СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ ИЗ СИЛЬВИНИТОВОЙ РУДЫ Российский патент 2022 года по МПК C01D3/08 C01D3/24 C22B26/10 

Изобретение относится к технике получения хлористого калия по галургической технологии методом растворения сильвинитовой руды и кристаллизации КС1 и может использоваться в химической промышленности для улучшения товарных характеристик продукта.

Известен способ получения агломерированного хлорида калия (патент RU №2554178), включающий смешивание жидкой (Ж) и твердой (Т) фаз с образованием суспензии, нагрев, охлаждение суспензии, отделение кристаллического агломерированного хлорида калия от жидкой фазы и сушку. В качестве твердой фазы суспензии используют циклонную пыль флотационного хлорида калия, в качестве жидкой фазы - водный раствор хлорида калия со степенью насыщения 80-100%, соотношение Ж/Т поддерживают в интервале 2-3, нагрев суспензии осуществляют до температуры ее кипения, затем при перемешивании суспензии выдерживают указанную температуру в течение 12-15 минут, а в процессе нагрева и выдержки суспензию обрабатывают «острым» паром, причем последующее охлаждение суспензии проводят со скоростью (2-3)°C в минуту.

Недостатком способа является невозможность его применения для галургической технологии получения хлористого калия из сильвинитовой руды, поскольку основная идея способа заключается в отгонке острым паром аминов, находящихся в циклонной пыли флотационного КС1, которая в галургической технологии отсутствует.

Известен также способ получения хлористого калия (патент RU №2556939), согласно которому некондиционные продукты флотационного производства хлористого калия из сильвинитовых руд, содержащие хлористый калий, растворяют в нагретом растворе, в качестве которого используют рассол со шламохранилищ флотофабрик, шахтный рассол, избыточные щелоки флотофабрик, с осветлением слива растворителей от глинисто-солевого шлама и упариванием раствора на противоточной выпарной установке с получением суспензии, жидкая фаза которой насыщена хлористым калием и хлористым натрием при температуре ее кипения, суспензию сгущают с подачей жидкой фазы на кристаллизацию целевого продукта под вакуумом из осветленного раствора с отделением кристаллизата от маточного раствора, маточный раствор нагревают и упаривают совместно с осветленным сливом растворителей, а сгущенный глинисто-солевой шлам сбрасывают. При этом в качестве некондиционных продуктов флотационного производства, содержащих хлористый калий, используют циклонную пыль, сгущенные фугаты центрифуг, шламовый продукт с перечистных операций, мелкие классы руды.

Недостатком способа являются повышенные затраты на производство, вызванные полным растворением некондиционного продукта и последующими операциями вакуум-кристаллизации, отделения кристаллизата от маточного раствора.

Известен также способ получения хлористого калия из сильвинита (патент RU №2493100), включающий растворение сильвинита, кристаллизацию целевого продукта из раствора в многоступенчатых вакуум-кристаллизаторах, выделение кристаллизата, сушку, обеспыливание, растворение мелких фракций со стадии сушки в нагретой воде с получением суспензии с отношением жидкого к твердому Ж:Т=1,0-5,0 и подачу ее на кристаллизацию. Сушку с обеспыливанием всего целевого продукта ведут при температуре 100-140°С, мелкокристаллический хлористый калий, полученный при обеспыливании, смешивают с водой, нагретой до температуры 45-65°С с получением суспензии с минимальным Ж:Т, обеспечивающим ее транспортировку по трубопроводу в первые корпуса вакуум-кристаллизационной установки (ВКУ), а конденсат с поверхностных теплообменников ВКУ распределяют по корпусам пропорционально перепаду температур между ними, при этом расход воды на приготовление суспензии и в корпуса ВКУ равен расходу воды, необходимому для предотвращения кристаллизации хлористого натрия при вакуум-кристаллизации целевого продукта. При этом в качестве нагретой воды используют конденсат, стоки с газоочистки при сушке целевого продукта, воду из системы оборотного водоснабжения.

Недостатком способа являются повышенные затраты на производство, вызванные полным растворением некондиционного продукта и последующими операциями вакуум-кристаллизации, отделения кристаллизата от маточного раствора.

Известен также способ получения хлористого калия (патент RU №2114784), включающий растворение мелкодисперсного некондиционного хлористого калия в воде с последующей подачей раствора в технологический цикл. Воду на растворение берут в количестве 0,3 - 1,0 мас.ч. на 1 мас.ч. мелкодисперсного хлористого калия, полученную суспензию разделяют сгущением или фильтрацией, из твердой фазы добавлением воды приготавливают суспензию и подвергают ее сушке в аппарате кипящего слоя при 110-135°С с получением целевого продукта. При этом в качестве мелкодисперсного некондиционного хлористого калия используют циклонную пыль галургических или флотационных фабрик, мелкокристаллический продукт, полученный мокрой или сухой классификацией, взятые раздельно или в смеси в любом соотношении компонентов, а воду на растворение берут совместно с частью раствора, полученного после разделения суспензии.

Недостатком способа являются повышенные затраты на производство, вызванные полным растворением некондиционного продукта и последующими операциями вакуум-кристаллизации, отделения кристаллизата от маточного раствора.

В качестве наиболее близкого аналога заявленного изобретения принят способ получения хлористого калия из сильвинитовой руды, раскрытый в патентном источнике информации (SU 1125191 A1, C01D 3/04, опубл. 23.11.1984), включающий измельчение, растворение руды с получением насыщенного раствора, который подвергают кристаллизации в многоступенчатых вакуум-кристаллизаторах с последующим сгущением и выделением кристаллизата, и сушке получаемого продукта - хлористого калия.

Недостатком способа является невысокое содержание КС1 в продукте и повышенное содержание примеси NaCl и мелкой фракции -0,100 мм.

Задача изобретения - получение более высококачественного хлористого калия при невысоких затратах на его производство.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе получения хлористого калия из сильвинитовой руды, включающем измельчение, растворение руды с получением насыщенного раствора, который подвергают кристаллизации в многоступенчатых вакуум-кристаллизаторах с последующим сгущением и выделением кристаллизата, после чего полученный хлористый калий подвергают сушке, согласно изрбретению после сгущения кристаллизата в пульпу вводят острый ненасыщенный пар с температурой не менее 200°С и расходом не менее 8 кг/т сгущенной пульпы.

Введение острого ненасыщенного пара с температурой не менее 200°С и расходом не менее 8 кг/т сгущенной пульпы способствует протеканию процесса растворения мелких фракций и увеличению размеров крупных фракций хлористого калия, что улучшает гранулометрический состав галургического хлористого калия за счет снижения содержания пылевидных фракций класса -0,100 мм и повышает содержание КС1 в хлористом калии.

Примеры осуществления способа в промышленных условиях:

Пример 1. Получение хлористого калия, содержащего 95% основного вещества по заявляемому способу.

Сильвинитовую руду, содержащую 26,0 масс.% хлористого калия, подавали на растворение с расходом 617 т/час, с получением насыщенного раствора по хлоридам калия и натрия при температуре 125°С. Насыщенный щелок подвергали кристаллизации в 14-ти ступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с последующим сгущением суспензии до массового соотношения фаз жидкость/твердое равном 1,2 с температурой 26°С. В сгущенную суспензию подавали острый пар в количестве 8 кг/т сгущенной пульпы с температурой 200°С при давлении 3,95 кгс/см². После обработки острым паром суспензия подвергалась фильтрации на центрифугах и вакуум-фильтрах без промывки осадка водой. Далее хлористый калий подвергался сушке в печах кипящего слоя. Хлористый калий после сушки содержал в своем составе 97,8% масс.KCl вещества и 2,0 масс.% примеси NaCl, не содержал мелкую фракцию -0,100 мм. См. таблицу.

Пример 2. Получение хлористого калия, содержащего 95% основного вещества по существующей технологии без обработки паром.

Сильвинитовую руду, содержащую 25,3 масс.% хлористого калия, подавали на растворение с расходом 657 т/час, с получением насыщенного раствора по хлоридам калия и натрия при температуре 125°С. Насыщенный щелок подвергали кристаллизации в 14-ти ступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с последующим сгущением суспензии до массового соотношения фаз жидкость/твердое равном 1,0 с температурой 24°С. Сгущенная суспензия подвергалась фильтрации на центрифугах и вакуум-фильтрах без промывки осадка водой. Далее хлористый калий подвергался сушке в печах кипящего слоя. Хлористый калий после сушки содержал в своем составе 96,5% масс.KCl и 3,1 масс.% NaCl, не содержал мелкую фракцию -0,100 мм. См. таблицу.

Пример 3. Получение хлористого калия, содержащего 95% основного вещества с обработкой паром с пониженным расходом.

Сильвинитовую руду, содержащую 26,0 масс.% хлориcтого калия, подавали на растворение с расходом 618 т/час, с получением насыщенного раствора по хлоридам калия и натрия при температуре 125°С. Насыщенный щелок подвергали кристаллизации в 14-ти ступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с последующим сгущением суспензии до массового соотношения фаз жидкость/твердое равном 1,2 с температурой 25°С. В сгущенную суспензию подавали острый пар в количестве 4,1 кг/т сгущенной пульпы с температурой 200°С при давлении 3,95 кгс/см². После обработки острым паром суспензия подвергалась фильтрации на центрифугах и вакуум-фильтрах без промывки осадка водой. Далее хлористый калий подвергался сушке в печах кипящего слоя. Хлористый калий после сушки содержал в своем составе 96,5% масс.KCl и 3,0 масс.% примеси NaCl, не содержал мелкую фракцию -0,100 мм. См. таблицу.

Пример 4. Получение хлористого калия, содержащего 98% основного вещества по заявляемому способу.

Сильвинитовую руду, содержащую 26,1 масс.% хлориcтого калия, подавали на растворение с расходом 663 т/час, с получением насыщенного раствора по хлоридам калия и натрия при температуре 125°С. Насыщенный щелок подвергали кристаллизации в 14-ти ступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с последующим сгущением суспензии до массового соотношения фаз жидкость/твердое равном 1,3 с температурой 26°С. В сгущенную суспензию подавали острый пар в количестве 8 кг/т сгущенной пульпы с температурой 200°С при давлении 3,95 кгс/см². После обработки острым паром суспензия подвергалась фильтрации на центрифугах и вакуум-фильтрах с промывкой осадка водой с расходом 26,7 м³/час, в результате чего был получен концентрат хлористого калия с влажностью 6,7% масс. Далее концентрат КС1 подвергался сушке в печах кипящего слоя. Хлористый калий после сушки содержал в своем составе 98,6% основного вещества КС1, 1,2 масс.% хлорида натрия и пылевидные фракции с размером менее 0,100 мм в количестве 8,6 масс.%. См. таблицу.

Пример 5. Получение хлористого калия, содержащего 98% основного вещества по существующей технологии.

Сильвинитовую руду, содержащую 25,2 масс.% хлористого калия, подавали на растворение с расходом 625 т/час, с получением насыщенного раствора по хлоридам калия и натрия при температуре 125°С. Насыщенный щелок подвергали кристаллизации в 14-ти ступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с последующим сгущением суспензии до массового соотношения фаз жидкость/твердое равном 1,3 с температурой 20°С. Сгущенная суспензия КС1 подвергалась фильтрации на центрифугах и вакуум-фильтрах с промывкой осадка водой с расходом 26,7 м³/час, в результате чего был получен концентрат КС1 с влажностью 6,8% масс. Далее концентрат хлористого калия подвергался сушке в печах кипящего слоя. Хлористый калий после сушки содержал в своем составе основного вещества КС1 -98,3% масс, 1,4 масс.% хлорида натрия и пылевидные фракции с размером менее 0,100 мм в количестве 12,7 масс.%. См. таблицу.

Пример 6. Получение хлористого калия, содержащего 98% основного вещества с пониженным расходом пара.

Сильвинитовую руду, содержащую 26,1 масс.% хлорида калия, подавали на растворение с расходом 664 т/час, с получением насыщенного раствора по хлоридам калия и натрия при температуре 125°С. Насыщенный щелок подвергали кристаллизации в 14-ти ступенчатой вакуум-кристаллизационной установке с последующим сгущением суспензии до массового соотношения фаз жидкость/твердое равном 1,3 с температурой 26°С. В сгущенную суспензию подавали острый пар в количестве 4,0 кг/т сгущенной пульпы с температурой 200°С при давлении 3,95 кгс/см². После обработки острым паром суспензия КС1 подвергалась фильтрации на центрифугах и вакуум-фильтрах с промывкой осадка водой с расходом 26,7 м³/час, в результате чего был получен концентрат хлористого калия с влажностью 6,8% масс.. Далее концентрат КС1 подвергался сушке в печах кипящего слоя. Продукт после сушки содержал в своем составе 98,3% основного вещества КС1, 1,4 масс.% хлорида натрия и пылевидные фракции с размером менее 0,100 мм в количестве 11,5 масс.%. См. таблицу.

№ Технология получения продукта с содержанием КС1, % масс. Расход пара, кг/т сгущенной пульпы КС1 Содержание в продукте мелкой фракции -0,100 мм, % масс. Содержание NaС1 в продукте, % масс. Содержание КС1 в продукте, % масс. 1 95,0 8,0 - 2,0 97,8 2 95,0 0 - 3,1 96,5 3 95,0 4,1 - 3,0 96,5 4 98,0 8,0 8,6 1,2 98,6 5 98,0 0 12,7 1,4 98,3 6 98,5 4,0 11,5 1,4 98,3

Таким образом, из анализа данных таблицы следует, что осуществление способа получения 95%-ного хлористого калия из сильвинитовой руды по заявляемому способу, а именно согласно примеру 1, приводит к повышению качества продукта за счет увеличения содержания КС1 на 1,3% масс, а также снижения содержания примеси NaCl.

Осуществление способа получения 98%-ного хлористого калия из сильвинитовой руды по заявляемому способу, а именно согласно примеру 4, приводит к повышению качества продукта за счет увеличения содержания КС1 с 98,3 до 98,6% масс, а также снижения содержания примеси NaCl, снижения в продукте содержания пылевидной фракции класса -0,100 мм на 4,1% масс.

Осуществление технологии получения хлористого калия из сильвинитовой руды по заявленному способу исключает затраты на перекристаллизацию и сопряжено с небольшими энергозатратами, связанными с подачей острого пара.

Изобретение относится к получению хлористого калия по галургической технологии методом растворения сильвинитовой руды и кристаллизации КС1 и может использоваться в химической промышленности для улучшения товарных характеристик продукта. Получение хлористого калия из сильвинитовой руды включает измельчение, растворение руды с получением насыщенного раствора, который подвергают кристаллизации в многоступенчатых вакуум-кристаллизаторах с последующим сгущением и выделением кристаллизата, после чего полученный хлористый калий подвергают сушке. После сгущения кристаллизата в пульпу вводят острый ненасыщенный пар с температурой не менее 200°С и расходом не менее 8 кг/т сгущенной пульпы. Способ позволяет увеличить качество готового продукта при снижении содержания примеси и пылевидной фракции. 1 табл., 6 пр.

Способ получения хлористого калия из сильвинитовой руды, включающий измельчение, растворение руды с получением насыщенного раствора, который подвергают кристаллизации в многоступенчатых вакуум-кристаллизаторах с последующим сгущением и выделением кристаллизата, после чего полученный хлористый калий подвергают сушке, отличающийся тем, что после сгущения кристаллизата в пульпу вводят острый ненасыщенный пар с температурой не менее 200°С и расходом не менее 8 кг/т сгущенной пульпы.