Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Растворение сильвина

При растворении сильвина в оборотных щелоках требуется получить близкий к насыщению по КС1 щелок при минимальном содержании калия в отвале22. Необходимо также обеспечить до­статочно высокую интенсивность растворения. При прочих равных условиях интенсивность растворения возрастает при увеличении степени измельчения руды. С другой стороны, крайне нежелатель­ным является присутствие фракции —0,2 мм, так как тонкодис­персные частицы, содержащие сильвин, выносятся со щелоком из - растворителей в виде солевого шлама и уходят в отвал.

Кроме того, появление мелких частиц руды связано с раскры­тием глинистых компонентов, обладающих весьма тонкой струк­турой и известной способностью к набуханию, что резко ухудшает условия осветления щелоков. Оптимальная степень измельчения определяется составом и структурой породы. Для верхнекамских сильвинитов в качестве оптимального принято дробление до круп­ности частиц 5—0,25 мм остаток на сите 5 мм не должен превы­шать 5%.

Температурный режим растворения играет чрезвычайно важ­ную роль, поскольку при повышении температуры увеличивается концентрация насыщения КС1 и возрастает скорость растворения. Так как растворение проводят в аппаратах под атмосферным дав­лением, предельная температура горячих щелоков составляет 100—103°; этой температуре соответствует концентрация насыще­ния, равная 270 г/л КС1 и 210 г/л NaCl. При понижении темпера­туры горячего щелока на 5—10° содержание КС1 снижается до 245—250 г/л, что вызывает соответственное уменьшение выхода калия из единицы объема циркулирующего щелока.

Степень насыщения щелока и количество нерастворенного КС1 в отвале зависят от принятого режима растворения, которое осу­ществляют противотоком, прямотоком и по комбинированным схе­мам. При оценке эффективности различных режимов растворения' необходимо учесть также происходящее при растворении высали­вание хлористого натрия. Шламообразование отрицательно ска­зывается на показателях процесса в целом, так как при этом воз­растают нагрузка на аппаратуру для отстаивания и обработки шламов и потери калия с отвалом.

В режиме противотока средняя разность концентрации рабо­чего раствора и концентрации насыщения значительно выше, чем при прямотоке, что обеспечивает повышение интенсивности раство­рения. С другой стороны, при противотоке высаливание NaCl значительно увеличивается. В идеальных условиях растворения верхнекамского сильвинита скорость растворения при прямотоке в 2 раза меньше, чем при противотоке, но количество высоленного NaCl при этом возрастает в 1,5 раза. В промышленном аппарате, учитывая несовершенство перемешивания, эффективность противо - точного растворения несколько снижается, главным образом в ре­зультате частичного экранирования сильвинита выделяющимися кристаллами NaCl, но увеличение шламообразования в указан­ном соотношении сохраняется 23.

В большинстве случаев в качестве оптимальной выбирают ком­бинированную схему растворения, по которой в первом по ходу руды растворителе движение щелока и породы происходит пря­мотоком, а в последующих — противотоком. По такой схеме в пер­вый растворитель подают щелок после выщелачивания во втором растворителе, в который поступают нагретый маточный щелок и слабые щелока после выщелачивания отвала в третьем раствори­теле (при промывке водой); во втором растворителе происходит дорастворение руды, передаваемой из первого растворителя. Ко­личество солевого шлама, выделяющегося на 1 м3 осветленного щелока при переработке верхиекамских сильвинитов, составляет в среднем 250—260 кг и может быть снижено на 20% при подаче части маточного щелока (~15% от общего количества) в первый растворитель.

На большинстве современных калийных фабрик выщелачива­ние сильвинитовых руд осуществляют в шнековых растворителях, представляющих собой горизонтальную корытообразную мешалку длиною до 22—24 м; перемешивание и транспортирование пульпы осуществляется шнековой спиралью, вращающейся на горизон­тальном валу. Расход тепла, вызванный эндотермическим эффек­том растворения КС1, вводом холодного сильвинита и отдачей тепла в окружающую среду стенками аппарата, компенсируют подачей пара или перегревом под давлением растворяющего ще­лока. В последнем случае, при вводе щелока в растворитель, про­исходит выделение растворного пара за счет самоиспарения. Ввод острого пара осуществляют через дюзы; в некоторых конструк­циях шнековых растворителей внутри корпуса размещены нагре­вательные элементы, обогреваемые глухим паром. Последний ва­риант является менее удачным — трубчатки нагревательных эле­ментов быстро выходят из строя в результате коррозии и эрозии, кроме того, нагревательные элементы не обеспечивают быстрого нагрева сырой соли, что снижает интенсивность растворения. Удель­ная производительность шнековых растворителей 1,7—3 т/(м3-ч) Руды (в зависимости от ее состава).

При небольших масштабах производства применяют барабан­ные растворители, в которых руда и щелок движутся параллель­но24. Удельная производительность барабанных растворителей ниже, чем шнековых примерно на 30—40%, расход электроэнергии в несколько раз выше и составляет ~ 1 кет • ч на 1 т руды (вместо ~0,25 кет • ч на 1 г в шнековых). Недостатком барабанных рас­творителей является также невозможность проведения противо - точного растворения и вынос тонких фракций сильвина с щелоком.

Значительная интенсификация растворения калийных руд ожи­дается при проведении процесса в условиях турбулентного по­тока по трубам25. Этим способом осуществляют растворение от­валов галита на калийных предприятиях ГДР. Время полного - растворения галита составляет ~2 мин при скорости потока в трубе ~ 1 м/сек.

Проведены исследования, показавшие возможность растворе­ния галитового отвала и калийных солей в кипящем слое26.