Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2457180

(19)

RU

(11)

2457180

(13)

C2

(51) МПК C01D3/08 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010145559/02, 09.11.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

09.11.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 09.11.2010

(45) Опубликовано: 27.07.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 570549 А, 04.09.1977. RU 2019536 C1, 15.09.1994. RU 2062255 C1, 20.06.1996. SU 1837586 A1, 10.03.1977. RU 2315713 C2, 20.07.2007. DE 2801705 A1, 19.07.1979. US 2927010 A, 01.03.1960. WO 9625360 A1, 22.08.1996. CN 1032149 A, 05.04.1989.

Адрес для переписки:

198216, Санкт-Петербург, пр. Народного Ополчения, 2, литера А, ЗАО ВНИИ Галургии, сектор патентно-лицензионной и изобретательской работы, В.Л. Зыковой

(72) Автор(ы):

Сафрыгин Юрий Степанович (RU),

Осипова Галина Владимировна (RU),

Букша Юрий Владимирович (RU),

Тимофеев Владимир Иванович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Закрытое акционерное общество ВНИИ Галургии (ЗАО ВНИИ Галургии) (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДА КАЛИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способу получения хлорида калия из сильвинитового сырья. Способ включает измельчение сырья, фракционное разделение, флотацию, горячее выщелачивание хлорида калия с образованием галитового отвала и кристаллизацию готового продукта. Фракционное разделение сырья ведут по классу 1 мм. Флотации подвергают фракцию +1 мм, горячее выщелачивание хлорида калия ведут в две стадии с рекуперацией тепла галитового отвала на третьей стадии. При этом на горячее выщелачивание подают фракцию с размером частиц менее 1 мм. Галитовый отвал, образующийся на стадиях выщелачивания и на стадии рекуперации тепла, подвергают гидроклассификации на каждой стадии по граничному зерну 0,2 мм. Сгущенные фракции галитового отвала с размером частиц +0,2 мм противотоком направляют с первой на вторую стадию выщелачивания, стадию рекуперации тепла и выделяют фильтрацией, а слив гидроклассификации противотоком направляют на предыдущие стадии. Слив с первой стадии осветляют, сгущенную фракцию - 0,2 мм перед выделением подвергают противоточной промывке оборотным раствором, а осветленный раствор охлаждают с кристаллизацией готового продукта. Техническим результатом является повышение извлечения хлорида калия из сильвинитового сырья, сокращение содержания мелких классов в целевом продукте и повышение содержания в нем KCl. 2 пр.

Изобретение относится к технике получения хлорида калия. Известен способ получения хлорида калия из измельченного сильвинитового сырья его обогащением флотацией в присутствии реагентов - см., например, М.Е. Позин, Технология минеральных солей, т.1, издательство «Химия», Л.О., 1970, с.164-168. К недостаткам способа относятся низкое извлечение целевого продукта на стадиях перечистки мелких классов флотоконцентрата, повышенный расход флотореагентов, образование избыточных растворов, невозможность получения целевого продукта с содержанием KCl свыше 96% без существенного снижения показателей «извлечение» и «образование жидких отходов производства» из-за необходимости промывки флотоконцентрата водой.

Целевой продукт содержит до 30% мелких классов хлорида калия, что ведет к ухудшению его физико-механических свойств при хранении, транспортировке и внесении под сельскохозяйственные культуры. Подача на галургическую переработку наиболее мелких классов сильвинитового сырья, выделяемых на стадиях механического обесшламливания флотационного обогащения (см. М.Е.Позин, стр.168), вызовет серьезные трудности, связанные с водным и тепловым балансами галургического производства, а также из-за накопления флотореагентов в оборотном растворе, что не позволяет получать крупнокристаллический хлорид калия в схеме растворение - кристаллизация.

Известен способ получения хлорида калия - см., например, Горный журнал 8, 2007, Технология производства галургического хлористого калия в России и Беларуси, с.25-30, из измельченного сильвинитового сырья горячим выщелачиванием хлорида калия в две стадии с рекуперацией тепла галитового отвала, кристаллизацией хлорида калия из осветленного насыщенного горячего раствора при его охлаждении на установках вакуум-кристаллизации с выделением готового продукта и возвратом жидкой фазы после ее нагрева на выщелачивание. Недостатком известного способа является невозможность перерабатывать сильвинитовое сырье фракции -1 мм, так как в соответствии с действующими нормативными актами на галургических предприятиях содержание этой фракции в сырье не должно превышать 50%.

Известен способ получения хлорида калия из сильвинитового сырья - прототип, см. А.С. СССР 570549, кл. C01D, опубл. 30.08.77, БИ 32, который включает его измельчение, фракционное разделение, горячее выщелачивание и кристаллизацию готового продукта, при этом на выщелачивание и кристаллизацию подают фракции с размером частиц 6,0-1,0 мм и 0,15-0,0 мм, а фракции 2,0-0,1 мм подвергают флотации.

Недостатками известного способа являются низкая степень извлечения в цикле флотации хлорида калия из сырья в целевой продукт (84-88%), получение хлорида калия из фракции сырья 2,0-0,1 мм с высоким содержанием мелких классов готового продукта (до 30%), что влечет за собой ухудшение его физико-механических свойств, повышенный расход флотореагентов на стадиях перечистки флотоконцентрата.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение извлечения хлорида калия из сильвинитового сырья, сокращение содержания мелких классов в целевом продукте и повышение содержания в нем KCl.

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от известного способа получения хлорида калия из сильвинитового сырья, включающего его измельчение, фракционное разделение, флотацию, горячее выщелачивание хлорида калия с образованием галитового отвала и кристаллизацию готового продукта, по предлагаемому способу фракционное разделение сырья ведут по классу 1 мм, флотации подвергают фракцию +1 мм, горячее выщелачивание хлорида калия ведут в две стадии с рекуперацией тепла галитового отвала на третьей стадии, при этом на горячее выщелачивание подают фракцию с размером частиц менее 1 мм, галитовый отвал, образующийся на стадиях выщелачивания и на стадии рекуперации тепла, подвергают гидроклассификации на каждой стадии по граничному зерну 0,2 мм, сгущенные фракции галитового отвала с размером частиц +0,2 мм противотоком направляют с первой на вторую стадию выщелачивания, стадию рекуперации тепла и выделяют фильтрацией, а слив гидроклассификации противотоком направляют на предыдущие стадии, слив с первой стадии осветляют, сгущенную фракцию -0,2 мм перед выделением подвергают противоточной промывке оборотным раствором, а осветленный раствор охлаждают с кристаллизацией готового продукта.

Сущность способа получения хлорида калия из сильвинитового сырья как технического решения заключается в следующем.

В отличие от известного способа получения хлорида калия из сильвинитового сырья, включающего его измельчение, фракционное разделение, флотацию, горячее выщелачивание хлорида калия с образованием галитового отвала и кристаллизацию готового продукта, по предлагаемому способу на горячее выщелачивание подают фракцию с размером частиц менее 1 мм, полученную сухим измельчением и фракционным разделением сырья. Благодаря этому техническому решению существенно улучшаются условия флотационного обогащения сильвинитового сырья известными способами - см., например, А.Б.Здановский, Галургия, Издательство «Химия», Л.О., 1972, с.430-450, за счет сокращения фронта перечистных операций для фракций сильвинитового сырья менее 1 мм и снижения содержания в сырье нерастворимых примесей, а следовательно, сокращается расход флотореагентов. При этом содержание мелких классов хлорида калия в готовом продукте (в основном, менее 0,1-0,2 мм) сокращается более чем в 2 раза и, таким образом, улучшаются физико-механические свойства флотационного продукта.

В отличие от известного способа получения хлорида калия из сильвинитового сырья на выщелачивание подают сухую фракцию сильвинитового сырья с размером частиц менее 1 мм, галитовый отвал, образующийся на стадиях выщелачивания и на стадии рекуперации тепла, подвергают гидроклассификации на каждой стадии по граничному зерну 0,2 мм, сгущенные фракции галитового отвала с размером частиц +0,2 мм противотоком направляют с первой на вторую стадию выщелачивания, стадию рекуперации тепла и выделяют фильтрацией.

По известному способу на выщелачивание подают сильвинитовое сырье с размером частиц от 0 до 10 мм, и галитовый отвал при выщелачивании выделяют на элеваторах растворителей, а нерастворимые соединения - на сгустителях. При этом температура выщелачивания составляет 95-105°С. Выщелачивание сырья только фракции -1 мм известными способами невозможно, так как ковши элеваторов забиваются галитом и не дренируют жидкую фазу. По предлагаемому способу вся суспензия, образующаяся на стадиях выщелачивания и на стадии рекуперации тепла, подвергается гидроклассификации на каждой стадии по граничному зерну 0,2 мм, например, в гидроциклонах. Слив гидроклассификации направляется на предыдущую стадию, а пески - на последующую.

Благодаря такому техническому решению достигается практически 100% выщелачивание из сырья хлорида калия, происходит рост кристаллов хлорида натрия сильвинитового сырья при выщелачивании из него хлорида калия и высаливании эквивалентного количества хлорида натрия, идет гидрофобизация нерастворимых соединений и их отделение от галитового отвала, резко сокращаются потери тепла за счет отказа от элеваторов растворителей и отсутствия выделения паров из аппаратов. При этом галитовый отвал, охлажденный после рекуперации тепла и выделения его фильтрацией, например, на ленточном вакуум-фильтре, не содержит в твердой фазе хлорида калия и незначительно загрязнен нерастворимыми, что позволяет после его сушки использовать как пищевую, кормовую и техническую соль.

По предлагаемому способу слив гидроклассификации после первой стадии выщелачивания сильвинитового сырья осветляют, например, в сгустителях, сгущенную фракцию -0,2 мм подвергают противоточной промывке оборотным раствором, нагретым до 60-70°С, который направляют после дополнительного подогрева на стадию выщелачивания сильвинитового сырья, а осветленный раствор охлаждают, например, на установках регулируемой вакуум-кристаллизации (РВКУ), охлажденную суспензию разделяют гидроклассификацией и фильтруют с выделением целевого продукта, а жидкую фазу - оборотный раствор нагревают, например, в теплообменниках РВКУ и подогревателях до 110-120°С и подают на стадию выщелачивания.

Предлагаемые технические решения позволяют получить кристаллический хлорид калия с содержанием основного вещества 96-98% в зависимости от расхода воды на РВКУ, в котором доля фракции -0,2 мм не превышает 3%, получать высококачественный галитовый отвал, глинисто-солевой шлам, который может быть направлен на захоронение либо после сушки использован как глинисто-солевой порошок в нефтегазовой промышленности.

Извлечение хлорида калия в галургическом цикле превышает 92%. Таким образом, решается задача предлагаемого изобретения - повышение извлечения хлорида калия из сильвинитового сырья, сокращается содержание мелких классов в целевом продукте и повышается содержание в нем KCl - полезного вещества, одновременно снижаются энергозатраты в галургическом цикле за счет герметизации оборудования, рекуперации тепла твердых и жидких фаз при выщелачивании и на РВКУ.

Способ осуществляли следующим образом.

Сильвинитовое сырье подвергли сухому измельчению и фракционному разделению по классу 1 мм. Фракцию +1 мм подвергли флотации известными способами с товарным извлечением >88%, а фракцию -1 мм - горячему выщелачиванию хлорида калия из сырья в две стадии с рекуперацией тепла галитового отвала в известных закрытых растворителях, например, аппаратах с рамными перемешивающими устройствами и внутренними перегородками, либо аппаратах колонного типа с пульсационной аппаратурой. Процесс выщелачивания проводили нагретым оборотным раствором при температуре 95-105°С. Сливы растворителей и рекуператора тепла подавали на гидроклассификацию, например, в гидроциклоны по граничному зерну 0,2 мм. Сгущенные фракции с размером частиц +0,2 мм противотоком направляли с первой на вторую стадию выщелачивания, стадию рекуперации тепла, с которой подавали на фильтрацию, например, на ленточный вакуум-фильтр. Сливы гидроклассификации, содержащие твердую фазу -0,2 мм, противотоком направляли на предыдущие стадии, а слив с первой стадии осветляли, например, на радиальном сгустителе. Сгущенную фракцию -0,2 мм подвергали противоточной промывке оборотным раствором, вновь сгущали и направляли в шламохранилище либо фильтровали, например, на осадительной центрифуге и сушили с получением глинисто-солевых порошков. Осветленный раствор с первой стадии выщелачивания охлаждали, например, на установках регулируемой вакуум-кристаллизации до температуры 30-40°С. Кристаллизат выделяли из суспензии и сушили с получением целевого продукта. Жидкую фазу - оборотный раствор - частично направляли на рекуперацию тепла галитового отвала, а остальную часть нагревали на вакуум-кристаллизационной установке, промывали противотоком глинисто-солевой шлам, осветленный после промывки шлама оборотный раствор нагревали, например, в подогревателях до температуры 110-120°С и подавали на растворение сильвинитового сырья. Растворы после рекуперации тепла галитового отвала и фильтрат также подавали на растворение. Получали целевой продукт с содержанием KCl - 96,0-98,7% в зависимости от расхода воды на ВКУ. Степень извлечения по KCl в галургическом цикле превысила 92%. Степень извлечения KCl в цикле флотации превысила 88%.

При возникновении повышенной потребности на галитовый отвал, в котором содержание NaCl превышало 97%, на галургическую переработку подавали все сильвинитовое сырье, измельченное до крупности -1 мм.

Примеры осуществления способа

Пример 1.

285,7 т/ч сильвинитового сырья подвергли сухому измельчению и фракционному разделению по классу 1 мм. Фракцию -2+1 мм подвергали флотации и получили продукт с содержанием KCl 95,6%, нерастворимых примесей - 0,5%. Степень извлечения из KCl сырья в продукт составила 88,3%. Фракцию +2 мм вернули на сухое измельчение. Доля сильвинитового сырья, поступающего на флотацию, составила 65%. Сильвинитовое сырье фракции -1 мм в количестве 35% с содержанием 24,8% KCl, 70,6% NaCl, 4,6% нерастворимых примесей (глинистые соединения, ангидрит, карбонаты и др.) подвергли горячему выщелачиванию нагретым оборотным раствором в две стадии при температуре в первом растворителе - 98°С, во втором - 102°С в аппаратах с рамным перемешивающим устройством и внутренними перегородками. В аналогичном аппарате проводили рекуперацию тепла галитового отвала из второго растворителя оборотным раствором с температурой 35°С. Сливы растворителей и рекуператора тепла подавали для гидроклассификации на циклоны, работающие под давлением 1,5 ати и разделяющие суспензию по граничному зерну 0,2 мм. Сгущенные фракции - пески гидроциклонов с размером частиц +0,2 мм - противотоком направляли с первой на вторую стадию выщелачивания, стадию рекуперации тепла, с которой подавали на фильтрацию на ленточный вакуум-фильтр. Сливы гидроклассификации, содержащие твердую фазу -0,2 мм, противоточно направляли на предыдущие стадии, а слив с первой стадии осветляли на радиальном сгустителе, сгущенную фракцию -0,2 мм подвергали противоточной промывке оборотным раствором, вновь сгущали на радиальном сгустителе и направляли сгущенную суспензию с Ж:Т=1,0 в шламохранилище, а промывной оборотный раствор - на выщелачивание сильвинитового сырья. Осветленный раствор с первой стадии выщелачивания охлаждали на установке регулируемой вакуум-кристаллизации до температуры 35°С, суспензию кристаллизата разделяли сгущением и фильтрацией и отфильтрованный кристаллизат сушили с получением целевого продукта состава: KCl - 98,27%, NaCl - 1,63%, Н 2 О - 0,10% с содержанием фракции -0,25 мм - 3,1% и средним размером кристаллов - 0,65 мм. При этом получили 23,32 т/ч целевого продукта, а степень извлечения KCl из сырья в продукт составила 92,4%.

Жидкую фазу - оборотный раствор в объеме 20% направили на рекуперацию тепла галитового отвала, а оставшуюся часть нагревали в поверхностных теплообменниках РВКУ до 60°С и нагретым раствором промывали противотоком глинисто-солевой шлам.

Растворы после рекуперации тепла галитового отвала и фильтрат с температурой 65°С объединяли с растворяющим раствором и подавали на стадию выщелачивания. Одновременно галитовый отвал сушили с получением побочного продукта состава NaCl - 98,2%, нерастворимых - 1,3%, H 2 O - 0,5%, который реализовался как поваренная соль технических сортов.

Пример 2

Способ по п.1, отличающийся тем, что сильвинитовое сырье все измельчали по классу -1 мм, выщелачивание проводили на известном колонном растворителе - см. С.М.Карначева, Б.Е.Рябчиков. Пульсационная аппаратура в химической технологии. М.: Изд. «Химия», 1983, а глинисто-солевой шлам отделяли от твердой фазы на осадительной центрифуге, а затем сушили при 110°С.

Формула изобретения

Способ получения хлорида калия из сильвинитового сырья, включающий его измельчение, фракционное разделение, флотацию, горячее выщелачивание хлорида калия с образованием галитового отвала и кристаллизацию готового продукта, отличающийся тем, что фракционное разделение сырья ведут по классу 1 мм, флотации подвергают фракцию +1 мм, горячее выщелачивание хлорида калия ведут в две стадии с рекуперацией тепла галитового отвала на третьей стадии, при этом на горячее выщелачивание подают фракцию с размером частиц менее 1 мм, галитовый отвал, образующийся на стадиях выщелачивания и на стадии рекуперации тепла, подвергают гидроклассификации на каждой стадии по граничному зерну 0,2 мм, сгущенные фракции галитового отвала с размером частиц +0,2 мм противотоком направляют с первой на вторую стадию выщелачивания, стадию рекуперации тепла и выделяют фильтрацией, а слив гидроклассификации противотоком направляют на предыдущие стадии, слив с первой стадии осветляют, сгущенную фракцию -0,2 мм перед выделением подвергают противоточной промывке оборотным раствором, а осветленный раствор охлаждают с кристаллизацией готового продукта.