Калийные удобрения. Характеристика отходов

Основным калийным удобрением является хлорид калия — КС1. Его получают из минерального сырья — сильвинита. Россия является крупнейшим в мире производителем калийных удобрений.

Сильвинит представляет собой механическую смесь хлоридов калия и натрия, в качестве примесей он имеет нерастворимый осадок (н.о.) и CaS04.

Средний состав сильвинитовых руд, масс. %:

хлорид калия КС1              22 — 33

хлорид натрия NaCl              61—71

хлорид магния MgCl2              0,2 —0,3

сульфат кальция CaS04              1,3 — 1,7

нерастворимый осадок              от десятых долей до 10 и более

Сильвинитовая руда Верхнекамского месторождения (Урал) содержит до 2,5% н.о., а Старобинского месторождения (Белоруссия) — до 10 — 12 % н.о.

Переработка сильвинита на хлорид калия осуществляется гал- лургическим или флотационным методами.

Галлургический метод основан на различной растворимости хлоридов калия и натрия в воде в зависимости от температуры. С увеличением температуры от 20 до 100 °С растворимость NaCl не меняется, а растворимость КС1 увеличивается в два раза. Из насыщенных по NaCl и КС1 растворов при температуре 100 °С при охлаждении будет кристаллизоваться хлорид калия, а хлорид натрия останется в растворе. Выход хлорида калия по этому способу составляет 85 — 86 %.

на 1 т КС1

калийная руда (22% КС1), т              5,17

депрессор — КМС (карбоксилметилцеллюлоза), кг ... 2,5

собиратель (смесь алифатических аминов), г              500

пенообразователь (сосновое масло),              г              62

регулятор пенообразован ия (отход

производства капролактама), г              78

Выход КС1 составляет 84,5 %.

Основными отходами процесса производства хлорида калия являются солевые, галитовые, глинистые шламы, сточные воды и минерализованные рассолы шламохранилищ, отходящие газы со стадии сушки.

Твердые отходы. Глинисто-солевые шламы представляют собой суспензию н.о. в минерализованном рассоле. Отношение Ж:Т = = 1,7 —2,5. Состав рассола, масс. %: КС1 — 10— 11, NaCl — 20—22. Твердая фаза состоит из мелкодисперсных частиц песка, глины и других включений.

В настоящее время ни один из методов утилизации шламов не реализован в промышленном масштабе. Одним из препятствий является его повышенная влажность— 70—80%, мелкодисперс- ность и высокая вязкость.

Шламы с помощью гидротранспорта подают в шламохранили- ща. Шламохранилища обносят дамбами, углубляют на 20 — 40 м в целях экономии площадей и снабжают полиэтиленовыми экранами. Они являются источниками загрязнения окружающей среды и требуют постоянного наблюдения.

Интересны работы по сухому освобождению сильвинита от шламов. Метод основан на ферромагнитных свойствах оксида железа Fe203, концентрация которого в составе н.о. достигает 5 — 7%.

По предлагаемому способу сильвинит измельчают, нагревают при температуре 150— 160 °С в течение 15 мин и помещают в магнитное поле. Степень извлечения н.о. достигает 81 %. Общая степень извлечения КС1 также увеличивается. Сухие глинистые шламы могут быть использованы в качестве калий-магниевых удобрений на песчаных почвах.

Галитовые отходы. На каждую тонну хлорида калия образуется —3 т галитовых отходов, основным компонентом которых является хлорид натрия. Кроме того, в отходах содержатся небольшое количество КС1, MgCl2, CaS04, соединения брома, н.о. От

вал представляет собой зернистую сыпучую массу, в которой находится до 10 % маточного раствора.

Галитовые отходы, полученные после проведения флотации, содержат органические добавки.

Одной из основных областей утилизации галитовых отходов является переработка их на техническую или пищевую поваренную соль (рис.

Галитовые отходы по конвейеру 3 поступают в воронку 2, куда подается также осветленный раствор для создания Ж: Т = 0,8 — 1,0. Далее пульпу классифицируют на дуговом сите 1 по классам с шагом 3 мм. Надрешеточная фракция проходит дополнительную классификацию на грохоте 4 и поступает в отвал. Фракция, прошедшая сита, идет в гидросепараторы 6 и 7 и затем через смеситель 8 подается на центрифугу 15. Осадок соли из центрифуги влажностью 5—7 % сушат и направляют потребителю. Фильтрат из центрифуги и слив гидросепараторов собираются в сборник 9. Сюда же подают раствор ПАА. Далее смесь сгущается, проходит дополнительную классификацию в гидросепараторе 7 и с соотношением Ж:Т = 1,5 через мешалку 8 поступает в центрифугу 15, где осадок отделяют от раствора и промывают водой. Отжатая соль

Рис. 11.23. Схема получения технической поваренной соли из галитовых

отходов:

/ — дуговое сито; 2— загрузочная воронка; 3, 16, 21— конвейеры; 4— грохот;

5, 9, 12— баки; 6, 7— гидросепараторы; 8, 13, 17, 20— мешалки; 10— отстой-

ник; 11, 14, 18, 19— насосы; 15— центрифуга

влажностью 5 — 8% конвейером /6 транспортируется на сушку. Слив гидросепараторов, содержащий до 10 кг/м3 солей, и фильтрат, получаемый на центрифуге, поступают в промежуточный бак 9. Одновременно в аппарат добавляют раствор ППА, после чего суспензия стекает в отстойник 10. Осветленный раствор, содержащий до 0,1 кг/м3 н. о., подают в напорный бак 5. Сгущенный шлам с высоким содержанием глинистых частиц стекает в мешалку 13, насосом 14 его перекачивают в шламохранилище.

В г. Мозыре (Белоруссия) работает завод по получению поваренной соли из галитовых отходов ПО «Белорускалий». Солевые отходы используются в качестве сырья для получения поваренной соли на заводах в Италии и во Франции (до 10 % общего количества).

Использование отходов, полученных флотационным методом, для производства поваренной соли, вызывает сомнения, так как в NaCl переходят органические добавки, применяемые при проведении основного процесса.

Предложенные методы утилизации не решают проблемы ликвидации отходов при производстве калийных удобрений. Значительная часть их не находит применения и складируется. Наибольшее распространение получило складирование в отвалы. Возможно подземное захоронение и растворение отходов с последующей закачкой полученных рассолов в подземные горизонты (см. гл. 6).

Жидкие и газовые выбросы. В производстве калийных удобрений образуются минерализованные рассолы. Они получаются при обезвоживании свежих галитовых отходов и в результате их растворения при хранении. Общее содержание солей в них составляет 300 — 350 г/л, в том числе соединений брома — 0,5 г/л.

Очистка минерализованных вод признана нерациональной. Одним из наиболее перспективных методов, применяемых в России и за рубежом, является закачка их в подземные глубинные горизонты. Такая технология осуществляется в Германии, Франции, США, ЮАР. В этих странах созданы специальные службы для автоматизированного сброса сточных вод и контроля за состоянием подземных вод.

Отходящие газовые выбросы образуются на стадии сушки гранул КС1. Они содержат продукты сгорания топлива (S02, СО, С02, оксиды азота) и технологические газовые примеси — НС1, пыль.

Очистка от пыли проводится в циклонах, обезвреживание от токсичных примесей S02, НС1 — в пенных промывателях. При производстве крупнозернистого удобрения очистку газов ведут в батарейном циклоне и промывателе. В случае производства мелкозернистого КС1 унос пыли достигает 10 — 20%, поэтому необходима двухступенчатая очистка в циклонах с последующей доочисткой в скрубберах. Применение двухступенчатой технологии позволяет получить степень очистки от пыли 98 %, а от токсичных примесей — 97 %.