Технология минеральных солей (удоБрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот)
Схема производства хлористого калия методом растворения и кристаллизации
Примером современного производства хлористого калия является предприятие, перерабатывающее сильвинит верхнекамского месторождения. Схема производства изображена на рис. 44.
Дробленный до крупности 0,25—5 мм сильвинит из солемель- ницы подают в бункеры на склад сырых солей, откуда с помощью лоткового качающегося питателя забирают на ленточный транспортер с автоматическими весами и направляют в шнековые растворители длиной 21,5 м, диаметром 2,76 м число оборотов шнековой спирали 8 в минуту. Сильвинит последовательно транспортируется через два шнековых растворителя, причем первый работает по принципу параллельного тока, а второй — противотока. Передача сильвинита из первого во второй аппарат и удаление отвала из второго аппарата осуществляются наклонными элеваторами с дырчатыми ковшами, из которых щелок сливается обратно в растворители. Для компенсации тепловых потерь в растворители
Вводится через дюзы острый пар (1,5—2 ат). Горячий маточный щелок после вакуум-кристаллизации (растворяющий щелок), нагретый до 105—115°, поступает во второй растворитель, движется противотоком руде и вытекает в виде «среднего» щелока с плот» ностью 1,220—1,236 г/см3, который поступает в первый растворитель, где движется в одном направлении с сильвинитом. Вытекающий из первого растворителя горячий (97—107°) концентрированный щелок содержит 245—265 г/л КС1. Для окончательного извлечения КС1 отвал из второго растворителя элеватором передают в третий, более короткий растворитель шнекового типа (длиною 11 л), куда направляют промывные воды и фильтраты, полученные при обработке отвала и шлама на план-фильтре и при противоточной промывке. Движение отвала и щелока в третьем растворителе происходит также противотоком. Кроме дополнительного извлечения КС1, в третьем растворителе обеспечивается рекуперация тепла отвала, передающего частично свое тепло щелоку; этот щелок присоединяют к растворяющему щелоку, а отвал элеватором передают на фильтрование. Отвал после промывки горячей водой на элеваторе содержит ~15% маточного раствора. Для уменьшения потерь хлористого калия его промывают горячей водой на план-фильтре — фильтре непрерывного действия с горизонтальной поверхностью фильтрации; в отвале после фильтрации содержится 4,5—6% Н20 и около 2,5% КС1. Осадок сбрасывается с план-фильтра на скребковый транспортер и удаляется из цеха.
Горячий щелок, вытекающий из первого растворителя, содержит глинистый и солевой шламы. Отделение этих примесей осуществляют в шестиконусном отстойнике — шпицкастене 22; в каждом конусе отстойника имеется мешалка (1 об/мин), предназначенная для уплотнения шлама и облегчения его выгрузки.
Для увеличения скорости осветления раствора в него вводят коагулянт, способствующий осаждению мелкодисперсных илистых частиц. В последнее время крахмал заменяют более эффективными коагулянтами, главным образом полимерными веществами36'38. Получает широкое распространение полиакриламид, расход которого в 5—6 раз меньше крахмала (100—120 г на 1 г глинистого ила), при значительно большей скорости осаждения. При использовании подобного высокоэффективного коагулянта становится реальной переработка калийных руд, содержащих большие количества (до 20%) не растворимых в воде веществ."
При осветлении щелока в отстойнике 22 происходит некоторая классификация шлама: в первых конусах оседает главным образом солевой шлам, который возвращают в первый растворитель или подвергают фильтрации на барабанных вакуум-фильтрах, а в последних — илистый шлам. Отношение жидкости и твердой фазы (Ж: Т) в выгружаемом солевом шламе не должно превышать 0,8—1. Илистый шлам из последних конусов отстойника при Ж : Т, равном 2—2,5, передают на противоточную промывку, состоящую из батареи сгустителей Дорра.
Вытекающий из отстойника щелок, имеющий температуру 87— 98°, охлаждается до 17—27° в 14-ступенчатой вакуум-кристаллизационной установке. Вакуум создается за счет отсоса паро-воз - душной смеси, образующейся при самоиспарении раствора, системой паровых эжекторов, установленных на конденсаторах. Вакуум-кристаллизационная установка состоит из одного вертикального корпуса 28 (I ступень) и шести горизонтальных корпусов 29—34, имеющих 13 ступеней охлаждения (//—XIV). Горизонтальные корпуса имеют лопастные мешалки (16 обочин).
Осветленный щелок из отстойника засасывается в первый корпус вакуум-кристаллизационной установки и далее перетекает по переточным трубам вместе с образующимися кристаллами КС1 из одной ступени в другую. Из последней XIV ступени пульпа хлористого калия самотеком по барометрической трубе сливается в приемный бак. Растворный пар из первых девяти ступеней конденсируется в поверхностных конденсаторах, нагревая при этом маточный щелок, направляемый на растворение сильвинита. Щелок проходит последовательно конденсаторы от IX ступени до /, нагреваясь от 17—27° до 65—75°.
Дальнейшее нагревание растворяющего щелока до 113—115° осуществляют в трубчатых подогревателях, обогреваемых паром. Растворный пар из последних пяти ступеней вакуум-кристаллизационной установки конденсируют в конденсаторах смешения, орошаемых водой. Свежая вода подается в конденсатор XIV ступени и затем самотеком перетекает из одного конденсатора в другой до конденсатора X ступени, из которого по барометрической трубе сливается в приемный бак. Система отсоса паровыми эжекторами несконденсированной паро-воздушной смеси построена таким образом, что паро-воздушная смесь перекачивается из последней в предшествующую. Из вспомогательного конденсатора паро-воздушную смесь отсасывают поршневыми вакуум-насосами и через брызгоуловитель выбрасывают в атмосферу.
Конечное охлаждение щелока определяется давлением в XIV Ступени, которое, в свою очередь, зависит от температуры воды, поступающей на конденсацию паров; поэтому режим работы вакуум-кристаллизационной установки в зимних и летних условиях оказывается несколько отличным.
Для уменьшения кристаллизации хлористого натрия при охлаждении в процессе вакуум-испарения к раствору, поступающему на кристаллизацию, присоединяют часть конденсата растворного пара из. первых четырех поверхностных конденсаторов.
Из сборного бака пульпу хлористого калия перекачивают в шестиконусный отстойник 48 такой же конструкции, как отстойник 22 для осветления горячего щелока. Осветленный холодный маточный щелок направляют на подогрев в поверхностных конденсаторах 36, а сгущенную пульпу хлористого калия — в горизонтальную мешалку, откуда ее перекачивают шламовыми насосам» В расходные мешалки над автоматическими центрифугами полунепрерывного действия 54. Влажность осадка после центрифугирования, в зависимости от величины кристаллов, изменяется от
Рис. 48. Схема установки для сушки хлористого калия в кипящем Слое: I — ленточный питатель; 2 —бункер; 3 — транспортер; 4 — бункер для сухой соли; 5 —печь КС; 6 — выгрузочная течка; 7 —шиек для выгрузки; S —батарейный циклон; 9— пеииый аппарат; 10 — бак для раствора соды; 11 — дымосос; 12— шнек; 13 — ленточные конвейеры; 14 — вентилятор. |
Сырой хлористый калий по ленточному транспортеру направляют на сушку, которую производят в барабанных вращающихся сушилках. Мелкий хлористый калий, увлекаемый дымовыми газами, отделяют в циклонах и присоединяют к общему потоку готовой продукции, направляемой на склад. Величина удельного влагосъема при сушке равна 35—45 кг/(м3-ч), конечная влажность хлористого калия не выше 1%.
В последние годы в СССР и в США для сушки калийных солей начали применять аппараты кипящего слоя39'40. Новый способ позволил значительно повысить качество сушки благодаря большей равномерности и степени высушивания, а также снизить на 20—30% удельный расход топлива. Схема сушильной установки для сушки хлористого калия, производительностью 100— 120 тч1 представлена на рис. 45.
При сушке хлористого калия в кипящем слое продукт может быть получен в обеспыленном виде. Это достигается или возвратом циклонного продукта на смешение с влажной солью (такой прием эффективен при начальной влажности не менее 8—10%), или совмещением сушки с классификацией путем отдувки пылевидных фракций из слоя с последующей грануляцией пыли, отделяемой в циклонах.
На 1 т готового хлористого калия расходуют: около 5 т сильвинита (в расчете на содержание в нем 22% КС1), 0,5 мгкал[7] пара, 30 квТ'Ч электроэнергии, 14 м3 воды и топлива (условного) при сушке в барабанных сушилках— 12 кг, при сушке в аппаратах кипящего слоя — 8 кг. Количество отвала на 1 т продукции составляет 2,5—3 г, а мелкокристаллического солевого шлама с влажностью 15% — 0,5 т.
Величина потерь КС1 с галитовым отвалом зависит от крупности помола сырой руды и степени промывки отвала на план - фильтре. Потери с отвалом заметно возрастают при увеличении содержания фракции +5 мм в сырой руде, поэтому гранулометрическая характеристика последней строго контролируется.
Потери КС1 с осадком с барабанных фильтров зависят от количества выносимого солевого шлама и его состава. Для уменьшения количества солевого шлама, образующегося в результате высаливания мелкокристаллического NaCl при растворении, можно часть нагретого маточного щелока направлять - в первый растворитель (стр. 156); должно быть обращено также внимание на уменьшение содержания мелких фракций в сырой руде.
Сокращение потерь КС1 с глинистыми шламами обеспечивается поддержанием заданной плотности выгружаемых сгущенных илов с последующей противоточной промывкой. Прочие механические потери составляют около 1,5—2%. В процессах растворения, сгущения, фильтрации и промывки шламов в соответствии с требованиями оптимального режима общая величина потерь составляет 8-10%.
В настоящее время разработано автоматическое регулирование всех основных технологических операций схемы 41~43.