Технология производства хлористого калия методом растворения

1. Введение.

Технология производства хлористого калия методом растворения – кристаллизации включает следующие основные операции:

1. Растворение сильвинитовой руды горячим растворяющим щелоком.
2. Фильтрация галитовых отходов с последующей промывкой их водой с целью снижения потерь хлористого калия.
3. Осветление горячего насыщенного щелока от глинистых и солевых частиц.
4. Охлаждение осветленного насыщенного щелока за счет самоиспарения под вакуумом и кристаллизация хлористого калия.
5. Сгущение хлоркалиевой пульпы с целью отделения основной массы маточного щелока от кристаллов хлористого калия.
6. Обезвоживания сгущенной хлоркалиевой пульпы на центрифугах, ленточном вакуум-фильтре и промывка осадка водой.
7. Нагрев растворяющего щелока.
8. Сушка влажного хлористого калия
9. Приготовление реагентов

10.Обработка продукта против  слеживаемости реагентами – специальный  процесс.

 

 

Для проведения процессов полного и частичного растворения используют аппараты различной конструкции. При этом они должны по возможности удовлетворять следующим основным требованиям:

• обеспечить высокую степень извлечения целевых компонентов;
• обеспечить максимально высокую концентрацию получаемого раствора;
• обладать высокой удельной производительностью;
• характеризоваться низкими удельными затратами энергии.

По принципу действия все аппараты - растворители можно разделить на аппараты периодического, полунепрерывного и непрерывного действия.

Для проведения непрерывного растворения твёрдых веществ часто используют различные шнековые растворители. Эти аппараты могут работать в прямоточном и противоточном режимах.

Шнековые растворители отличаются большой производительностью. Однако они представляют из себя весьма громозкие сооружения, обладают большой металлоёмкостью и требуют мощного привода.

 

 

2. Описание процесса растворение сильвинитовой руды.

 

В процессе растворения сильвинита горячим растворяющим щелоком необходимо получить раствор с высокой степенью насыщения по КСI при одновременном максимальном выщелачивания КСI из сильвинита.  

Эффективность выщелачивания KCI из сильвинита зависит, в основном, от соотношения руда:щелок, температуры растворяющего щелока и крупности помола сильвинита. С целью уменьшения потерь хлорида калия с галитовым отвалом массовая доля частиц класса крупности более 5 мм не должна превышать 12 % . Однако, во избежание образования большого количества солевого шлама в процессе растворения руды, не допустимо ее переизмельчение: массовая доля частиц класса крупности менее 1 мм не должна превышать 50 % .

Молотый сильвинит ленточными конвейерами поз.301, 302 подается в расходные бункера № 3 и 4 отделения растворения Главного производственного участка фабрики. Из бункеров руда поступает на ленточные конвейеры поз.313-316 и подается в первый шнековый растворитель поз.351-1.

На наклонных ленточных конвейерах поз.314-315 установлены весы, показывающие расход руды на растворение.

Одновременно с рудой в первый растворитель самотеком поступает слив второго растворителя - средний щелок. С целью уменьшения шламообразования растворители работают по принципу прямотока.

Полученный в первом растворителе горячий насыщенный щелок самотеком поступает в пульподелитель поз.361 и далее в отстойники типа “Брандес” для отделения солевого шлама.

Руда обезвоживающим элеватором из первого рстворителя транспортируется на дорастворение во второй шнековый растворитель поз.351-2; сюда же из распределительной емкости поз.362 самотеком поступает горячий растворяющий щелок.

Возможна подача части растворяющего щелока из поз.362 в первый растворитель: распределение растворяющего щелока между растворителями производится в зависимости от его температуры и содержания KCI в среднем и в растворяющем щелоках.  

Регулирование расхода руды на растворение осуществляется в зависимости от показаний калиметра, фиксирующего массовую долю КСI в среднем щелоке и от плотности среднего щелока.

Расход растворяющего щелока устанавливается в зависимости от расхода руды.

Регулирование температуры в растворителях осуществляется за счет перераспределения растворяющего щелока между первым и вторым растворителями и регулирования температуры растворяющего щелока, что обеспечивается соответствующим расходом пара на группы теплообменников поз.452, в которых осуществляется подогрев растворяющего щелока.

Для обеспечения заданной температуры в растворители предусмотрена подача острого пара.

Контроль эффективности процесса растворения осуществляют на основании показаний калиметра, фиксирующего массовую долю КСI в насыщенном щелоке и по плотности насыщенного щелока.

Галитовый отвал из растворителя поз.352-2 обезвоживающим элеватором подается в шнековую мешалку поз.352 с целью рекуперации тепла, для чего в шнековую мешалку подается часть холодного маточного раствора с помощью насоса поз.4.3-2G01(03) с РВКУ (частично - через ленточные вакуум-фильтры, где маточный раствор используется для смыва поддонов), фильтрат со стадии фильтрации галитового отвала и раствор после регенерации фильтроткани. Слив шнековой мешалки поступает во второй растворитель.

Галитовый отвал из мешалки поз.352 выгружается обезвоживающим элеватором и через распределительные устройства поз.427 и 430 распределяется по ленточным вакуум-фильтрам поз.402.

 

Для аварийного опорожнения растворителей и шнековой мешалки в отделении растворения установлена аварийная емкость поз.364, выполненная в виде шнекового растворителя, из которого суспензия насосами поз.375 может быть направлена в отстойник поз.743. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Материальные и энергетические  балансы

Расчет производственной мощности и объема производства

На основании теоретического анализа производится расчет материального и теплового баланса ХОФ.

Производственная мощность определяется по формуле:

,

ПМ - производственная мощность;

Тэф - эффективный фонд рабочего времени;

n - количество оборудования (n = 1);

q - производительность оборудования. Эффективный фонд времени работы оборудования при непрерывном производстве:

,

Где Ткал- календарный фонд времени (365 дней · 24 часа = 8760 часов);

Тппр - время планово-предупредительных ремонтов;

Тнто - время неизбежных технологических остановок.

Производительность обогатительной фабрики БКПРУ-1 определяется производительностью вакуум-кристаллизационной установки. Мощность производства по проекту составляет 416000 тонн минеральных удобрений (100 % К2О) в год. В переводе на хлорид калия получим 700000 тонн в год КСl. /8/ 

Время ППP рассчитывается по ремонтным нормативам на капитальный и текущий ремонты, которые состоят из времени межремонтного пробега и времени нахождения оборудования в ремонте. Среднее время ППP за год составляет: Тппр = 228 ч.

Продолжительность неизбежных технологических остановок составляет 355 часов в год. Таким образом, эффективный фонд времени работы оборудования составит:

Тэф = 8760 – 228 - 355 = 8177 ч

Найдем часовую производительность фабрики:

 т/ч хлорида калия

Определяем количество сильвинита, поступающего на растворение, для этого находим расходный коэффициент по руде, приняв расчетный коэффициент товарного извлечения KCl из руды 85 %.

 тонн на 1 тонну KCl

Где: 98,4 – содержание КСl в готовом продукте, %;

27 – содержание КСl в руде, %.

Для получения 85,6 т/ч хлористого калия на растворение потребуется подать сильвинита: 85,6 · 4,2875 = 367 т/ч.

• Степень извлечения KCl из руды в жидкую фазу - 97 %.
• Степень перехода из руды в глинистый шлам: Н.О. - 70 %; CaSО4-20 %
• Массовая доля NaCl в твердой фазе глинистого шлама - 10 %.
• Массовое отношение Ж:Т в выгружаемом глинистом шламе - 3,0.
• Массовая доля KCl в жидких фазах: отвала - 10,0 %; шлама - 20,0 %.
• Влажность отвала - 6 %.
• Влажность концентрата перед сушкой - 6,5 %.
• Влажность концентрата после сушки - 0,5 %.
• Температура осветленного раствора перед ВКУ - 90 °С.
• Температура маточного раствора после ВКУ - 26 °С.
• Механические потери KCl - 5,0 %. /6/

Материальный баланс отделения растворения

Состав руды, поступающей на переработку

Таблица 0.1

Компонент	%	т/т Н2О	т/ч
KCl	27,00	0,3830	99,09
NaCl	68,75	0,0355	252,31
MgCl2	0,15	-	0,55
CaSO4	1,80	-	6,61
н.о.	2,30	-	8,44
Н2О	0,00	1,0000	0,00
Всего:	100,00	1,4185	367,00

 

 

Состав растворяющего щелока

Таблица 0.2

Компонент	%	т/т Н2О
KCl	10,78	0,1574
NaCl	19,12	0,2793
MgCl2	1,15	0,0168
CaSO4	0,47	0,0069
Н2О	68,48	1,0000
Всего:	100,00	1,4604

 

Состав насыщенного щелока

Таблица 0.3

Компонент	%	т/т Н2О
KCl	19,83	0,3177
NaCl	16,7	0,2676
MgCl2	0,56	0,0090
CaSO4	0,5	0,0080
Н2О	62,41	1,0000
Всего:	100,00	1,6023

 

Расчеты материального баланса:

Степень выщелачивания KCl из сильвинита  примем равной 97% (или 0,97).

Определим количество KCl, перешедшего в раствор на 1000 т/ч воды:

99,09 ∙ 0,97 = 96,12 т/ч

не растворится 99,09 – 96,12 = 2,97 т/ч

На 1 т воды в раствор перейдет   KCl:

0,3182 – 0,1574 = 0,1608 т,

где 0,3182 – содержание KCl в насыщенном щелоке, 0,1574 – в растворяющем.

Рассчитаем количество воды, необходимое для растворения 96,12 т/ч KCl, исходя из того, что в 1 т воды растворяется  0,1608 т KCl:

, отсюда х = 597,68 т/ч воды

или раствора 597,68 · 1,4606 = 872,85 (т/ч).

 

 

Состав этого раствора по компонентам

Таблица 0.4

Компонент	%	т/т Н2О	т/ч
KCl	10,78	0,1574	94,09
NaCl	19,12	0,2793	166,89
MgCl2	1,15	0,0168	10,04
CaSO4	0,47	0,0069	4,10
Н2О	68,48	1,0000	597,73
Всего:	100,00	1,4604	872,85