СПОСОБ ОКРАШИВАНИЯ ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ Российский патент 2011 года по МПК C01D3/04 

Изобретение относится к технике окрашивания белого галургического хлористого калия с получением продукта с окраской, характерной для флотационного хлористого калия.

В галургическом хлористом калии, имеющем белый цвет и получаемом методом растворения-кристаллизации, содержание основного вещества достигает 99%, однако в развивающихся странах привыкли применять менее качественный (~95% КСl) продукт красно-бурого цвета, получаемый методом флотации и содержащий токсичные флотореагенты. Поэтому производители галургического хлористого калия часть продукции, поставляемой на экспорт, подвергают окрашиванию.

Известен способ окрашивания галургического хлористого калия путем обработки его смешиванием с натуральным или синтетическим пигментом - см. заявку Японии №61-141692, База данных WPIL on Questel Неделя 8632 А №86-208837, кл. A 97JP, реферат SU 784753, 30.11.1980. Беленький Е.Ф., Рискин И.В., Химия и технология пигментов - Л., Химия, 1979. По предлагаемому способу пигменты вводят в виде водного раствора, затем смесь гранулируют и сушат. Количество пигмента 0,001-3,000 весовой части на 100 весовых частей удобрения.

Недостатком способа является неоднородность окрашивания целевого продукта и его склонность к слеживаемости, особенно при реализации негранулированного кристаллического хлористого калия.

Известен способ окрашивания флотационного хлористого калия, включающий обработку флотационного хлористого калия суспензией железоокисного пигмента в водном растворе связующей добавки и последующую сушку, при этом обработку продукта проводят во влажном материале до сушки, причем в качестве связующей добавки используют кальцинированную соду в количестве 300-1000 г на 1 т КСl, а расход пигмента составляет 2000-4000 г на 1 т КСl - см. патент РФ №2213695, кл. СO1Д 3/04, G05Д 1/02 публ. 10.10.2003, Бюл. №28.

Недостатком способа является неоднородность окрашивания галургического белого хлористого калия даже при расходе 4000 г пигмента на 1 т КСl.

Известен способ окрашивания хлористого калия в красно-бурый цвет, включающий обработку белого галургического хлористого калия суспензией пигмента, основой которого являются оксиды железа, в водном растворе полиоксигликоля при расходе пигмента 100-3000 г на 1 т хлористого калия и полиоксигликоля 300-5000 г на 1 т хлористого калия, при этом в качестве полиоксигликолей используют диэтиленгликоль, триэтиленгликоль или их смесь, или смесь гликолей, или полипропиленгликоль, или глицерины - см. патент РФ №2145950, кл. С05Д 1/00, С01Д 3/04, от 29.04.1998, публ. Бюл. №6 от 27.02.2000 - прототип.

Недостатком известного способа является неоднородность окрашивания целевого продукта из-за склонности суспензии пигмента к расслоению и неравномерности распределения пигмента на крупных и мелких классах частиц целевого продукта.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение однородности распределения красящего пигмента на частицах галургического хлористого калия с одновременным улучшением его физико-механических свойств.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от известного способа по предлагаемому способу в качестве водного раствора используют концентрированный раствор хлористого калия, содержащий в суспензии наряду с пигментом мелкодисперсный хлористый калий, а обработку хлористого калия ведут в процессе его обезвоживания.

Содержание мелкодисперсного хлористого калия в суспензии составляет 10-50% от веса раствора хлористого калия.

Обезвоживание хлористого калия включает сушку влажного концентрата либо охлаждение высушенного продукта, при этом в суспензию могут быть поданы известные кондиционирующие добавки, улучшающие потребительские свойства целевого продукта.

Сущность способа как технического решения заключается в следующем. В отличие от известного способа, включающего обработку галургического белого хлористого калия в красно-бурый цвет суспензией пигмента, основой которого являются оксиды железа, в водном растворе при расходе пигмента 100-3000 г на 1 т хлористого калия по предлагаемому способу в качестве водного раствора используют концентрированный раствор хлористого калия, в который наряду с пигментом подают мелкодисперсный хлористый калий в количестве 10-50% от веса раствора хлористого калия.

Плотность красящего пигмента составляет 5100 кг/м³, плотность насыщенного раствора хлористого калия при 25°С - 1230 кг/м³, плотность хлористого калия - 1990 кг/м³. Таким образом, плотность суспензии хлористого калия в насыщенном растворе КСl при максимальном содержании КСl в твердой фазе 50% составляет 1610 кг/м³, что исключает опасность расслоения суспензии, так как разница в плотности пигмента и суспензии хлористого калия снижена, по сравнению с известным способом, где плотность жидкой фазы близка к 1000 кг/м³. Суспензия мелкодисперсного хлористого калия не расслаивается, так как твердая фаза находится в зоне стесненного осаждения КСl, что не позволяет осаждаться и красящему пигменту.

При увеличении содержания твердого КСl в суспензии более 50% снижается текучесть суспензии, а при снижении менее 10% наблюдается ее расслоение, особенно при добавлении малых расходов пигмента. В качестве раствора хлористого калия могут быть использованы растворы с доочистки сушильного отделения, а в качестве мелкодисперсного хлористого калия - циклонная пыль, которая не является кондиционным целевым продуктом.

Расход суспензии хлористого калия для приготовления суспензии пигмента обычно составляет 1-5 т на 100 т целевого продукта, но при необходимости утилизации циклонной пыли расход суспензии КСl может быть увеличен.

На действующих галургических калийных фабриках концентрат хлористого калия имеет влажность 3-4% и поступает на сушку, как правило, в аппараты «кипящего слоя» (КС). Высушенный продукт с влажностью 0,1-0,3% охлаждается в аналогичных аппаратах без подогрева.

По предлагаемому способу суспензию пигмента и твердого хлористого калия в его насыщенном растворе распыляют через форсунки, например пневматические, в «кипящем слое» сушильного аппарата. Концентрат и суспензия обезвоживаются, и пигмент равномерно распределяется на частицах галургического хлористого калия. При этом устраняются дефекты частиц (трещины, сколы, острые углы) продукта, пигмент покрывает кристаллы ровным слоем, а пленка высушенного раствора хлористого калия, имеющая сродство с обрабатываемым продуктом, прочно закрепляет частицы пигмента и твердого хлористого калия на поверхности хлористого калия.

Если суспензию пигмента подают при охлаждении галургического хлористого калия, то ее расход ограничен возможностью испарения воды за счет охлаждения целевого продукта и нормативными документами на содержание воды в готовом продукте.

По предлагаемому способу в суспензию могут быть поданы известные кондиционирующие добавки, улучшающие потребительские свойства целевого продукта: ферроцианиды щелочных металлов, щелочные реагенты, амины, гликоли и др.

Добавка вводится в соответствии с нормативными документами, например СТО СПЭКС-001-98 «Калий хлористый, марки «Н».

Благодаря окрашиванию галургического хлористого калия белого цвета в красно-бурый цвет по предлагаемому способу улучшаются его физико-механические свойства: окрашиваемость по всему спектру частиц продукта, его рассыпчатость и др. показатели.

В таблице приведены сравнительные данные по окрашиванию белого галургического хлористого калия по предлагаемому способу в сравнении с прототипом, при этом показатели определяли по методикам прототипа.

№№ пп Расход пигмента Вид носителя пигмента Показатели качества Окрашиваемость, баллы Степень рассыпчатости, %     Прототип     1 3000 Триэтиленгликоль 5 92 2 1500 Триэтиленгликоль 4 90     Предлагаемый способ     3 1500 Раствор КСl
25% тв. КСl 4 96 4 3000 Раствор КСl
25% тв. КСl 5 97 5 1500 Раствор КСl
50% тв. КСl 5 99

В качестве антислеживателя подали в суспензию по п. 5 ферроцианид калия в количестве 50 г/т КСl и соду - 160 г/т КСl.

Таким образом, решается задача предлагаемого изобретения - повышение однородности распределения красящего пигмента и улучшение его физико-механических свойств. Предлагаемый способ может быть рекомендован и для доокраски флотационного хлористого калия.

Способ осуществляют следующим образом.

В аппарате с перемешивающим устройством приготавливают суспензию галургического мелкодисперсного хлористого калия (фракции менее 1 мм) в насыщенном растворе хлористого калия с содержанием в суспензии 10-50% твердого хлористого калия. Для приготовления раствора КСl берут воду, нагретый конденсат либо водные растворы КСl со стадии пылегазоочистки отделения сушки хлористого калия, а также влажный концентрат либо циклонную пыль из отделения сушки хлористого калия - некондиционный продукт.

В полученную суспензию подают красный железоокисный пигмент из расчета 10-300 кг на 5 т суспензии КСl, однако расход суспензии может быть сокращен до 1 т, особенно при снижении содержания в ней твердого КСl до 10%, или увеличен - в зависимости от количества циклонной пыли и необходимости ее утилизации.

Полученную суспензию через распылительные, например, пневматические форсунки подают в поток галургического хлористого калия в сушильный аппарат, например в «кипящий слой» аппарата «КС», из расчета 10-300 кг пигмента на 100 т обезвоженного хлористого калия, где происходит обезвоживание концентрата и суспензии хлористого калия с окрашиванием его в красно-бурый цвет.

В суспензию могут быть также поданы кондиционирующие добавки, улучшающие потребительские свойства продукта, а суспензию можно подать не в сушильный аппарат «КС», а в охлаждающий аппарат, где вместо теплоносителя используют воздух. В последнем случае расход суспензии хлористого калия перед подачей в него пигмента сокращают до 1 т, а содержание твердого хлористого калия в суспензии - до 10%.

Примеры осуществления способа

Пример 1

Для приготовления 5 т суспензии хлористого калия с содержанием 25% твердого хлористого калия взяли 2,7 т конденсата и 2,3 т циклонной пыли из сушильного отделения. В полученную суспензию при непрерывном перемешивании добавили 0,30 т красного железоокисного пигмента и красящую суспензию непрерывно через пневматические форсунки подали в «кипящий слой» аппарата «КС», куда одновременно подали 106,4 т влажного концентрата с содержанием Н₂О 4%. Получили ~102 т окрашенного целевого продукта, имеющего по интенсивности окраски 5 баллов и степень рассыпчатости 98%.

Определение показателей проводили в соответствии с прототипом.

Пример 2

Процесс осуществляли в соответствии с примером 1 в охлаждающем аппарате, но для приготовления суспензии хлористого калия взяли 0,54 т конденсата, 0,46 т мелкозернистого хлористого калия фракции -1 мм, а также 5 кг ферроцианида калия и 16 кг соды. Получили ~107 т готового окрашенного продукта, имеющего по интенсивности окраски 5 баллов и степень рассыпчатости 99%.

Изобретение может быть использовано для окрашивания галургического белого хлористого хлористого калия с получением продукта, имеющего окраску, характерную для флотационного хлористого калия. Способ окрашивания хлористого калия в красно-бурый цвет включает его обработку суспензией пигмента в водном растворе при расходе пигмента 100-3000 г на 1 т хлористого калия. Основой пигмента являются оксиды железа. В суспензии наряду с пигментом содержится мелкодисперсный хлористый калий в количестве 10-50 % от веса раствора хлористого калия. В качестве водного раствора используют концентрированный раствор хлористого калия. Обработку хлористого калия ведут в процессе его обезвоживания. Изобретение позволяет повысить однородность распределения красящего пигмента на частицах галургического хлористого калия и улучшить его физико-механические свойства. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ окрашивания галургического белого хлористого калия в красно-бурый цвет, включающий обработку его суспензией пигмента, основой которого являются оксиды железа, в водном растворе при расходе пигмента 100-3000 г на 1 т хлористого калия, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют концентрированный раствор хлористого калия, содержащий в суспензии наряду с пигментом мелкодисперсный хлористый калий, а обработку хлористого калия ведут в процессе его обезвоживания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание мелкодисперсного хлористого калия в суспензии составляет 10-50 % от веса раствора хлористого калия.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезвоживание хлористого калия включает сушку влажного концентрата либо охлаждение высушенного продукта.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обезвоживании хлористого калия в суспензию подают кондиционирующие добавки.