СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ Советский патент 1994 года по МПК C05D1/04 

Изобретение относится к технологии производства бесхлорных калийных удобрений из многокомпонентных растворов, получаемых при переработке галургическим методом полиминерального рудного сырья или природных рассолов и содержащих хлоридно-сульфатные соли калия, натрия и магния.

Цель изобретения - повышение экономичности процесса вакуум-кристаллизации за счет увеличения эффективности рекуперации тепла вторичного пара и повышение качества калийных солей за счет снижения массовой доли хлористого натрия.

П р и м е р. После растворения полиминеральной калийной руды и осветления от частиц глинистого и солевого шлама получали исходный горячий раствор, имеющий среднюю температуру 65^оС и следующие средние массовые доли компонентов, % : MgSO₄ 9,85; MgCl 4,70; KCl 10,05 10,05; NaCl 11,61; H₂O 63,79.

Раствор насыщен по хлористому натрию, но не насыщен калийно-магниевыми сульфатными солями.

650 т/ч осветленного горячего раствора подавали в шестиступенчатую вакуум-кристаллизационную установку (ВКУ), в которой раствор за счет самоиспарения под вакуумом ступенчато охлаждался от 65^оС до 20^оС. В первой и второй ступенях выпаривалось соответственно 7,1 и 9,7 т/ч воды с образованием вторичного пара. Во второй ступени вакуум-испарения раствор охлаждался до температуры 40±2^оС и становился близким к насыщению калийно-магниевыми сульфатными солями. В результате выпаривания воды и понижения температуры раствора в твердую фазу выделялось 10 г/ч хлористого натрия с примесью хлорида калия. Суспензию кристаллов NaCl отводили из второй ступени ВКУ, сгущали в гидроциклонах до соотношения Т : Ж = 1 : (0,3-0,5). Твердую фазу репульпировали нагретым маточным раствором до соотношения Т : Ж = 1 : (1-3) и перекачивали либо на растворение руды, либо на стадию получения поваренной соли как побочного продукта.

Вторичный пар из ступеней вакуумкристализации хлористого натрия вводили в двухсекционный абсорбер струйного смешения, орошаемый холодным маточным раствором с начальной температурой 20^оС. В абсорбере маточный раствор за счет контактного тепломассообмена струй с вторичным паром нагревался до конечной температуры 43,7^оС. Затем нагретый раствор смешивали с промывными водами и направляли в отделение растворения руды. 620 т/ч раствора, осветленного от кристаллов побочного продукта (хлористого натрия с примесью хлорида калия) и имеющего температуру 40±2^оС, подавали в ступени вакуум-кристаллизации продукта-шенита (К₂SO MgSO 6H₂O). При вакуум-испарении раствор охлаждался в третьей ступени до 35^оС, в четвертой до 30^оС, в пятой до 25^оС и в шестой до 20^оС, т.е. перепад температур между четырьмя смежными ступенями поддерживался одинаковым и равным 5^оС. В каждой ступени выпаривалось соответственно 7,6; 4; 4 и 4 т/ч воды с образованием вторичного пара, который конденсировали после третьей и четвертой ступеней в барометрических конденсаторах смешения, орошаемых технической водой или рассолом с хвостохранилища, а после пятой и шестой ступеней - в поверхностных конденсаторах, охлаждаемых захоложенной водой с начальной температурой 5-6^оС. В каждую ступень вакуум-кристаллизации шенита вводили горячую воду или конденсат с массовым расходом W_i
W_i = G_p = 650 = 7,7 т/ч где G_р - массовый расход горячего многокомпонентного раствора поступающего на вакуум-испарение, кг/ч;
i, n - номер и число ступеней кристаллизации калийных солей;
(t_i-1 - t_i)- перепад температур кристаллизации калийных солей;
18 и 800 - константы, ^оС.

Из шестой ступени ВКУ отводили шенитовую суспензию, которую сгущали, фильтровали и получали 40 т/ч влажных кристаллов шенита с массовой долей хлоридов натрия и калия 5,2% . Шенитовый маточный раствор дополнительно осветляли от мелких фракций шенита и перекачивали на орошение двухсекционного абсорбера для рекуперации тепла вторичного пара, образующегося при вакуум-испарении исходного раствора в ступенях кристаллизации побочного продукта. Качество калийных солей определяется по остаточному содержанию массовых долей хлоридов в шените.

Допустимые пределы изменения расхода воды или конденсата в ступени кристаллизации шенита, обеспечивающие получение продукта с массовой долей хлоридов калия и натрия не более 8%, иллюстрируются приведенными в таблице данными для расходов исходного раствора 100, 650 и 1300 т/ч.

Как видно из таблицы, требуемое качество шенита по содержанию хлоридов натрия и калия достигается лишь тогда, когда расход воды или конденсата в ступени кристаллизации целевого продукта соответствует заявляемым значениям, которые определяются по формуле
W_i = G_p , где 2 - константа, ^оС.

Как видно из таблицы, требуемое качество шенита по содержанию хлоридов натрия и калия достигается лишь тогда, когда расход воды или конденсата в ступени кристаллизации целевого продукта соответствует заявляемым значениям, которые определяются по формуле
W_i = G_p .

При расходе воды или конденсата меньше заявляемого значения получается шенит с содержанием хлоридов выше предельно допустимого уровня 8%.

Если расход воды или конденсата превышает заявляемое значение, то качество получаемого шенита практически не улучшается, однако, значительно снижается выход калийно-магниевых солей как целевого продукта. Так, при массовом расходе исходного раствора 1300 т/ч превышение подачи воды или конденсата в ступени кристаллизации шенита сверх заявляемого значения W_i приводит к уменьшению его выхода примерно на 10 т/ч, что составляет 72000 т в год. Такое недоизвлечение целевого продукта за счет разбавления раствора избыточным количеством воды или конденсата, вводимых в ступени кристаллизации шенита, заметно ухудшает экономические показатели способа.

Таким образом, по предлагаемому способу массовая доля хлоридов в шените достигнет 7-8%, в то время, как по известному способу 15-18%.

Кроме того, предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества: повышение и стабилизацию качества целевого продукта независимо от колебаний расхода исходного раствора и перепадов температур между ступенями вакуум-испарения раствора; достижение полной рекуперации тепла вторичного пара, выделяющегося в ступенях вакум-кристаллизации хлористого натрия как побочного продукта; устранение дорогостоящих, металлоемких и подвергающихся интенсивному зарастанию или забивке рекуперативных поверхностных конденсаторов вторичного пара.

Изобретение относится к технологии производства бесхлорных калийных удобрений из многокомпонентных растворов, получаемых при переработке галургическим методом полиминерального рудного сырья или природных рассолов, содержащих хлоридно-сульфатные соли калия, натрия и магния, и способствует повышению экономичности процесса за счет увеличения эффективности рекуперации тепла вторичного пара и повышению степени извлечения калийных солей. Это достигается тем, что в способе получения калийного удобрения, включающем многоступенчатую кристаллизацию калийных солей вакуум-испарением горячего многокомпонентного раствора, на первой ступени вакуум-испарение раствора ведут до насыщения его калийными солями, выделяя при этом в твердую фазу и отделяя от раствора хлористый натрий, ввод воды или конденсата, отвод и конденсацию вторичного пара и отделение кристаллов калийных солей от маточного раствора, отводимый из первых ступеней кристаллизации вторичный пар абсорбируют маточным раствором, а ввод воды или конденсата в последующие ступени кристаллизации калийных солей осуществляют с массовым расходом W_i (кг/ч), определяемым по формуле W_i= G_p(t_i-1-t_i)·n (18± 2)/800·n , где G_p - массовый расход горячего многокомпонентного раствора, поступающего на вакуум-испарение, кг/ч; i, n - номер и число ступеней кристаллизации калийных солей; (t_i-1-t_i) - перепад температур раствора между предыдущей и последующей ступенями кристаллизации калийных солей; 2, 18, 800 - константы, °С. Степень извлечения определяют по содержанию массовых долей хлоридов в шените. По предлагаемому способу массовая доля хлоридов в шените достигает 7 - 8%, в то время, как по известному способу 15 - 18%. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАЛИЙНОГО УДОБРЕНИЯ, включающий многоступенчатую кристаллизацию вакуум-испарением горячего многокомпонентного раствора, причем на первой ступени вакуум-испарение раствора ведут до насыщения его калийными солями, выделяя при этом в твердую фазу и отделяя от раствора хлористый натрий, а на последующих ступенях кристаллизацию ведут с вводом в каждую ступень воды или конденсата вторичного пара с предыдущей ступени кристаллизации на последующую и отделением кристаллов калийных солей от маточного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет увеличения эффективности рекуперации тепла вторичного пара и повышения степени извлечения калийных солей, отводимый из первых ступеней кристаллизации, вторичный пар абсорбируют маточным раствором, а ввод воды или конденсата в последующие ступени кристаллизации калийных солей осуществляют с массовым расходом W_i(кг/ч), определяемым по формуле
W_i = G_p·
где G_р - массовый расход горячего многокомпонентного раствора, поступающего на вакуум-испарение, кг/ч;
i,n - номер и число ступеней кристаллизации калийных солей;
(t_i-1-t_i) - перепад температур раствора между предыдущей и последующей ступенями кристаллизации калийных солей;
2,18 и 800 - константы, ^oС.