Получение хлористого калия
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 селективной гидрофобизацией поверхности частиц калийных минералов с помощью флотореагентов-собирателей.
Технологические схемы флотационного производства хлорида калия зависят от минералогического и гранулометрического состава флотируемого сильвинита: содержания в нем примесей (глинистых шламов), размеров зерен компонентов и различаются методами обработки глинистых шламов. В общем случае флотационный метод выделения хлорида калия из сильвинита включает следующие операции:
d. Измельчение сильвинитовой руды до размеров частиц 1-3 мм с последующим мокрым размолом до размера 0.5 мм.
e. Отделение глинистого шлама-тонкодисперсных глинисто-карбонаных примесей методами флотации, гидравлической классификации, или гравитации.
f. Флотационное разделение водорастворимых минералов руды (сильвина и галита) в присутствии собирателей (основная флотация).
g. Перечистная флотация полученного концентрата для удаления из него оставшихся примесей.
h. Обезвоживание концентрата методами сгущения и фильтрования с возвратом в процесс оборотного раствора.
i. Сушка влажного концентрата.
Процессы мокрого размола и флотации проводят в среде солевых растворов, насыщенных водорастворымыми компонентами руды (сильвин и галит), что исключает их потери при производстве и позволяет организовать замкнутый циклический процесс. В качестве флотоагентов - собирателей на стадии отделения шлама используют реагент ФР-2 (продукт окисления уайт-спирита), на стадии основной флотации – вещества, способствующие гидрофобизации частиц сильвина: солянокислые соли высших (С10 –С22) первичных аминов, а также высокомолекулярные углеводороды.
На рисунке представлена технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита с предварительной флотацией глинистого шлама, применяемая для переработки руд с невысоким содержанием нерастворимого остатка (менее 2.5). Для руд с более высоким содержанием его используются схемы с предварительным механическим обесшламиванием или с отделением шлама путем введения депрессора - карбоксиметиллцеллюлозы, способствующего отделению шлама на стадии основной флотации.
В качестве реагентов пенной флотации применяют смесь карбоновых кислот. После перечистной флотации требуется сгущать глинистые шламы и подвергать их противоточной промывке, однако трудности, связанные с разрушением пены, образующейся при шламовой флотации, затрудняют проведение этих операций, что приводит к значительным потерям хлористого калия с жидкой фазой.
Для повышения степени извлечения калия производят термическую обработку галитовых хвостов, содержащих некоторое количество сильвина. Для этого галитовую пульпу нагревают до 60-700С, при этом твердый КСl растворяется, так как при повышении температуры раствор становится ненасыщенным КСl. Затем хвосты обезвоживают и удаляют в отвал, а маточный раствор охлаждают в вакуум-кристаллизаторах для выделения из него хлористого калия.
Флотационный метод эффективен при извлечении хлорида калия из высококачественных сильвинитовых руд, содержащих незначительное количество шлама. Степень извлечения хлорида калия достигает 0.90-0.92 дол. ед., а готовый продукт содержит 93-95% соли. Степень извлечения может быть повышена, если в технологической схеме предусмотрена перечистная флотация отделяемого глинистого шлама для извлечения из него хлорида калия.
Технологическая схема выделения хлорида калия из сильвинита флотационным методом.
Сильвинит
| |
 |
вода
шлам
 |
соли аминов
в отвал
шлам
10
 |
хвосты NаСl
 |
11
 |
КСl
| |
1-бункер сильвинита, 2-мельница мокрого размола, 3- смеситель-растворитель,
4-сито, 5- флотационная машина шламовой флотации, 6-флотационная машина
основной флотации, 7- флотационная машина перечистной флотации, 8-центрифуга
для отделения оборотного раствора от концентрата, 9-сборник оборотного раствора,
10-сгуститель шлама, 11- сито для отделения хвостов.
Галургический способ производства
Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита или метод избирательного растворения и раздельной кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии, т.е. в системе «КСl-NаСl –Н2О». В растворах, насыщенных обеими солями, при повышении температуры от 20-25 до 90-1000С содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорида натрия несколько уменьшается. При охлаждении такого 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.
Растворимость хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии (в масс. долях)
| соль | Температура | ||||
| Хлорид натрия | 0.297 | 0.292 | 0.264 | 0.261 | 0.259 |
| Хлорид калия | 0.127 | 0.147 | 0.300 | 0.329 | 0.359 |
Поэтому после обработки подобным раствором нового количества сильвинита из него будет извлекаться только хлорид калия, переходя в раствор, а хлорид натрия растворяться не будет. Это свойство системы «КСl-NаСl–Н2О» и используется в галургическом методе извлечения хлорида калия из сильвинитовой руды дл яорганизации циклического цикла.
Процесс галургического производства хлорида калия включает шесть основных стадий:
1) измельчение сильвинитовой руды;
2) выщелачивание хлорида калич 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