Спосіб розчинення полімінеральної хлоридно-сульфатної калійної руди сульфатним розчином

Реферат: Спосіб розчинення полімінеральної хлоридно-сульфатної калійної руди сульфатним розчином беруть в кількості, достатньої для еквівалентного обміну між іонами хлору руди і сульфатіонами розчину, в процесі змішування і нагрівання з подальшим фільтруванням утвореної суспензії для одержання хлоридно-сульфатного розсолу і осаду - сульфатного кеку. Сульфатний кек репульпують водою для витягання (регенерації) сульфатів, фільтрують та подальше розчинення руди в кожному наступному циклі ведуть регенерованим сульфатним розчином на основі шеніту. UA 95089 U (12) UA 95089 U UA 95089 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до хімічної промисловості і може бути використана на підприємствах з виробництва калійних добрив внаслідок розчинення полімінеральних руд, які + містять у своєму складі більше двох десятків солей та мінералів, що належать до системи К , + 2+ 2 Na , Mg // SO4 , СІ, Н2О, з подальшим переробленням одержаних лугів в цільові продукти, у . тому числі - в калімагнезію (шеніт) K2SO4 • MgSO4 6Н2О. Відомий спосіб розчинення полімінеральної хлоридно-сульфатної калійної руди розведеними сульфатними розчинами, в процесі якого більшість мінералів, що входять до складу руди, переходить в рідку фазу і відділяється від нерозчиненого залишку, який складається в основному з пісково-мулистих фракцій [1]. Недолік способу - використання для розчинення руди розведених сульфатних розчинів приводить до утворення надлишкового об'єму технологічних розчинів, що вимагає додаткових витрат на їх подальше перероблення. Відомий спосіб розчинення полімінеральної хлоридно-сульфатної калійної руди сульфатними розчинами під час перемішування і нагрівання з подальшим фільтруванням одержаної суспензії, в якому руду обробляють насиченим за натрій сульфатом розчином, узятим в кількості, достатній для еквівалентного обміну між йонами хлору, що містяться в руді, і сульфат-іонами [2]. Недолік способу - використання для розчинення руди сульфатного розчину на основі натрій сульфату приводить до утворення надлишкового об'єму технологічних розчинів, , що вимагає додаткових витрат на їх подальше перероблення. В основу корисної моделі поставлена задача розроблення способу розчинення полімінеральної хлоридно-сульфатної калійної руди сульфатним розчином, в якому використанням для розчинення руды сульфатного розчину на основі шеніту досягається зменшення об'єму технологічних розчинів, що утворюються. Поставлена задача вирішується тим, що в способі розчинення полімінеральної хлоридносульфатної калійної руди сульфатним розчином, узятим в кількості, достатньої для еквівалентного обміну між іонами хлору руди і сульфат-іонами розчину, в процесі змішування і нагрівання з подальшим фільтруванням утвореної суспензії для одержання хлоридносульфатного розсолу і осаду - сульфатного кеку, згідно з корисною моделлю сульфатний кек репульпують водою для витягання (регенерації) сульфатів, фільтрують та подальше розчинення руди в кожному наступному циклі ведуть одержаним регенерованим сульфатним розчином на основі шеніту. Технічний ефект застосування процесу вилуговування руди з використанням регенерованого сульфатного розчину на основі шеніту замість регенерованого сульфатного розчину на основі натрій сульфату знижує кількість технологічних розчинів, тому що збільшується їх розчинювальна здатність. Як наслідок, знижуються витрати на їх перероблення. Зіставлення процесів розчинення руди сульфатним розчином на основі натрій сульфату і сульфатним розчином на основі шеніту проведено за схемою, яка наведена (див. фіг.). Схема включає два етапи, які обведено пунктиром: розчинення руди і регенерація сульфатного розчину. Кожен етап у свою чергу складається з окремих операцій. Власне розчинення відбувається в процесі змішування руди з сульфатним розчином, що надходить з відділення регенерації. Процес розчинення - витягання розчинних мінералів з руди в рідку фазу супроводжується обмінною реакцією між іонами хлору, що надходять із руди, і сульфат-іонами, що містяться у оборотному сульфатному розчині: 22СI (Т) + SO4 (P) = СI (Р) + SO4 (T). (1) Це відомий ефект висолювання, внаслідок якого хлориди переходять з руди в рідку фазу, а еквівалентна кількість сульфатних солей випадає з розчину і приєднується до пісково-мулистої фракції і важкорозчинних калієвмісних мінералів, що не перейшли в розчин. Одержану суспензію розділяють фільтруванням. Фільтрат - хлоридно-сульфатний розсіл (ХСР) - виводять з процесу розчинення і передають на перероблення в цільові продукти; осад на фільтрі сульфатний кек (СК) - надходить на регенерацію сульфатів шляхом його репульпації сумішшю частини свіжої води, що вводиться ззовні, і промивної води, що утворюється на наступних стадіях. В процесі регенерації сульфати, що випали в осад в процесі розчинення руди, витягуються з кеку в рідку фазу; пісково-мулиста фракція і важкорозчинні мінерали залишаються в осаді. Після розділення цієї суспензії на фільтрі регенерований сульфатний розчин (РСР) направляють на розчинення нових порцій руди, осад - мулистий кек (МК) промивають на фільтрі свіжою водою, що залишилася, для відмивання від захоплених розчинних солей. Промивну воду (ПВ) повертають на регенерацію сульфатів, відмитий осад, який містить пісково-мулисту фракцію і важкорозчинні калієвмісні мінерали, виводять з процесу 1 UA 95089 U 5 10 15 20 25 30 35 розчинення у вигляді відвального кеку (ВК) на наступне перероблення у бехлоридні калійні добрива пролонгованої дії. Приклад конкретної реалізації. За описаною схемою проведено дві паралельні серії дослідів з розчинення руди, які розрізнялися лише тим, що для початкового пуску процесу у першій серії застосовували насичений розчин натрій сульфату, у другій серії - насичений розчин шеніту. Подальше розчинення руди в кожному наступному циклі вели регенерованим сульфатним розчином на основі натрій сульфату - в першій серії дослідів і регенерованим сульфатним розчином на основі шеніту - в другій серії. У іншому умови були ідентичними. В дослідах використовували розмолоту сильвіно-каїніто+ 2+ 2+ лангбейнітову руду (фракція 3 мм) такого йонного складу (% мас): К - 10,46; Mg - 4,40; Са + 20,48; Na - 13,91; SO4 - 24,61; СІ - 26,46; Н2О - 10,04; н.з. - 9,64. Норма кожного з розчинів становила 120 % від стехіометричної, розрахованої згідно з рівнянням (1). На регенерацію сульфатів в кожній серії брали також однаковий надлишок води з розрахунку по 1,3 мас. частини Н2О на 1 мас. частину руди. Основні реакторні процеси - вилуговування руди і регенерацію сульфатного розчину проводили в термостатованому реакторі з мішалкою. Тривалість вилуговування в кожному циклі становила 30 хв. за температури 70 °C. Процеси регенерації розчину і розділення суспензій на всіх стадіях вели за тієї же температури. Розділення суспензій здійснювали за допомогою лійки для гарячого фільтрування. В кожній серії дослідів після виходу процесу на стаціонарний режим, який настає через 5…6 циклів, визначали стандартними методами іонний склад та масу хлоридно-сульфатного розсолу і відвального кеку, а також масу всіх фільтратів і залишків на фільтрах. За результатами аналізів проведений розрахунок матеріальних балансів процесів сульфатного розчинення руди сульфатними розчинами на основі натрій сульфату (табл. 1), та сульфатними розчинами на основі шеніту (табл. 2). Розрахунки виконано на 100 т руди. У таблицях наведено маса і покомпонентний склад матеріальних потоків, що надходять і утворюються на кожному етапі технологічного переділення. Зіставлення балансів показує, що за однакових вихідних даних і всіх інших рівних умов маса і склад продуктів розчинення - хлоридно-сульфатного розсолу (ХСР) і відвального кеку, виведених з виробничого циклу, в обох варіантах практично однакові. У тій же час маса і склад внутрішніх технологічних потоків - регенерованих сульфатних розчинів, що йдуть на вилуговування руди, різні: кількість сульфатного розчину (РСР) на основі шеніту (189,2 т) приблизно на 20 % менша, ніж кількість сульфатному розчині на основі натрій сульфату (236,8 т). Відповідно зменшується кратність циркуляції між стадіями розчинення і регенерації і експлуатаційні витрати на перероблення технологічних розчинів, що утворюються в новому методі вилуговування руди сульфатними розчинами на основі шеніту. Таблиця 1 Маса та склад продуктів вилуговування полімінеральної руди оборотним розчином на основі натрій сульфату Найменування продукту Руда(Р) Маса, т 100,0 Регенерований сульфатний 236,8 розчин (РСР) 203,6 Хлоридно-сульфатний розсіл (ХСР) 133,2 Сульфатний кек (СК) Мулистий кек (МК) 38,8 Відвальний кек (ВК) 26,4 Промивна вода (ПВ) 62,4 Склад, + К 10,46 10,46 3,64 1,54 9,20 4,52 4,90 3,69 1,62 4,18 1,26 4,77 0,36 0,58 2+ Mg 4,40 4,40 1,82 0,77 3,84 1,89 2,38 1,79 0,74 1,91 0,56 2,12 0,18 0,29 2 2+ Са 0,48 0,48 0,48 0,36 0,48 1,24 0,48 1,82 + Na 13,91 13,91 19,70 8,32 13,56 6,66 20,04 15,05 2,22 5,70 0,36 1,33 1,86 2,98 T % CI 26,46 26,46 7,80 3,29 26,40 12,97 7,86 5,89 0,44 1,13 0,06 0,23 0,38 0,61 2 SO4 Н2О н.з. 24,61 10,04 9,64 24,61 10,04 9,64 42,22 161,62 17,83 68,25 19,08 131,52 9,36 64,60 47,74 40,16 9,64 35,84 30,14 7,24 10,02 13,64 9,64 25,85 35,15 24,84 5,52 8,52 9,64 20,95 32,27 36,51 4,50 55,12 7,21 88,33 UA 95089 U Таблиця 2 Маса та склад продуктів вилуговування полімінеральної руди оборотним розчином на основі шеніту Найменування продукту Руда(Р) Маса, т 100,0 Регенерований сульфатний 189,2 розчин (РСР) 205,0 Хлоридно-сульфатний розсіл (ХСР) 84,2 Сульфатний кек (СК) Мулистий кек (МК) Відвальний кек (ВК) 10 15 25,0 Промивна вода (ПВ) 5 28,6 53,6 Склад, + К 10,46 10,46 7,54 3,99 9,42 4,60 8,58 10,19 1,54 5,38 1,04 4,16 0,50 0,93 2+ Mg 4,40 4,40 3,72 1,97 3,84 1,87 4,28 5,08 0,82 2,87 0,56 2,24 0,26 0,49 2+ Са 0,48 0,48 0,48 0,57 0,48 1,68 0,48 1,92 + Na 13,91 13,91 5,35 2,83 13,88 6,77 5,38 6,39 0,29 1,01 0,03 0,12 0,26 0,49 T % CI 26,46 26,46 6,58 3,48 26,44 12,90 6,60 7,84 0,36 1,26 0,02 0,08 0,34 0,63 2 SO4 Н2О 24,61 10,04 24,61 10,04 26,27 139,74 13,89 73,84 19,96 131,46 9,74 64,12 30,92 18,32 36,72 21,76 6,39 9,08 22,34 31,75 4,65 8,58 18,60 34,32 1,74 50,50 3,25 94,21 н.з. 9,64 9,64 9,64 11,45 9,64 33,71 9,64 38,56 Отже, для двох варіантів розчинення полімінеральної руди маса і склад одержуваних продуктів розчинення - хлоридно-сульфатного розсолу і відвального кеку практично однакові, проте варіант шенітового розчинення краще, оскільки в ньому утворюється менша кількість внутрішніх технологічних потоків, в тому числі - оборотного регенерованого сульфатного розчину. Крім того, спрощується експлуатація виробництва завдяки виключенню привізної сировини - натрій сульфату і використанню для пуску і коригування процесу розчинення руди продукту її перероблення - шеніту, що одержується на місці [3]. Джерела інформації: 1. Позин М.Е. Технология минеральных солей / М.Е. Позин. - М: Госхимиздат, 1974.-т. 1.-С. 173-177. 2. А.с. 608762 СССР, МКл С 01 D 5/06. Способ растворения полиминеральной хлоридносульфатной калийной руды / О.Д. Лях, Л.В. Писарев, А.П. Рубель. (СССР). - № 2033803/23-26; заявл. 17.06.74; опубл. 30.05.78, Бюл. № 20. 3. Лунькова Ю.Н. Производство концентрированных калийных удобрений из полиминеральных руд / Ю.Н. Лунькова, Н.В. Хабер. - К.: Техника, 1980.-158 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Спосіб розчинення полімінеральної хлоридно-сульфатної калійної руди сульфатним розчином, що беруть в кількості, достатньої для еквівалентного обміну між іонами хлору руди і сульфатіонами розчину, в процесі змішування і нагрівання з подальшим фільтруванням утвореної суспензії для одержання хлоридно-сульфатного розсолу і осаду - сульфатного кеку, який відрізняється тим, що сульфатний кек репульпують водою для витягання (регенерації) сульфатів, фільтрують та подальше розчинення руди в кожному наступному циклі ведуть регенерованим сульфатним розчином на основі шеніту. 3 UA 95089 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 4