1 Общая часть

1.1 Анализ химического и минералогического состава сильвинитовой руды. Требования, предъявляемые к сырью

Сильвинитовая руда представляет собой физико-механическую смесь двух минералов сильвина и галита, карналлита, глинистого вещества, а также соединений брома, иода, рубидия и других элементов. В калийных рудах также содержатся газы H, CH, N,HS.

Доминирующим компонентам сильвинитовой руды является – галит (NaCl) в виде чистого химического соединения бесцветный со стеклянным блеском, природная каменная соль может быть окрашена в различные цвета от серого до черного. Галит легко растворяется в воде, температура плавления 800 градусов. В составе сильвинитовой руды галит имеет бесцветный, белый, голубоватые цвета. Плотность галита 2,12-2,14 г/см³, твердость 2,5. Теоретический состав:Na-39,34% ; Cl-60,66%.

Сильвин KCl в чистом виде бесцветный, иногда прозрачный. В сильвинитовых рудах имеет молочно-белую и красно-бурую окраску из-за содержания примесей Fe₂O₃. Встречается молочно-белый сильвин, сожержащий пустоты с газом. Массовая доля KCl варьируется от 20 до 28%.

Плотность сильвина 1,98-2,22 т/м3, твердость 1,5-2,0. Теоретический состав:K-52, 44%;Cl-47, 56%.

Физико-механические свойства сильвинитовой руды:

-Влажность руды 0,2-1,7 %

-Плотность 2,06-2,08 г/см³

-Насыпной вес 1,3-1,35 г/см³

-Угол естественного откоса 36-40 град

-Твердость 2

-Угол естественного откоса в движении 32-35 град

В сильвинитовых рудах, согласно техническим условиям, содержание KCl не менее 20% — стандартная руда. На обогатительную фабрику поступает руда

с содержанием KCl 20–28%.

В состав сильвинитовых руд в незначительных количествах входит водонерастворимый остаток. Содержание н.о в рудах Старобинского месторождения до 18%, около 40% н.о. представлены крупностью 1мм. В руде, поступающей на обогатительную фабрику, должно содержаться не более 10% н.о.

Калий хлористый применяют как удобрение в сельском хозяйстве и в розничной торговле, а также для промышленности при производстве химических продуктов и других целей: производства заменителей кожи, хлобопекарных и кормовых дрожжей, лечебно-профилактической соли.

1.2 Сравнительная характеристика способов производства хлористого калия из сильвинитовой руды

Промышленную переработку сильвинитовой руды осуществляют либо флотационным либо галургическим способом.

Основу флотационного способа производства хлористого калия составляют различия в физико-химических свойствах минералов, содержащихся в руде. При обогащении этим способом используется различная смачиваемость поверхности минералов сильвина и галита насыщенным раствором солей(маточным раствором). Перед флотационным обогащением пульпу обрабатывают реагентами, в результате чего, минерал сильвина обретает гидрофобное покрытие, а минерал галита - гидрофильное.

Для обогащения сильвинитовой руды применяется пенная флотация. Руда крупностью 1, 15-1, 25 мм после обесшламливания поступает на флотацию. В процессе флотации гидрофобные частицы-частицы сильвина закрепляются на поверхности воздушных пузырьков и вместе с ними поднимаются на поверхность пульпы, образуя пенный продукт - сильвиновый концентрат. Гидрофильные частицы-частицы галита, остаются в камере флотомашины, образуя камерный продукт – хвосты.

Окончательный концентрат с содержанием KCl не более 95,6% подвергается обезвоживанию и сушке. "Хвосты" флотации, с содержанием KCL 2,5-3,0% после обезвоживания транспортируются на складирование на солеотвал. Шламовый продукт после сгущения и осветления щелоков транспортируется на шламохранилище. Весь процесс ведется в присутствии флотационных реагентов.

Процесс переработки сильвинитовой руды на СОФ 2РУ состоит из следующих стадий: -дробление руды до 10 мм с предварительным грохочением; -измельчение руды до 1,15-1,25 мм с предварительной и поверочной классификацией; -механическое и флотационное обесшламливание сильвинитовой руды; -флотация сильвина включающая основную и контрольную операции флотации и 1-3 перечистки; -гидросгущение и обезвоживание хвостов флотации;

-гидроклассификация и обезвоживание концентрата; -сгущение шламовых отходов и их транспортировка на шламохранилище;

-технологический процесс производства калия хлористого мелкого флотационного (полуфабрикат);

-приготовление реагентов;

-технологический процесс производства калия хлористого гранулированного (полуфабрикат);

-облагораживание гранул;

- технологический процесс производства калия хлористого;

- складирование и погрузка готового продукта;

- складирование отходов производства.

Достоинства флотационного способа обогащения: -флотационный концентрат представлен зернами до 3мм, из-за чего менее слеживаемый; -процесс ведется при нормальной температуре, что снижает коррозию

оборудования и улучшает условия труда;

-не высокие расходы тепла и пара;

-процесс может быть легко автоматизирован. Недостатки флотационного способа обогащения:

-невысокое извлечение KCIиз руды, около 86%;-низкое качество, по сравнению с галургическим способом, качество готового продукта95,6%;

-применение дорогостоящих и вредных для здоровья флотационных реагентов - аллифатических аминов;

-невозможность переработки отходов из-за наличия в них аминов;

-большие расходы электроэнергии.

Галургия (в переводе с греческого – «соляное дело») включает изучение состава и свойств природного солевого сырья и разработку способов промышленного получения из него минеральных солей.

Галургический способ основан на различной растворимости KCI и NaCI с повышением температуры. При повышении температуры растворимость KCI резко увеличивается, а растворимость NaCI несколько снижается. Измельченная руда до крупности 5 мм подается на растворение, туда же подается растворяющий щелок-раствор насыщенный всеми солями, кроме KCI,с температурой 117 °С(+-2°С ). При контакте щелока с рудой происходит интенсивное растворение KCI из руды.

Полученный насыщенный щелок с температурой 98°С поступает на очистку от солевого и глинистого шлама и затем поступает на вакуумкристаллизацию. Выделенный солевой шлам возвращается на растворение, глинистый шлам поступает на шламохранилище. В процессе вакуум-кристаллизации из насыщенного раствора выкристаллизовывается KCI. Полученная хлоркалиевая суспензия поступает на сгущение и центрифугирование. Осадок KCI поступает на сушку. Галитовые отходы, оставшиеся после растворения поступают на фильтрацию и затем складируются на солеотвалах. Процесс переработки сильвинитовой руды состоит из следующих стадий: -дробление руды до 5 мм с предварительным грохочением;

-растворение KCI из сильвинитовой руды растворяющим щелоком, с последующей фильтрацией галитовых отходов; -подогрев щелока;

-осветление насыщенного щелока;

-очистка щелока от солевого и глинистого шлама;

-вакуум - кристаллизация хлористого калия из насыщенного щелока; -сгущение и центрифугирование хлоркалиевой суспензии; -сушка осадка KCI; -гранулирование КСI;

-складирование шламовых отходов на шламохранилище и галитовых отходов на хвостохранилище; -приготовление рабочих растворов реагентов. Достоинства галургического способа:

-возможность получения концентрата с содержанием KCI до 99%;

-возможность комплексного использования сырья;

-применение галитовых отходов и глинистых шламов; -ниже расход электроэнергии по сравнению с флотационным способом.

Недостатки галургического способа: -большие расходы тепла и воды; -высокая коррозия аппаратуры; -готовый продукт представлен частицами от 0,2 до 0,6 мм; -высокая температура в производственных помещениях.

Возможна также переработка сильвинитовой руды

• способом электросепарации. В основе этого способа лежит различная способность материалов, входящих в состав руды, приобретать, заряды разного знака, в результате чего происходит разделение исходного сырья на концентрат, промежуточный продукт и хвосты.

• гравитационным способом. Этот способ основан на использовании действия силы тяжести, при которой минералы отделяются от пустой породы за счёт разницы их плотности и размера частиц.

• Обогащение в тяжелых средах. В основе этого способа лежит различная плотность  разделяемых компонентов и тяжёлой среды (плотность которой больше плотности воды). В качестве тяжелой среды чаще используется магнетитовая суспензия.