СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ Советский патент 1994 года по МПК C01D3/08 

Изобретение относится к технологии комплексной переработки полиминеральных калийных руд и природных растворов, содержащих хлориды и сульфаты натрия, калия и магния, и может быть использовано также при глубоком концентрировании морской воды выпариванием.

Известен способ получения поваренной соли из растворов морского типа, содержащих хлориды и сульфаты натрия и магния, путем выпаривания и отделения продукта. Для повышения степени извлечения поваренной соли раствор перед выпариванием смешивают с дистиллерной жидкостью содового производства, содержащей хлориды кальция и натрия, взятой в количестве, обеспечивающем в смеси мольное соотношение CaCl₂:MgSO₄=0,2-0,5:1, и отделяют осадок сульфата кальция. Однако применение дорогостоящей дистиллерной жидкости значительно ухудшает экономичеcкие показатели cпоcоба и затрудняет выпаривание смеси, содержащей накипеобра- зующий компонент - сульфат кальция.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения поваренной соли при переработке полиминеральных калийных руд, содержащих хлоридно-сульфатные соли калия, натрия и магния [2]. Этот способ включает выпаривание избыточного шенитового маточного раствора, смешанного с галитовым рассолом, с удалением на первой стадии 25-35% воды, отделение и промывку кристаллов продукционной поваренной соли, повторное выпаривание раствора до концентрации 25% MgCl₂ (6,4 мас.% Mg²⁺) с выделением в твердую фазу смеси поваренной соли, хлоридов и сульфатов калия и магния, сгущение и фильтрование каинитовой суспензии с возвратом искусственного каинита на стадию кристаллизации шенита, который используется для получения бесхлорных калийных удобрений (калимагнезии и сульфата калия).

В ходе промышленной эксплуатации известного способа выявились серьезные технологические трудности, обусловленные тем, что граница окончания выделения поваренной соли из хлормагниевых растворов и начала осаждения калийно-магниевых солей выражена весьма нечетко и ее положение зависит от содержания и соотношения компонентов в выпариваемом растворе. Указанное обстоятельство, а также значительные колебания химического состава исходного производственного раствора, отсутствие оперативного и надежного контроля и регулирования степени его концентрирования на практике приводят к большим изменениям выхода и качества поваренной соли. При высокой степени упарки раствора на первой стадии поваренная соль загрязняется калием и магнием и по своему составу не отвечает ни пищевому, ни техническому продукту, поэтому ее реализация становится невозможной. При малой степени упарки достигается хорошее качество соли. Однако выход ее заметно снижается, так как значительное количество NaCl остается в растворе и выделяется при последующем повторном выпаривании его, что сопровождается большими потерями поваренной соли и загрязнением искусственного каинита хлоридами.

Целью изобретения является повышение чистоты и выхода поваренной соли.

Указанная цель достигается тем, что в способе выделения поваренной соли из шенитовых хлормагниевых растворов, включающем их двухстадийное выпаривание со сгущением полученной на каждой стадии суспензии и отделение продукта, суспензии с обеих стадий выпаривания сгущают до соотношения Т:Ж=1: (0,3-0,5) с последующим выделением фракций с размером частиц более 0,10-0,15 мм и последующей репульпацией их в исходном растворе перед отделением продукта.

Сущность способа заключается в следующем. При выпаривании хлормагниевого раствора выделяющиеся кристаллы различных солей имеют разный гранулометрический состав. Поваренная соль кристаллизуется с образованием сравнительно крупных кристаллов средним размером 0,3-0,5 мм, для которых содержание фракций более 0,15-0,10 мм составляет 86-92%. Хлоридно-сульфатные соли калия и магния выделяются в твердую фазу преимущественно в виде мелких фракций, которые на 85-95% представлены частицами крупностью менее 0,10-0,15 мм. Следовательно, в указанной солевой системе размер 0,10-0,15 мм является граничной величиной для кристаллов различного минералогического состава и может быть использован для эффективного разделения твердой фазы, состоящей из смеси кристаллов NaCl и калийно-магниевых солей.

Сепаратный отбор крупных фракций позволяет даже при значительных колебаниях степени концентрирования хлормагниевого раствора на первой стадии выпаривания дифференцированно отделять только кристаллы поваренной соли, а на стадии повторного выпаривания раствора выделять из искусственного каинита полупродукт - загрязненную поваренную соль со сравнительно низким содержанием калийно-магниевых солей. Одновременное сгущение крупных фракций, отбираемых с обеих стадий выпаривания хлормагниевого раствора до соотношения Т: Ж= 1: 0,3-0,5, обеспечивает возможность последующей обработки смешанного полупродукта путем репульпации его исходным раствором первой стадии, который насыщен по хлористому натрию, но не насыщен калийно-магниевыми солями. При этом достигается разбавление крепкого маточного раствора, содержащегося в суспензии крупных фракций, и растворение твердых примесей, а вся поваренная соль, выделившаяся на первой и второй стадиях выпаривания хлормагниевого раствора, остается в твердой фазе, которую отделяют на центрифугах и получают кондиционный продукт. При недостаточном сгущении крупных фракций, когда соотношение Т:Ж < 1:0,3-0,5, из-за повышенного содержания упаренного маточного раствора, имеющего высокую концентрацию ионов калия и магния, становится невозможным без промывки получение товарной поваренной соли требуемого качества. При соотношении Т:Ж > 1:0,3-0,5 суспензия становится нетекучей, что затрудняет ее транспортировку. В производственных условиях указанный интервал соотношения Т:Ж обусловлен колебаниями расхода и концентрации твердой фазы в суспензии, поступающей на сгущение.

Способ осуществляют по следующей технологической схеме. Смесь избыточного шенитового раствора и рассола с хвостохранилища (исходный хлормагниевый раствор) выпаривают в трехкорпусной вакуум-выпарной установке ВВУ до содержания ионов Mg²⁺ 3,5-4,5%. Суспензию кристаллов поваренной соли, отводимую из второго корпуса ВВУ при температуре 75-85^оС, разделяют в гидроциклонах, выделяя фракции крупностью более 0,10-0,15 мм при одновременном сгущении их до соотношения Т:Ж=1:0,3-0,5. Жидкую фазу с мелкими фракциями твердой фазы из гидроциклонов направляют на повторное выпаривание до конечной концентрации магния 5,0-6,5% с образованием суспензии искусственного каинита. При этом находящиеся в растворе мелкие кристаллы служат затравкой при повторном выпаривании и кристаллизации солей. Из полученной суспензии искусственного каинита с помощью гидроциклонов выделяют при соотношении Т: Ж= 1: 0,3-0,5 крупные фракции с размером частиц более 0,10-0,15 мм, которые представляют собой загрязненную поваренную соль. Слив гидроциклонов, состоящий из каинитового раствора и кристаллов калийно-магниевых солей с примесью мелких частиц хлористого натрия, подают на сгущение и фильтрование искусственного каинита (первый вариант схемы) или на дополнительное выпаривание для более полного выделения в твердую фазу сульфатов (второй вариант схемы). Крупные фракции кристаллов NaCl с обеих стадий выпаривания смешивают после гидроциклонов с исходным хлормагниевым раствором, репульпируют и на центрифуге отделяют продукционную поваренную соль. Фугат используют для репульпации искусственного каинита и транспортировки его на стадию кристаллизации шенита.

П р и м е р 1 . Из 150 т исходного хлормагниевого раствора выпаривают 42 т воды, что составляет 28% от массы исходного раствора, с выделением в твердую фазу 8,0 т хлористого натрия. Суспензию разделяют в гидроциклонах и получают 9,0 т сгущенной пульпы, которая имеет соотношение Т:Ж=1:0,32 и включает 2,2 т жидкой фазы и 6,8 т кристаллов NaCl средним размером 0,38 мм. Оставшийся после отделения крупных фракций раствор в количестве 99 т, содержащий 1,2 т мелких кристаллов NaCl, выпаривают до конечной концентрации ионов Mg²⁺ 6,3%. В процессе повторного выпаривания кристаллизуется 17,7 т искусственного каинита, содержащего 6,5 т (37%) хлористого натрия. Из полученной суспензии с помощью гидроциклонов выделяют в виде густой пульпы с соотношением Т:Ж=1:0,36 5 т загрязненного хлористого натрия, который на 83-87% состоит из частиц крупностью более 0,16 мм и содержит примеси калийно-магниевых солей (до 15-18% ). Каинитовую суспензию (верхний слив из гидроциклонов) сгущают в отстойнике, фильтруют на вакуум-фильтрах при температуре 40-60^оС и получают 12,7 т искусственного каинита (без учета остаточной влажности), включающего 1,5 т (≈12%) NaCl. Сгущенные пульпы хлористого натрия (нижние спуски гидроциклонов с обеих стадий выпаривания) в количестве соответственно 9,0 и 6,8 т сливают в желоб и смешивают с исходным хлормагниевым раствором до соотношения Т:Ж=1:1. Полученную смесь репульпируют в баке с мешалкой, выдерживают в течение 15-20 мин и фильтруют на центрифуге. Получают ≈11 т товарной поваренной соли, по качеству отвечающей требованиям к техническому продукту.

П р и м е р 2. Из 157 т исходного хлормагниевого раствора выпаривают 48,1 т воды, что составляет 30% от массы исходного раствора, с выделением в твердую фазу 8,9 т хлористого натрия. Суспензию пропускают через гидроциклоны и получают 10,6 т густой пульпы с соотношением Т:Ж=1:0,4, которая имеет 3,0 т жидкой фазы и 7,6 т кристаллов NaCl средним размером 0,36 мм. Оставшийся после отделения крупных фракций раствор в количестве 98,3 т, содержащий 1,3 т мелких кристаллов NaCl, выпаривают до концентрации ионов Mg²⁺ 5,0% . В процессе повторного выпаривания кристаллизуется 4,3 т хлористого натрия, содержащего 18-20% калийно-магниевых солей. С помощью гидроциклонов выделяют 4,0 т загрязненной поваренной соли в виде густой суспензии в количестве 5,6 т с соотношением Т:Ж=1:0,4, твердая фаза которой состоит из крупных фракций NaCl (+0,16 мм) с содержанием примесей до 8%. После отделения крупных фракций 78 т раствора с мелкими кристаллами дополнительно выпаривают до конечной концентрации ионов Мg²⁺ 6,3-6,5%. Каинитовую суспензию фильтруют при температуре 40-60^оС и получают 17,8 т искусственного каинита (без учета остаточной влажности), включающего 2,4 т (13,5% ) NaCl. Сгущенные пульпы хлористого натрия и загрязненной поваренной соли (нижние спуски гидроциклонов с обеих стадий выпаривания) в количестве соответственно 10,6 и 5,6 т смешивают в желобе с исходным хлормагниевым раствором до соотношения Т:Ж=1:1. Полученную смесь репульпируют в баке с мешалкой, выдерживают в течение 15-20 мин и фильтруют на центрифуге. Получают ≈11,5 т товарной поваренной соли, по качеству отвечающей требованиям к техническому продукту.

Проведение процесса по настоящему способу позволяет по сравнению с прототипом увеличить выход продукционной поваренной соли и значительно улучшить качество искусственного каинита, что дает возможность использовать его в производстве шенита без дополнительной отмывки от хлористого натрия.

Указанные преимущества обеспечивают повышение эффективности раздельного выделения NaCl и калийно-магниевых солей и экономичности переработки избыточного шенитового раствора в производстве бесхлорных калийных удобрений.

СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ПОВАРЕННОЙ СОЛИ из шенитовых хлормагниевых растворов, включающий их двухстадийное выпаривание со сгущением полученной на каждой стадии суспензии и отделение продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты и выхода продукта, суспензии с обеих стадий выпаривания сгущают до соотношения Т : Ж, равного 1 : 0,3 - 0,5, с последующим выделением фракций с размером частиц более 0,10 - 0,15 мм и последующей репульпацией их в исходном растворе перед отделением продукта.