Лекция №9. Технологическая схема получения KCl из сильвинита, разделение маточного раствора и сушка

Технологическая схема получения KCl из сильвинита, разделение маточного раствора и сушка

Горячий насыщенный раствор после осветления передают на последующие операции. Для выделения кристаллов KCl его подвергают охлаждению от 90° С до 17-27° С, которое осуществляют путем самоиспарения раствора под вакуумом. Образующиеся при кипении соковый пар используют для нагрева маточных щелоков, идущих на растворение сильвинита, чем достигают рекуперацию тепла. При кристаллизации необходимо получить возможно более крупный кристаллы KCl, что улучшает его товарные качества, а также облегчает проведение дальнейших операций отстаивания, фильтрации и сушки.

Для получения крупных кристаллов необходимо постепенно снижать температуру охлаждаемого раствора, поэтому используют многокорпусные вакуум-кристаллизационные установки (ВКУ), обычно 14-ти ступенчатыe.

Описание

Горячий насыщенный раствор засасывается в первый корпус ВКУ и по переточным трубам перетекает вместе с выпавшими кристаллами KCl из одной ступени в другую. Установка состоит из одного вертикального (2) и шести горизонтальных (3) вакуум-кристаллизаторов; последние разделены перегородками на 13 ступеней.

Внутри ВКУ разряжение постепенно повышается от 440мм. рт. ст. (1-ая ступень) до 740мм. рт. ст. (14-ая ступень), а перепад температур (снижение) в каждой ступени составляет 4-5° С.

Размер зерен кристаллов меньше 0,15 мм для получения хорошо рассеиваемого хлористого калия является предельным, поэтому количество этой фракции строго контролируется.

При охлаждении за счет самоиспарения насыщенного раствора ВКУ происходит кристаллизация KCl, но частично может происходить и кристаллизация NaCl. Для предотвращения загрязнения хлористого калия кристаллами NaCl в первых четырех ступенях добавляют конденсат.

Из последней 19-ой ступени охлажденный раствор с выпавшими кристаллами KCl самотеком по барометрической трубе сливается в бак хлор-калиевой пульпы (14).

Соковый пар из первых 9 ступеней вакуум-кристаллизационной установки конденсируется в поверхностных кондесаторах (4). Конденсацию пара осуществляют путем его охлаждения оборотным маточным щелоком, возвращаемым на растворение после кристаллизации. При этом растворяющий щелок нагревается до 70° С. Дальнейшее его нагревание до 113-115° С происходит в трубчатом подогревателе (см. схему). Нагрев – паром с P 2-3 атм. Соковый пар последних пяти ступеней ВКУ не используется для нагревания маточного щелока, а концентрируется в 5 конденсаторах смешения (9), орошаемых водой. Величина вакуума, а следовательно, и температура охлажденного маточного раствора в 19 ступени ВКУ зависит от температуры воды, подаваемой в последний конденсатор смешения (9). Поэтому режим работы ВКУ зимой несколько отличается от режима работы в летнее время. Зимой вода холодней и щелок охлаждается до 15-18° С, а в летнее время до 25-27° С. Вакуум в корпусах ВКУ создается с помощью системы конденсаторов (4) (8) (9) паровых инжекторов (5) и вакуумных насосов (6).

Из бака (14) маточный раствор и выпариваемые кристаллы KCl попадает в многокорпусный сгуститель (18). Обычно - 6 корпусов. Осветленный маточный раствор возвращают в цикл растворения, а сгущенную пульпу хлористого калия из конуса сгустителя с соотношением Ж:Т равно 1:2 перекачивают насосом в бак с мешалкой (12) откуда она самотеком перетекает для фильтрации в центрифугу (13) (АГ-1800).

В процессе фильтрации и промывки KCl освобождается от маточного раствора, а также от части кристаллов NaCl. В зависимости от режима промывки после сушки можно получить продукт с содержанием до 98,0 % KCl. Влажность после центрифуги 5-7%.Для снижения слеживаемости получаемого KCl в сгущенную KCl -пульпу перед фильтрацией иногда вводят 1%-ый водный раствор первичных жирных аминов с числом углеродных атомов С16-С20 из расчета 180г. на одну тонну продукта.После центрифуг (13) KCl направляют в сушильное отделение. Cушку осуществляют во вращающемся трубчатом барабане (22) топочными газами (газ, мазут, уголь).

Температура топочных газов на входе в сушилку 800-900° С – поэтому прямотоком (нет перегрева и плавления). Отходящие газы с температурой 140-160°С пройдя систему пылеулавливания (23) дымососом (24) выбрасываются в атмосферу. Высушенный KCl (влажность 0.5-1%) – на склад.

Сушильный барабан представляет собой стальной цилиндр. Для передвижения и перемешивания материала он вращается со скоростью 4-10 об/мин. Величина удельного влагосъема при конечной влажности KCl 1% - 35-45 кг/м3.

В последнее время широкое распространение получили сушилки KCl.

Расходные коэффициенты на 1т 95% KCl по галлургическому методу составляют:

- 5 т сильвинита (22% KCl в руде), - 0.75 т пара, - 25 кВт * ч электроэнергии.

- 9 м3 воды, - 180 г аминов (первичных).

- 15 кг условного топлива (ед. – теплота сгорания 1 кг твердого УТ или 1 м3 газообразного – 29,3 МДж или 7000 ккал)

Общая степень извлечения KCl 90-92%.

Оборудования применяемое в производстве KCl галлургическим методом

Рассмотрим только специальное (т.е. галлургическое).

Выщелачивание сильвинита осуществляется с помощью горизонтального шнекового растворителя.

Аппарат представляет собой стальное корыто (2) в котором вращается шнековая мешалка. Мешалка служит не только для перемешивания сильвинита, но и обеспечивает хороший контакт между выщелачиваемым материалом и растворяющим щелоком. Корыто растворителя состоит из нескольких секций (царг) и накрыто сверху крышкой. Внутри корыто имеет не доходящие до дна перегородки (6), благодаря которым улучшается контакт щелока с рудой. Для подогрева раствора в растворитель, через дюзы вводят острый пар.

Аппаратура для фильтрации галитового отвала

После шнековых растворителей галитовые отвалы содержат до 13 % маточного раствора. Для снижения потерь KCl отвалы необходимо подвергнуть фильтрации и промывки водой. Для фильтрации обычно используют горизонтальные вакуум фильтры непрерывного действия (называют их план-фильтрами).

План-фильтр состоит из неподвижной станины на которой вращается горизонтальная план-шайба, являютщаяся фильтрующей поверхностью. План-шайба разделена на 16 ячеек, каждая из которых резиновым шлангом (9) соединена с распределительной головкой (3). План-шайба в качестве фильтрующей поверхности снабжена бронзовыми листами имеющими отверстия. Влажный материал подают на фильтр в А и он непрерывно движется к разгрузочному устройству. С помощью неподвижной планки (11) материал равномерно разравнивается на фильтре. Воздух и раствор отсасывается за счет разряжения, создаваемого под фильтрующей тканью, через распределительную головку и отсасывающую трубку (5) удаляется в вакуумную систему. Промывка отвала осуществляется водой с помощью специального брызгала. Конечная влажность промытого и отфильтрованного отвала составляет 5-6%. Для удаления с план-шайбы отфильтрованного отвала служит нож (12), которым материал непрерывно сбрасывается на транспортер.

Скорость вращения план-шайбы 1 об/мин. Разряжение под фильтрующей тканью 100-150 мм. рт. ст. Диаметр планшайбы 5000 мм. Удельная производительность при фильтрации галитовых отвалов – 12-14 т/м3 (конечная влажность 6%).

Аппаратура для осветления насыщенного раствора

Для выделения из насыщенного раствора солевого и глинистого шлама применяют отстойники (сгустители) различных конструкций: типа Брандес, многокорпусные, типа Дерра. Все они имеют один принцип действия который мы рассмотрим на примере отстойника типа Брандес.

Остойник – цилиндрический аппарат с коническим днищем. Осветляемый раствор поступает в отстойник по центральной трубе. Слив отводят сверху из кольцевого желоба (8) через штуцер (9). Сгущенный солевой шлам периодически скачивают из конусообразной части отстойника через штуцер (10). Чтобы устранить налипание солевого шлама на стенки аппарата и придать пульпе подвижность аппарат снабжен рамной мешалкой (2).

Аппаратура для охлаждения раствора и кристаллизации KCl

Рассмотрим горизонтальный вакуум-кристаллизатор. Это стальной цилиндрический аппарат (барабан), снабженный горизонтальной рамой-мешалкой.

Горизонтальные вакуум-кристаллизаторы

Бывают одного-, двух- и трехступенчатые. В последних случаях барабан перегораживают вертикальными перегородками (3), снабженными отверстиями (8) для переноса суспензии. Соковый пар и воздух отводят в поверхностный конденсатор через паровой штуцер (1). Чтобы смыть соль кристаллизирующуюся на стенках аппарата в него подают горячую воду по трубопроводу (2). Мешалка приводится в действие электродвигателем через редуктор (16 об/мин).

Дата добавления: 2014-01-11