СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛИЯ И СУЛЬФАТА МАГНИЯ ИЗ КАРНАЛЛИТА И СУЛЬФАТА НАТРИЯ Российский патент 2021 года по МПК C05D1/00 C01D5/00 

Область изобретения

Данное изобретение относится к области удобрений, полученных из любого материала природного или искусственного происхождения, которые применяются для почв или тканей растений с целью снабжения одним или более питательными веществами растений, необходимыми для роста растений, более конкретно, к получению сульфата калия, который представляет собой ключевой ингредиент в промышленности по производству минеральных удобрений.

Уровень техники

Для нормального роста растениям необходимы питательные вещества (азот, калий, кальций, цинк, магний, железо, марганец и т.п.), которые, как правило, находятся в почве. Иногда, для достижения необходимого роста растений нужны удобрения, поскольку они ускоряют рост растений.

Этот рост растений достигают двумя путями, из которых традиционный представляет собой добавки, которые обеспечивают питательные вещества. Второй механизм, по которому функционируют некоторые удобрения, заключается в увеличении эффективности почвы посредством модификации ее водоудержания и аэрации. Удобрения, как правило, обеспечивают в разных пропорциях три основных макроэлемента:

Азот (N): рост листвы;

Фосфор (Р): развитие корнеплодов, цветков, семян, фруктов;

Калий (К): сильный рост стебля, движение воды в растениях, способствование цветению и плодоношению;

три второстепенных макроэлемента: кальций (Ca), магний (Mg) и сера (S);

микроэлементы: медь (Cu), железо (Fe), марганец (Mn), молибден (Mo), цинк (Zn), бор (B), и элементы эпизодической значимости - кремний (Si), кобальт (Co) и ванадий (V), плюс минеральные катализаторы.

Наиболее надежным и эффективным способом обеспечения доступности питательных веществ в соответствии с потребностями растений является контроль их высвобождения в почвенный раствор с использованием удобрений с медленным высвобождением или контролируемым высвобождением.

И удобрения с медленным высвобождением (УМВ), и удобрения с контролируемым высвобождением (УКВ) снабжают питательным веществами постепенно. Однако, удобрения с медленным высвобождением и удобрения с контролируемым высвобождением во многих отношениях отличаются: технологией, которая для них применяется, механизмом высвобождения, длительностью, факторами, контролирующими высвобождение, и многим другим.

Твердые удобрения включают гранулы, окатыши, кристаллы и порошки. Удобрения в виде окатышей представляют собой тип гранулированных удобрений, которые имеют практически сферическую форму, полученную путем отверждения свободно падающих капель в воздушной или жидкой среде. Большинство удобрений с контролируемым высвобождением (УКВ), применяемых в промышленных рассадниках, представляют собой удобрения в виде окатышей, покрытых серой или полимером. Данные продукты были разработаны для обеспечения медленного высвобождения питательных веществ в прикорневую зону в процессе развития сельскохозяйственных культур.

Среди различных удобрений наиболее широкое применений имеет сульфат калия. K₂SO₄ не содержит хлоридов, которые являются вредными для некоторых сельскохозяйственных культур. Сульфат калия является предпочтительным для таких сельскохозяйственных культур, как табак и некоторые фруктовые и овощные культуры. Сельскохозяйственные культуры, которые являются менее чувствительными, все же нуждаются в сульфате калия для оптимального роста в тех случаях, когда почва накапливает хлориды из воды для орошения.

Сущность изобретения

Согласно некоторым показательным вариантам реализации изобретения, предложен способ получения сульфата калия (СК) и сульфата калия-магния как продукта реакции между карналлитом (KClMgCl₂*6H₂O) и минералами, содержащим сульфат натрия.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ включает извлечение СК из минерала, содержащего сульфат, и карналлита и/или сильвинита.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ по данному изобретению включает этапы:

Растворение карналлита в воде для получения сильвинита и солевого раствора с высоким содержанием хлорида магния;

Добавление сульфата натрия в различных пропорциях в карналлит, например, при массовом соотношении карналлита к сульфату натрия 14:3, для получения смеси каинита/леонита, осадка KCL и NaCL и солевого раствора, содержащего MgCl₂, KCl, NaCl, например, в равновесии с твердой фазой;

Отделение NaCl от смеси, например, методом флотации; или

Получение осажденной смеси леонита с KCl;

Фильтрование леонита и промывание водой для получения чистой смеси леонита с KCl;

Добавление необходимого количества KCl в леонит с KCl, т.е., количества, достаточного для превращения леонита в K₂SO₄, например, при массовом отношении леонита к поташу 3,5:5;

Разложение леонита с KCL до СК в кристаллизаторе;

Отделение неочищенного СК, например, с помощью фильтрования и/или центрифугирования; и

Промывание СК водой до подходящей степени чистоты, например, 93-96 % K₂SO₄.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения конечный СК сушат и упаковывают согласно способам, известным в данном области техники.

Согласно некоторым показательным вариантам реализации изобретения способ включает выбор определенного соотношения вода/карналлит, например, отношения карналлита к воде 2,9:1,7 мас./об., что приводит к разложению карналлита и получению солевого раствора MgCl₂, насыщенного KCl.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения вода превращает карналлит в солевой раствор, содержащий MgCl₂, KCl и NaCl. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения минимальное количество воды растворяет все вышеуказанные соли.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ дополнительно включает реакцию между сульфат-анионом из сульфатного минерала, контактирующим с солевым раствором, что дает каинит, леонит и шенит.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ дополнительно включает реакцию между карналлитом и сульфатом натрия для получения смеси каинита/леонита, KCl и NaCl.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ включает дополнительное отделение NaCl от твердых веществ смеси, например, с помощью флотации.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ включает добавление воды, что приводит к разложению леонита до СК.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно некоторым показательным вариантам реализации изобретения, предложен способ получения сульфата калия (СК) и сульфата калия-магния как продукта реакции между карналлитом (KClMgCl₂*6H₂O) и минералами, содержащим сульфат натрия.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ применяется предпочтительно в соленых озерах и/или солевых растворах.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ включает извлечение СК из минерала, содержащего сульфат, и карналлита и/или сильвинита.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ по данному изобретению включает этапы:

Растворение карналлита в воде для получения сильвинита и солевого раствора с высоким содержанием хлорида магния;

Добавление сульфата натрия в различных пропорциях в карналлит для получения смеси каинита/леонита, осадка KCl и NaCl и солевого раствора, содержащего MgCl₂, KCl, NaCl, например, в равновесии с твердой фазой;

Отделение NaCl от смеси;

Получение осажденной смеси леонита с KCl, например, с помощью метода флотации,

Фильтрование леонита и промывание водой для получения чистой смеси леонита с KCl;

Добавление необходимого количества KCl в леонит с KCl;

Разложение леонита с KCl до СК в кристаллизаторе;

Отделение неочищенного СК, например, с помощью фильтрования и/или центрифугирования; и

Промывание СК водой до подходящей степени чистоты.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения конечный СК сушат и упаковывают согласно способам, известным в данном области техники.

Согласно некоторым показательным вариантам реализации изобретения способ включает выбор определенного соотношения вода/карналлит, что приводит к разложению карналлита и получению солевого раствора MgCl₂, насыщенного KCl. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ дополнительно включает реакцию между сульфат-анионом из сульфатного минерала, контактирующим с солевым раствором, что дает каинит, леонит и шенит.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ дополнительно включает реакцию между карналлитом и сульфатом натрия для получения смеси каинита/леонита, KCl и NaCl.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ включает дополнительное отделение NaCl от твердых веществ смеси, например, с помощью флотации.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения способ включает добавление воды, что приводит к разложению леонита до СК.

Согласно некоторым вариантам реализации изобретения разложение леонита до СК также проводится посредством добавления только воды, что дает СК и солевой раствор сульфата магния.

Согласно некоторым показательным вариантам реализации изобретения сульфат магния также получают из вышеуказанного солевого раствора.

Примеры

Пример 1

2000 г карналлита, содержащего 5 % NaCL и 5 % адсорбционной воды, при 35°С смешивают с 1200 г воды. Суспензию перемешивают в течение 1 часа. Добавляют 142 г Na2SO4, и перемешивание продолжают при 35°С в течение 120 минут. Полученную суспензию разделяют, и 490 г твердого вещества и солевой раствор отправляют на анализ.

Состав твердого вещества в % мас.:

NaCl 20,5 KCl 58,7 Каинит 20,8

Состав солевого раствора в моль/1000 моль H₂O:

Na₂Cl₂ 10,2 K₂Cl₂ 9,8 MgSO₄ 7,7 MgCl₂ 50,2

Пример 2

2000 г карналлита, содержащего 5 % NaCl и 5 % адсорбционной воды, при 35°С смешивают с 1200 г воды. Суспензию перемешивают в течение 1 часа. Добавляют 284 г Na₂SO₄, и перемешивание продолжают при 35°С в течение 120 минут. Полученную суспензию разделяют, и 608 г твердого вещества и солевой раствор отправляют на анализ.

Состав твердого вещества в % мас.:

NaCl 33,6 KCl 43,3 Леонит 23,1

Состав солевого раствора в моль/1000 моль H₂O:

Na₂Cl₂ 10,9 K₂Cl₂ 10,8 MgSO₄ 13,1 MgCl₂ 46,5

Пример 3

2000 г карналлита, содержащего 5 % NaCl и 5 % адсорбционной воды, при 35°С смешивают с 1200 г воды. Суспензию перемешивают в течение 1 часа. Добавляют 426 г Na₂SO₄, и перемешивание продолжают при 35°С в течение 120 минут. Полученную суспензию разделяют, и 811 г твердого вещества и солевой раствор отправляют на анализ.

Состав твердого вещества в % мас.:

NaCl 42,7 KCl 25,3 Леонит 32

Состав солевого раствора в моль/1000 моль H₂O:

Na₂Cl₂ 11,5 K₂Cl₂ 11,4 MgSO₄ 19,3 MgCl₂ 40,3

Пример 4

2000 г карналлита, содержащего 5 % NaCl и 5 % адсорбционной воды, при 35°С смешивают с 1200 г воды. Суспензию перемешивают в течение 1 часа. Добавляют 568 г Na₂SO₄, и перемешивание продолжают при 35°С в течение 120 минут. Полученную суспензию разделяют, и 811 г твердого вещества и солевой раствор отправляют на анализ.

Состав твердого вещества в % масс.:

NaCl 42,8 KCl 10 Леонит 47,2

Состав солевого раствора в моль/1000 моль H₂O:

Na₂Cl₂ 14,3 K₂Cl₂ 12,4 MgSO₄ 18,4 MgCl₂ 36,3

Пример 5

2778 г карналлита добавляют в 8580 г солевого раствора состава:

Na₂Cl₂ 21,6 K₂Cl₂ 10,57 MgSO₄ 14,91 MgCl₂ 23,16

Полученную суспензию перемешивают в течение 30 минут. Постепенно, в три этапа, добавляют 1440 г Na₂SO₄. После каждого этапа смесь перемешивают в течение 30 минут. Затем суспензию перемешивают в течение дополнительных 30 минут, а затем перекачивают непосредственно во флотационную камеру Denver D-10, и флотируют NaCl. В состав продукта входит 1367 г леонита и 248 г NaCl.

Пример 6

Способ, аналогичный примеру 5, применяют относительно смешивания 2778 г карналлита с солевым раствором, имеющим состав:

Na₂Cl₂ 21,6 K₂Cl₂ 10,57 MgSO₄ 14,91 MgCl₂ 23,16

Полученный конечный продукт содержит: 1351 г леонита и 297,4 г NaCl.

Хотя данное изобретение описано посредством некоторых определенных примеров, возможно множество модификаций и вариаций. Следовательно, понятно, что в пределах объема прилагаемой формулы изобретения изобретение может быть реализовано иначе, чем это конкретно описано.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения сульфата калия (СК), пригодного в качестве минерального удобрения, характеризуется тем, что включает: растворение карналлита, содержащего 5% NaCl, в воде для получения сильвинита и солевого раствора, содержащего хлорид магния; добавление сульфата натрия в карналлит для получения смеси каинита или леонита, осадка KCl и NaCl и солевого раствора, содержащего MgCl₂, KCl, NaCl; отделение NaCl от смеси; получение осажденной смеси каинита или леонита с KCl; фильтрование указанной смеси каинита или леонита с KCl и промывание водой для получения чистой смеси каинита или леонита с KCl; дополнительное добавление KCl в смесь каинита или леонита с KCl с последующим разложением указанной смеси каинита или леонита с KCl до СК. Изобретение позволяет получить безвредное удобрение – сульфат калия. 6 з.п. ф-лы, 6 пр.

1. Способ получения сульфата калия (СК), пригодного в качестве минерального удобрения, характеризующийся тем, что включает:

растворение карналлита, содержащего 5% NaCl, в воде для получения сильвинита и солевого раствора, содержащего хлорид магния;

добавление сульфата натрия в карналлит для получения смеси каинита или леонита, осадка KCl и NaCl и солевого раствора, содержащего MgCl₂, KCl, NaCl;

отделение NaCl от смеси;

получение осажденной смеси каинита или леонита с KCl;

фильтрование указанной смеси каинита или леонита с KCl и промывание водой для получения чистой смеси каинита или леонита с KCl;

дополнительное добавление KCl в смесь каинита или леонита с KCl с последующим разложением указанной смеси каинита или леонита с KCl до СК.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что СК отделяют от указанной смеси с помощью способа, выбранного из группы, включающей фильтрование и центрифугирование.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что СК дополнительно промывают водой для достижения чистоты 93-96%.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что указанный СК дополнительно сушат и упаковывают.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сульфат натрия добавляют в карналлит в таком количестве, чтобы получить каинит или леонит.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную осажденную смесь каинита или леонита и KCl получают с помощью метода флотации.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный каинит или леонит с KCl разлагают до СК в кристаллизаторе.