Производство солей и минеральных удобрений. Калийные удобрения

Министерство образования и  науки РФ

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный  технологический университет»

 

Факультет химико-технологический заочно-дистанционного обучения

Кафедра химической технологии древесины  и биотехнологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОИЗВОДСТВО СОЛЕЙ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.

КАЛИЙНЫЕ УДОБРЕНИЯ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель:   

__________ ----------------------

          ^{(подпись)}

_________________________

^{(дата, подпись)}    

                                                      Выполнил:

                                  студент спец. -----  

                                                                                   шифр --------      _______________--------------- ^{(подпись)}     

_________________________

^(дата)     

 

Красноярск 2012

Реферат

 

Курсовая работа – 25 с., иллюстраций 6, таблиц 1, источников 3.

 

ПРОИЗВОДСТВО СОЛЕЙ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ. КАЛИЙНЫЕ УДОБРЕНИЯ.

 

Целью работы являлось изучение технологической  схемы получения калийных удобрений, их сырья и продуктов.

В данной работе изучен метод флотации глинистого шлама  и приведены схемы с предварительной  флотацией глинистого шлама, с депрессией глинистых шламов, флотации крупнозернистых руд. А так же рассмотрено производство хлорида калия галургическим методом по схеме получения хлорида калия из сильвинита и из карналлитовых руд. Приведена характеристика сырья и получаемых продуктов и их область применения. 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..	5
1 Характеристика сырья…………………………………………………………	6
2 Технологическая схема………………………………………………………...	7
3 Описание технологической схемы……………………………………………	15
4 Характеристика основных продуктов и область применения полученных продуктов…………………………………………………………………………	20
Заключение………………………………………………………………………..	23
Библиографический список……………………………………………………...	24

 

 

Введение

 

Производство минеральных солей  удобрений составляют одну из важнеших задач химической промышленности. Ассортимент  минеральных удобрений, используемых в сельском хозяйстве, самой химической промышленности, металлургии, фармацевтическом производстве, строительстве, быту, составляет сотни наименований и непрерывно растет. Масштабы добычи и выработки солей исключительно велики и для некоторых из них составляют десятки миллионов тонн в год. В наибольших количествах производятся и потребляются соединения натрия, фосфора, калия, азота, алюминия, железа, серы, меди, хлора, фтора и др. Самым крупнотоннажным является производство минеральных удобрений.

Самым крупным  потребителем солей и минеральных  удобрений является сельское хозяйство. Связано это с тем, что современное  интенсивное сельскохозяйственное производство невозможно без внесения в почву научно обоснованного  количества различных минеральных  удобрений, содержащих элементы, которых  недостаточно в почве для нормального  роста растений, в частности зерна.

Минеральными  удобрениями называют соли, содержащие в своем составе элементы, необходимые  для питания, развития и роста  растений

В качестве калийных удобрений применяют  сырые природные вещества (чаще всего  сильвинит) и продукты их переработки (хлорид и сульфат калия; 40 %-ные калийные соли), а также золу растений.

Основным сырьем для получения  калийных удобрений в России является сильвинит, представляющий собой породу состава mNaCI+nNaCl, которая содержит 14—18 % К₂O. В качестве примесей сильвиниту сопутствуют в небольших количествах соединения, магния, кальция и др. Из сильвинита получают и основное калийное удобрение — хлорид калия. Получение хлорида калия из сильвинита осуществляется методами галургии, флотационным или комибинированным.

 

1. Характеристика сырья

 

В природе имеется много источников калия. Воды океанов, морей и соленых  озер содержат наряду с другими солями хлорид калия. Калий входит в состав алюмосиликатов, твердых ископаемых солевых отложений. Наиболее распространены следующие калийсодержащие минералы:

Минерал	Основное вещество	Содержание К2О, %
Сильвин	KCl	63
Сильвинит	KCL·NaCl	22—25
Карналлит	KCl·MgCl2·6H2O	17
Каинит	KCl·MgSO4·3H2O	19
Шенит	K2SO4·MgSO4·6H2O	23
Лангбейнит	K2SO4·2MgSO4	23
Полигалит	K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O	16
Алунит	(K, Na)2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3	23
Нефелиновый концентрат	(K, Na)2O·Al2O3·2SiO2	6—7

 

Основным  сырьем для производства хлоридных  калийных удобрений служит сильвинит  – механическая смесь сильвинита и галита. Для производства сульфатных калийных удобрений используют каинитовые, лангбейнитовые и смешанные лангбейнито-каинитовые породы. Осваивается производство сульфата калия из алунитов. Осуществлена комплексная  переработка нефелинового концентрата  с получением оксида алюминия, цемента, соды и поташа. Из карналлитовых  руд извлекают магний, а отход  магниевого производства – электролит – применяется как калийное удобрение.

Мировые запасы калийной руды характеризуются  высоким уровнем концентрации –  только 3 страны обладают около 85 % запасов. Чуть более 38 % находится в Канаде, далее идет Россия с запасами, равными примерно 33 %. На третьем месте находится Белоруссия – 9 % от уровня всех мировых запасов калийной руды. Содержание калия в месторождениях, находящихся в России, выше, чем в других странах.  

2. Технологическая схема

 

Флотационный способ производства.

Из сильвинитовых руд хлорид калия получают методом флотации. Сущность его состоит в разделении KCl и NaCl, содержащихся в руде, с предварительным выделением глинистого шлама.

Технологические схемы флотации сильвинитовых  руд отличаются методом обработки  глинистых шламов: обогащение с предварительной  флотацией глинистых шламов и  обогащение с депрессией глинистых  шламов, а также степенью их измельчения.

Флотационное обогащение сильвинитовых  руд включает следующие основные операции:

1. дробление и измельчение руды;
2. предварительное удаление глинистого шлама из руды или его подавление в процессе основной флотации;
3. основная флотация с выделением KCl в пенный продукт и последующей перечисткой полученного концентрата;
4. перечистка глинистого шлама с целью снижения потерь KCl;
5. обезвоживание хвостов, шлама и концентрата с возвратом в цикл оборотного раствора.

Схема с предварительной флотацией глинистого шлама

Эта схема применяется для переработки  сильвинитовых руд, содержащих не более 2,5 % нерастворимого остатка (Рисунок  1).

Руду измельчают в стержневой мельнице мокрого помола (2), работающей в замкнутом цикле с дуговыми ситами (4). После измельчения и классификации на сите частицы руды имеют размер не более 0,75 мм. Глинистый шлам флотируют на машине (5). В качестве собирателя глинистых шламов в пульпу вводят реагент ФР-2 (продукт окисления уайт-спирита) с добавлением керосина для улучшения свойств пены и 0,25 %-ного раствора полиакриламида для снижения расхода реагентов. Продолжительность шламовой флотации 10 минут.

Пенный продукт шламовой флотации подвергают перечистке во флотационной машине (6) без дополнительной подачи реагентов. Для сгущения пенный продукт перечистки (ж : т = 1,6—2,0) подвергают осветвлению в сгустителе (11). Сгущенный шлам после противоточной промывки выбрасывают в отвал, а осветвленный насыщенный раствор возвращают в цикл. С помощью шламовой флотации из сильвинита удается извлечь до 85 % нерастворимого остатка.

1 – бункер; 2 – стержневая мельница; 3 – смеситель; 4 – дуговые сита  с радиусом кривизны 1,65 м; 5—8 –  флотационные машины; 9 – дуговые  сита с радиусом кривизны 0,55 м; 10 – центрифуга; 11, 16 – сгустители; 12 – сборник оборотного раствора; 13 – вакуум-фильтр для галитовых  хвостов; 14 – ресивер; 15 – вакуум-сборник.

Рисунок 1 – Схема флотационного способа производства хлорида калия с предварительной флотацией глинистого шлама

 

Пульпа сильвенита после обесшламливания  поступает на основную флотацию в  машину (7). В качестве собирателя сюда подают подогретый до      40 °С 1 %-ный водный раствор хлоргидрата аминов. Продолжительность основной флотации 5 минут.

Пенный продукт после перечистки во флотационной машине (8) представляет собой концентрат хлорида калия. Его обезвоживают на центрифуге (10), влажность продукта после центрифугирования составляет 5 %. Далее продукт поступает на осушку, а затем его направляют потребителю. Хлорид калия, полученный флотационным методом, содержит некоторое количество аминов, поэтому он не слеживается.

Галитовые хвосты (ж : т = 2,4—2,8) флотации разделяют на сите (9) на две фракции – крупные частицы (более 0,2 мм) фильтруют на барабанном вакуум-фильтре (13), а мелкие (менее 0,2 мм) предварительно сгущают в        сгустителе (16) до ж : т = 0,8—1,2, а затем фильтруют на вакуум-фильтре (13). Фильтрат и слив сгустителя возвращают в цикл производства. Для снижения потерь хлорида калия кристаллы галита промывают на фильтре водой при температуре        30—40 °С. Галитовые хвосты после промывки содержат около 14 % влаги. Очищенные от глинистых примесей хвосты могут быть использованы в производстве кальцинированной соды или технического хлорида натрия. Готовый продукт содержит 93—95 % KCl при степени извлечения KCl из руды 90—92 %.

Флотационный метод обогащения сильвинитов с предварительной  флотацией глинистого шлама обладает рядом достоинств. Предварительное  обесшламливание солевой пульпы позволяет снизить расход аминов, а также упрощает все последующие  операции технологического процесса6 флотацию сильвина, сгущение и фильтрацию галитовых хвостов. Галитовые хвосты. Получаемые по этой схеме, не загрязнены глинистым шламом и поэтому могут  быть в дальнейшем использованы для  получения соды или технической  соли.

Схема с депрессией глинистых шламов.

При флотации руд, содержащих свыше 2,5 % примесей, применяют технологические  схемы обогащения с депрессией глинистых  шламов или с предварительным  механическим обесшламливанием. Сильвинитовые  руды, содержащие до 5—6 % нерастворимого остатка, обогащаются по схеме с  депрессией глинистых шламов (Рисунок 2).

Рисунок 2 – Принципиальная схема флотации калийных руд

 с депрессией глинистого  шлама

Сильвинитовую руду подвергают мокрому  помолу в стержневой мельнице. Полученную пульпу классифицируют на дуговом сите с отделением зерен размером не более 0,75 мм. Затем пульпу смешивают в течении трех минут с          2 %-ным водным раствором карбоксилметилцеллюлозы (тилозы) – депрессора – и направляют на осовную флотацию с применениемсобирателя (1 %-ного раствора гидрохлорида амина) и вспенивателя (соснового масла). Полученный в результате флотации концентрат подвергают двум перечисткам. После сгущения пенный продукт фильтруют на вакуум-фильтре. Отфильтрованные кристаллы KCl высушивают до содержания не более 1 % влаги.

Галитовые хвосты от основной флотации, содержащие глинистый шлам, классифицируют на дуговых ситах или в гидроциклонах  для отделения частиц размером более 0,25 мм. Эту фракцию отфильтровывают  на вакуум-фильтре, а мелкодисперстную фракцию, содержащую частицы размеров менее 0,25 мм, направляют на сгущение. Из сгустителя часть шлама вместе с крупной фракцией поступает на вакуум-фильтр, а другая – идет в отвал. Галитовые хвосты загрязнены глинистым шламом, что затрудняет их обработку и увеличивает потери KCl. По рассмотренной схеме получают концентрат, содержащий 93 % KCl и 0,8 % нерастворенного остатка при степени извлечения KCl из руды 85—90 %.

Технологическая схема обогащения сильвинитов с депрессией глинистых  шламов несколько проще схемы  предварительной шламовой флотации, так как из схемы исключены  сооружения для обработки первичного шлама. К недостаткам схемы следует  отнести большое количество отходов  – галитовых хвостов, содержащих глинистый шлам. Рациональный выбор  технологической схемы флотационного обогащения сильвинитов определяется содержанием нерастворимого остатка в руде, его составом, а также стоимостью применяемых флотореагентов. Значительная стоимость основных флотореагентов и увеличение их расхода при флотационном обогащении сильвинитов с большим содержанием глины приводят в отдельных случаях к повышению стоимости хлорида калия. Поэтому ведутся широкие исследования по изысканию новых, более эффективных и дешевых флотореагентов, а также методов снижения их расхода.