаліту призводить до утворення на поверхні частинок полігаліту захисних плівок з кристалів гіпсу, а тому - до надзвичайної тривалості процесу і надлишкових витрат ресурсів, що для промислової організації процесу неможливо. Відомий спосіб розчинення подрібненої полімінеральної руди в хлоридно-сульфатному сольовому розчині в процесі перемішування та нагрівання [2] для перероблення в калій сульфат та інші солі, за яким практично весь полігаліт залишається у відходах. Недолік способу - використання хлоридно-сульфатних розчинів для розчинення полігаліту призводить до утворення на поверхні частинок полігаліту захисних плівок з кристалів гіпсу і до надзвичайної тривалості процесу розчинення полігаліту, тому практично весь полігаліт залишається у відходах. Задача корисної моделі розроблення способу розчинення подрібненого полігаліту, в якому завдяки використанню розчинів карбонатних солей тривалість розчинення зменшується і стає прийнятною для промислової організації процесу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі розчинення подрібненого полігаліту сольовим розчином під час перемішування і нагрівання, згідно з корисною моделлю, розчинення ведуть розчином карбонатних солей, взятому в кількості, достатньої для еквівалентного обміну між карбонат-іонами розчину та іонами кальцію полігаліту. Технічний ефект від запропонованого способу: - використання карбонатних розчинів дасть змогу зменшити тривалість розчинення полігаліту і завдяки цьому організувати промисловий спосіб одержання з нього калійних добрив. Механізм розчинення полігаліту можливо розглянути за допомогою діаграми чотирикомпонентної системи K2SO4 - MgSO4 - CaSO4 - Н2О. На ізотермі розчинності за 25 °С полігаліт займає невелике поле в областях, близьких до насичення магнію сульфат гептагідратом-епсомітом (див. креслення). Тобто для стабільного існування полігаліту необхідна значна концентрація солей в розчині, особливо магній сульфату. Отже, під час зіткнення з чистою водою полігаліт не може бути стабільним і повинен конгруентно розпадатися, утворюючи, судячи за діаграмою, дві нові тверді фази - гіпс CaSO4•2H2O і сінгеніт K2SO4•CaSO4•H2O за рівнянням: K2SO4 • MgSO4 • 2CaSO4 • 2Н2О(Т) + aq = = CaSO4 • 2Н2О(Т) + K2SO4 • CaSO4 (1) • H2O(T) + MgSO4(P) + aq. Однак результати дослідів, тривалість яких досягала 100 діб [1], свідчать про достатньо обмежену розчинність полігаліту у воді, практично про її відсутність - концентрація кальцію не перевищувала 0,1-0,2 % на усьому протязі. Все це пояснюється, мабуть, відомим в сольових технологіях явищем утворення на поверхні частинок, що розчиняються, захисних плівок з кристалів продуктів реакції [3]. У даному випадку - це кристали гіпсу і, можливо, сінгеніту, які осідають на зернах полігаліту, перешкоджаючи його подальшому розчиненню. Отже, через надзвичайну тривалість процес водного розчинення полігаліту не може бути використаний у промисловості. Аналогічний механізм розчинення полігаліту існує і у хлоридно-сульфатних розчинах, тому практично весь він залишається у відходах. В процесі взаємодії полігаліту з карбонатними розчинами механізм розчинення змінюється і може бути представлений реакцією: K2SO4 MgSO4 2CaSO4 2H2O(T) + 2(Ме)2СО3+ aq = (2) = 2CaCO3(T) + K2SO4(P) + MgSO4(P) + 2Me2SO4(P) + aq, + + + + де Ме - Na , K чи NH4 - іони, які утворюють розчинні карбонатні соли. Іони кальцію, що надходять в розчин з полігаліту, відразу зв'язуються карбонатом-іонами в нерозчинний кальцій карбонат, який випадає в об'ємі розчину у вигляді дрібнодисперсного осаду. Тим самим створюються передумови для подальшого розчинення полігаліту і перебігу реакції (2) без остачі, що ї було підтверджено прямими дослідами. 1 UA 95175 U 5 10 15 20 25 30 35 Приклад конкретної реалізації. У дослідженнях використовували полігаліт Стебницького родовища. Вміст основної речовини в шматках полігалітової руди, відібраних за зовнішнім виглядом, досягав 90-95 %. Шматки піддавали крупному дробленню до розмірів 3-5 мм, відмивали холодною водою від домішки галіту та висушували в сушильній шафі. Очищений полігаліт подрібнювали у ступці і розсіювали на фракції. Досліди з розчинення полігаліту проводили в пробірковому реакторі з плоским дном, встановленим на магнітну мішалку. Наважка полігаліту в кожному досліді не перевищувала 5 г. Полігаліт обробляли в процесі перемішування з 40 %-им водним розчином амоній карбонату за звичайної температури 25-30 °С. Карбонатний розчин брали в невеликому надлишку, рівному 5 % від стехіометричної норми, розрахованої за рівнянням (2). У міру перемішування реакційної суміші маса тонкодисперсної білої суспензії кальцій карбонату помітно зростає, а кількість полігаліту, зерна якого мають червонуватий відтінок, зменшується майже до повного їх розчинення. Після фільтрування пульпи і промивання осаду на фільтрі на фоні білого осаду кальцій карбонату можна було виявити лише залишки окремих найкрупніших зерен полігаліту. Тривалість всього процесу становила 60 хв. Після досліду фільтрат разом з промивними водами випаровували, суміш солей калій, магній та амоній сульфатів, що утворилися за реакцією (2) і виділилися в осад під час випаровування, сушили до постійної ваги. Первісно узятий надлишок амоній карбонату при цьому повністю розкладається. Коефіцієнт розчинення полігаліту розраховували як відношення маси одержаних сульфатів до маси теоретичної їх кількості, яка могла б бути одержана за реакцією (2), у %. За попередніми оцінками він перевищує 90 %. В процесі нагрівання реакційної суміші до 40-60 °С тривалість процесу скорочується і становить 30-40 хв., що цілком прийнятно для організації промислового перероблення полігаліту. В аналогічний спосіб були випробувані розчини калій карбонату для розчинення нолігаліту. Цей варіант може виявитися кращим за наявності дешевого і доступного джерела поташу. Отже, використання корисної моделі дасть змогу розширити сировинну базу для виробництва калійних добрив на основі природного і техногенного полігаліту, вирішувати екологічні проблеми що до ліквідації його відходів. Джерела інформації: 1. Валяшко М.Г. Экспериментальное исследование растворения природного полигалита в воде / М.Г.Валяшко, К.П.Буланов // Труды ВНИИГ. - Вып. 48.-Μ.-Л.: Химия, 1952.-С. 19. 2. Лунькова Ю.Н. Производство концентрированных калийных удобрений из полиминеральных руд / Ю.Н. Лунькова, Н.В. Хабер. - К.: Техника, 1980. - 158 с. 3. Николаев А.В. Защитные пленки на солях / А.В. Николаев. - М.: Изд. АН СССР, 1944 – 143 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб розчинення подрібненого полігаліту сольовим розчином в процесі перемішування і нагрівання, який відрізняється тим, що розчинення ведуть розчином карбонатних солей, взятому в кількості, достатній для еквівалентного обміну між карбонат-іонами розчину і йонами кальцію полігаліту. 2 UA 95175 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3