Одержання Лангбейнітового концентрату з Галіто-лангбейнітового залишку калійних руд Прикарпаття

Обробка експериментальних даних для процесу в різних гідродинамічних умовах за наведеними кінетичними рівняннями показала, що при низькій інтенсивності перемішування, яка відповідає значенню Rевідц. = 800, екстрагування хлоридних мінералів відбувається в кінетичній області, а калійних – в дифузійній. При подальшому підвищенні значення Rевідц. хлоридні і калійні мінерали вилучаються в кінетичній області. Однак, за високої інтенсивності перемішування фаз концентрація насичення рідкої фази за йоном хлору практично досягається вже протягом 7-10 хвилин, тоді як ступінь вилучення йонів калію в цих умовах невисокий, тому за оптимальну інтенсивність перемішування прийняли таку, яка відповідає Rевідц = 1500.

В третьому розділі наведено результати випробовування стадій екстрагування галіту з ГЛЗ і фільтрування одержаного концентрату на збільшеній установці.

В установці використаний циліндричний скляний екстрактор ємністю 20 л з дволопатевою скляною мішалкою та вакуум-фільтр з фільтрувальною перегородкою з лавсану площею фільтрування 0, 0154 м2. Дослідження виконували за визначених оптимальних умов, наведених вище, а саме: тривалості процесу 7-10 хв за температури довкілля, інтенсивності перемішування Rевідц = 1500 та масовому співвідношенні Т: Р = 1: 3. Одержані усереднені результати досліджень, наведені в табл. 1, повністю підтвердили достовірність встановлених оптимальних умов процесу.

У четвертому розділі наведено результати досліджень, виконаних з метою звільнення відпрацьованого екстрагента від розчинених в ньому солей та повернення його на стадію екстрагування галіту з галіто-лангбейнітового залишку. Для цього використали метод вакуумної відгонки води на стандартній лабораторній установці для перегонки.

За ступінь відгонки води приймали відношення маси відігнаної води до маси початкового розчину. Як видно з результатів досліджень, наведених в табл. 2, до ступеня випарювання 37% у тверду фазу в основному виділяється хлорид натрію.

При подальшому збільшенні ступеня відгонки води в тверду фазу починають виділятися калійно-магнієві солі. Це дало змогу запропонувати здійснення регенерації відпрацьованого екстрагента у дві стадії: на 1-ій стадії виділяти хлорид натрію, забруднений домішками калійно-магнієвих солей, на другій стадії – калійно-магнієві солі з домішкою хлориду натрію (вміст Сl- понад 20 мас. %). При подальшому збільшенні ступеня відгонки води в тверду фазу починають виділятися калійно-магнієві солі.

Це дало змогу запропонувати здійснення регенерації відпрацьованого екстрагента у дві стадії: на 1-ій стадії виділяти хлорид натрію, забруднений домішками калійно-магнієвих солей, на другій стадії – калійно-магнієві солі з домішкою хлориду натрію (вміст Сl- понад 20 мас%). Отже, щоб використовувати одержані продукти як товарні, потрібно відмити осад хлориду натрію від домішок калійно-магнієвих солей, і, навпаки, осад калійно-магнієвих солей – від домішок хлориду натрію.

Експериментально доведено, що товарний хлорид натрію другого гатунку якості одержується після промивання його насиченим за температури довкілля розчином хлориду натрію у співвідношенні 1: 3.

Повторне екстрагування хлориду натрію з одержаного на другій стадії випарювання осаду за допомогою 48% -ого водного розчину хлориду моноетаноламонію за масового співвідношення Т: Р = 1: 2, 5 дало змогу одержати практично безхлоридний продукт такого складу (мас. %) : К+- 9, 72; Mg2+- 5, 86; Na+- 0, 55; Cl- – 2, 28; SO2-4 – 35, 37; RNH3+- 2, 55; H2Oгігр – 43, 67, та виходом за масою 23, 2%. Виконаний ренгенофазовий аналіз цього продукту на рентгенівському дифрактометрі АДП-2 показав, що він складається з шеніту з домішками епсоміту, тобто після сушіння може використовуватися як безхлоридне калійно-магнієве добриво.

Щоб перевірити, як зміняться показники процесу екстрагування галіту з ГЛЗ, якщо повернути регенерований екстрагент в цикл, виконали дослідження з використанням циркуляційного розчину хлориду моноетаноламонію після другої стадії випарювання, склад якого був такий (мас. %) : RNH3+- 43, 06; Cl- – 25, 93; К+- 0, 65; Mg2+- 1, 27; Na+- 0, 82; SO2-4 – 0, 85; H2Oгігр – 27, 42. Цей розчин містить лише невелику залишкову кількість розчинених солей, тому слід було сподіватися, що показники процесу екстрагування суттєво не зміняться. Для одержання початкового вмісту хлориду моноетаноламонію, який відповідав би оптимальному і дорівнював 32 мас%, випарений розчин розводили необхідною масою води і додавали таку масу свіжого моноетаноламіну, яка дорівнювала втраченій у процесі внаслідок виведення RNH3Cl з твердими продуктами. Після розведення і змішування склад екстрагента був таким (мас%) – RNH3+ – 19, 09; Cl- – 12, 54; К+- 0, 35; Mg2+- 1, 09; Na+- 0, 66; SO2-4- 0, 38; H2Oгігр – 65, 89. Склад твердої і рідкої фаз після екстрагування галіту з ГЛЗ екстрагентом наведеного складу показаний.

Як бачимо, екстрагування регенерованим розчином хлориду моноетаноламонію суттєво не погіршило якості одержаного безхлоридного концентрату, проте вихід готового продукту, як і слід було очікувати, зростає від 40 до 46, 6%. Це відбувається внаслідок висолюючої дії сульфатів, які в невеликій кількості залишаються в регенерованому екстрагенті.

В п'ятому розділі на підставі одержаних експериментальних даних наведені результати виконаних матеріальних розрахунків на 1т початкового ГЛЗ (табл. 4) та теплових розрахунків стадії регенерації відпрацьованого екстрагента.

Виконаний комплекс теоретичних та експериментальних досліджень послужив базою для розроблення функціональної і технологічної схем виробництва та технологічного режиму одержання лангбейнітового концентрату з галіто-лангбейнітового залишку калійних руд Прикарпаття.

Функціональна схема охоплює такі основні стадіі: 1) екстрагування галіту з ГЛЗ водним розчином хлориду моноетаноламонію;