Производство калийных удобрений

Калийные минеральные удобрения представляют собой природные или синтетические соли и содержат питательный элемент в форме иона К⁺. В зависимости от природы аниона калийные удобрения делятся на хлоридные (содержащие анион С1^-) и бесхлоридные.

К калийным удобрениям хлоридного типа относят природные минералы (каинит, сильвинит), продукты промышленной переработки минералов (хлорид калия), смешанные калийные соли, полученные смешением природных минералов с хлоридом калия, электролитные растворы (побочный продукт электролиза карналита). К бесхлоридным калийным удобрениям относятся сульфат калия и калимагнезия (двойная соль сульфата калия и сульфата магния).

Все калийные удобрения растворимы в воде. Их выпускают в кристаллическом и гранулированном виде. Содержание питательного элемента в них (в пересчете на К₂О) колеблется от 10% в природных минералах до 60% в концентрированном удобрении — хлориде калия.

Хлорид калия КС1 представляет собой твердое кристаллическое вещество с температурой плавления 768 С. Это удобрение содержит 63,1% калия в пересчете на К₂О. Растворимость в воде составляет 0,265 массовых долей при 25°С и 0,359 массовых долей при 100°С. Кристаллический хлорид калия способен слеживаться. Для уменьшения слёживаемости его обрабатывают раствором солянокислых солей высокомолекулярных аминов.

Сырьем для производства хлорида калия служит почти исключительно природный минерал сильвинит — смесь сильвина КС1 и галита NaCl с содержанием калия 22 — 25% считая на К₂О. Значительно реже хлорид калия получают из карналита KCl·MgCl₂·6H₂0, содержащего около 17% К₂О.

Существуют два метода производства хлорида калия из сильвинита: флотационный и галургический (избирательное растворение с раздельной кристаллизацией). В настоящее время флотационным методом вырабатывают около 80% всего хлорида калия. В зависимости от метода производства хлорид калия выпускают в виде продукта марки «К» (получаемый кристаллизацией из растворов) и продукта марки «Ф» (получаемый флотационным обогащением калийных руд).

Флотационный способ производства

Флотационный способ выделения хлорида калия из сильвинита основан на флотогравитационном разделении водорастворимых минералов калийной руды в среде насыщенного ими солевого раствора. Это достигается избирательной гидрофобизацией поверхности частиц калийных минералов с помощью флотореагентов — собирателей.

Флотационный метод выделения хлорида калия из сильвинита включает следующие операции:

1. Измельчение сильвинитовой руды до размеров частиц 1 — 3 мм с последующим мокрым размолом до размера 0,5 мм.

2. Отделение глинистого шлама — тонкодисперсных глинисто-карбонатных примесей методами флотации, гидравлической классификации или гравитации.

3. Флотационное разделение водорастворимых минералов руды (сильвина и галита) в присутствии собирателей (основная флотация).

4. Перечистная флотация полученного концентрата для удаления из него оставшихся примесей.

5. Обезвоживание концентрата методами сгущения и фильтрования с возвратом в процесс оборотного раствора.

6. Сушка влажного концентрата.

В качестве флотореагентов — собирателей на стадии отделения шлама используют реагент ФР-2 (продукт окисления уайт-спирита), на стадии основной флотации — вещества, способствующие гидрофобизации частиц сильвинита: солянокислые соли высших (С₁₀ —С₂₂) первичных аминов, а также высокомолекулярные углеводороды.

Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количество шлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 90% — 92%, а готовый продукт (концентрат) содержит 93 — 95% соли.

Галургический способ производства

Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии, то есть в системе «КС1—NaCl—Н₂О». В растворах, насыщенных обеими солями, при повышении температуры от 20 до 100°С содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорида натрия несколько уменьшается (табл. 1).

Таблица 1. Растворимость хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии (в массовых долях)

Соль	Температура, °С
Хлорид натрия Хлорид калия	0,297 0,127	0,292 0,147	0,264 0,300	0,261 0,329	0,259 0,359

При охлаждении горячего раствора он становится пересыщенным относительно хлорида калия, который будет кристаллизоваться, а хлорид натрия останется в растворе. При последующем нагревании этого раствора он останется насыщенным относительно хлорида натрия и становится ненасыщенным относительно хлорида калия.

Поэтому при обработке подобным раствором нового количества сильвинита из него будет извлекаться только хлорид калия, переходя в раствор, а хлорид натрия растворяться не будет.

Процесс галургического извлечения хлорида калия из сильвинита включает шесть стадий.

1. Измельчение сильвинитовой руды.

2. Выщелачивание хлорида калия из сильвинита горячим оборотным раствором (щелоком).

3.Отделение горячего щелока от твердой фазы (хлорида натрия и пустой породы) и его осветление.

4. Охлаждение раствора и кристаллизация из него хлорида калия.

5. Сушка хлорида калия.

6. Нагревание оборотного раствора и возвращение его на стадию выщелачивания сильвинита.

Степень извлечения хлорида калия составляет 90% – 95%.

Дата добавления: 2014-01-04