СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДА КАЛИЯ РЕАКТИВНОЙ ЧИСТОТЫ Российский патент 1998 года по МПК C01D3/08 

Изобретение относится к технологии получения реактивов и позволяет снизить содержание примеси натрия в продукте.

Известен способ получения технического хлорида калия из флотоконцентрата KCl, включающий предварительно выщелачивание иона натрия из флотоконцентрата слабым раствором KCl или аспирационной водой от пылегазоулавливающей установки, фильтрацию флотоконцентрата и его растворение при температуре 95^oC в оборотном маточном растворе, кристаллизацию, сгущение осадка и возврат осветленного маточного раствора на стадию растворения, центрифугирование, промывку продукта и его сушку [1].

Недостатками способа являются низкое содержание основного вещества в продукте (≤98% KCl), повышенное содержание примеси натрия (≥0,55%), что исключает возможность использования такого продукта в качестве реактива.

Известен также способ получения хлорида калия реактивной чистоты путем растворения в воде технического хлорида калия при температуре 80^oC с последующим химическим осаждением хлоридом бария из раствора примесей ионов SO-24

, осаждением карбонатом калия избытка ионов бария и тяжелых металлов, осветлением раствора от твердых примесей, фильтрацией насыщенного раствора, кристаллизацией хлорида калия, фильтрацией и промывкой осадка хлорида калия и последующей сушкой продукта [2],
Недостатком способа является повышенное содержание примеси натрия в продукте (≥0,20%), что не отвечает требованиям мировых стандартов, в соответствии с которыми содержание иона натрия не должно превышать 0,005%.

Целью изобретения является повышение качества продукта за счет снижения примеси натрия в продукте.

Цель достигается тем, что по способу получения хлорида калия реактивной чистоты, включающему растворение при повышенных температурах сырья хлорида калия в воде, осветление и фильтрацию насыщенного раствора, кристаллизацию, фильтрацию и промывку продукта, на стадию кристаллизации хлорида калия подают насыщенный раствор, содержащий не более 0,16% иона натрия, причем для поддержания концентрации натрия в насыщенном растворе менее 0,16% исходное сырье KCl выщелачивают отработанным раствором, отводимым со стадий сгущения и промывки кристаллизата и фильтруют до остаточного содержания натрия в осадке не более 0,5%.

Существенным отличительным признаком заявляемого объекта по сравнению с прототипом является подача на стадию кристаллизации KCl насыщенного раствора, содержащего не более 0,16% иона натрия, что достигается за счет предварительного выщелачивания и фильтрации сырья - хлористого калия до остаточного содержания натрия в осадке не более 0,5%.

Ранее такой признак не был известен для достижения цели повышения качества продукта и не использовался в технологии получения хлорида калия реактивной чистоты. Лимитируемая величина концентрации натрия менее 0,16% в насыщенном растворе хлорида калия является пороговым значением, установленным экспериментально, которое нельзя было предугадать заранее. При содержании натрия в насыщенном растворе хлористого калия более 0,16% кристаллизация хлорида калия сопровождается захватом примеси натрия внутрь кристаллов хлорида калия, что ведет к ухудшению качества продукта и невозможности его отмывки от натрия на последующих стадиях. При содержании натрия в насыщенном растворе хлорида калия не более 0,16% захват ионов натрия внутрь кристаллов хлорида калия не происходит и кристаллизуемый осадок хлорида калия легко отмывается от примеси натрия, сорбированной на поверхности кристаллов хлорида калия.

Из вышеизложенного следует, что указанный отличительный признак имеет новизну и соответствует критерию "существенные отличия".

Способ получения хлорида калия реактивной чистоты осуществляют согласно примеру 1.

Пример 1. В качестве исходного сырья для получения хлорида калия реактивной чистоты используют 2,3 т/ч галургического хлорида калия, содержащего (массовая доля, %) KCl - 98,37; Na - 0,55; нерастворимый осадок - 0,10; амины - 0,015. Сырье - хлорид калия выщелачивают в течение 20 мин отработанным раствором хлорида калия, отводимым со стадий сгущения и промывки кристаллизата - хлорида калия. Отработанный раствор содержит (массовая доля. %) KCl - 25,5; Na - 0,16; MgCl₂ - 0,07; CaCl₂ - 0,06; H₂O - остальное и подается в соотношении к сырью 2:1. Затем пульпу фильтруют, получая кек хлористого калия с влажностью 6% и содержанием натрия 0,28%. Фильтрат (4,46 т/ч) выводят из процесса (для утилизации этого раствора его подают в технологический цикл соседнего производства флотационного хлорида калия на стадию промывки осадка хлорида калия на центрифугах). Кек хлорида калия растворяют в 4,3 м³ воды при 108^oC. Далее раствор осветляют в течение 1 ч в отстойнике от примесей нерастворимого остатка и фильтруют. Горячий (85^oC) насыщенный раствор хлорида калия в количестве 6,55 т/ч подают в шестиступенчатую вакуум-кристаллизационную установку на кристаллизацию хлорида калия. Насыщенный раствор хлорида калия содержит (массовая доля, %) KCl - 33,9; Na - 0,10; MgCl₂ - 0,069; CaCl₂ - 0,045; амины - следы; H₂O - остальное. Вакуум-кристаллизацию проводят до конечной температуры охлаждения раствора 30^oC. При этом получают 0,92 т/ч кристаллизата - KCl, который сгущают в сгустителе до соотношения фаз Ж:Т 1:1 и подают на центрифугу. На центрифуге осадок хлорида калия промывают холодным конденсатом (2-15^oC), подаваемым с расходом 0,50 м³/ч. Фугат центрифуг и осветленный раствор хлорида калия со стадии сгущения в виде отработанного раствора с расходом 4,6 м³/ч подают в голову процесса на выщелачивание натрия из исходного сырья, а отфугованный осадок хлорида калия сушат во вращающейся барабанной печи до остаточной влажности 0,5%. При этом получают 0,74 т/ч продукта - хлорида калия, содержащего в пересчете на сухое вещество (массовая доля, %) KCl - 99,99; Na - 0,0003; Ca - 0,0008; Mg - 0,0002; Fe - 0,0001; SO₄ - 0,001; NO₃ - 0,001; нерастворимый остаток - 0,002; тяжелые металлы - 0,0003. Такой продукт соответствует мировым стандартам на реактивный хлорид калия.

Другие примеры осуществления способа получения хлорида калия реактивной чистоты по заявляемому способу и прототипу приведены в таблице. Как видно из таблицы (примеры 2-3), при массовой доле натрия в кристаллизуемом растворе ≤0,16% (что достигается за счет предварительного выщелачивания натрия из сырья и фильтрации до остаточного содержания натрия в осадке 0,50%) содержание натрия в продукте не превышает 0,0021%, что ниже регламентируемой нормы по примеси натрия, равной 0,005%.

В примере 4 отражены результаты получения продукта по описанному примеру 1, но без предварительного выщелачивания натрия из сырья и при концентрации натрия в кристаллизуемом растворе 0,19%. Такой режим осуществляется в прототипе (при использовании в качестве растворителя воды). При этом получаемый продукт содержит почти в 4 раза больше примеси натрия. Содержание основного вещества существенно ниже (99,82 против 99,95%) по сравнению с примером 3.

Хлорид калия реактивной чистоты получают растворением исходного хлорида калия в воде при повышенной температуре, фильтрацией полученного насыщенного раствора, в котором поддерживают содержание иона натрия не более 0,16%, кристаллизацией продукта, фильтрацией и промывкой кристаллизата. Исходный хлорид калия перед растворением выщелачивают отработанным раствором, полученным после промывки кристаллизата, до остаточного содержания иона натрия в исходном продукте не более 0,5%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения хлорида калия реактивной чистоты, включающий растворение исходного хлорида калия в воде при повышенной температуре, осветление и фильтрацию насыщенного раствора, кристаллизацию, фильтрацию и промывку кристаллизата, отличающийся тем, что в насыщенном растворе, поступающем на кристаллизацию, поддерживают содержание иона натрия не более 0,16%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный хлорид калия перед растворением выщелачивают отработанным раствором, полученным после промывки кристаллизата, до остаточного содержания иона натрия в исходном продукте не более 0,5%.