6.2.6. Обращение с отходами производства хлорида калия
Основными отходами процесса производства хлорида калия являются глинисто-солевые шламы и галитовые отходы. Глинисто-солевые шламы представляют собой суспензию нерастворимого остатка в минерализованном рассоле с концентрацией 200 г/л (соотношение между жидкостью и твердым веществом Ж:Т=1,7-2,5). Состав рассола, масс. %: КCl – 10-11, NaCl – 20-22. Твердая фаза состоит из мелкодисперсных частиц песка, глины и других включений, из них 70% частиц имеют размеры около 20 мкм.
В настоящее время ни один из разработанных методов утилизации шламов не реализован в промышленном масштабе. Одним из препятствий является повышенная влажность (70-80%), мелкодисперсность и высокая вязкость шлама. Поэтому до сих пор этот отход хранится в шламохранилищах. Однако, если из глинисто-солевого шлама удалить водорастворимые соли и большую часть воды, то его состав окажется близким к составу мергелей (основное сырье для получения строительных материалов).
Шламы с помощью гидротранспорта подают в шламохранилища. Для экономии земельных площадей их обносят дамбами, углубляют на 20-40 м и снабжают экранами из полиэтиленовой пленки. Шламохранилища являются источниками загрязнения окружающей среды, засоления водоемов, почвы и требуют постоянного наблюдения.
Известен способ сухого освобождения сильвинита от шламов. Метод основан на ферромагнитных свойствах оксида железа Fe2О3, концентрация которого в составе нерастворимого остатка достигает 5-7%. По этому способу сильвинит измельчают, нагревают при температуре 150-160°С в течение 15 мин и помещают в магнитное поле. Степень извлечения железа достигает 81%. Общая степень извлечения KCI также увеличивается. Сухие глинистые шламы могут быть использованы в качестве калий-магниевых удобрений на песчаных почвах.
Галитовые отходы являются побочным продуктом основной стадии производства хлорида калия. На каждую тонну хлорида калия образуется 2,5-3 т галитовых отходов, основным компонентом которых является хлорид натрия. Кроме того, в отходах содержатся в небольших количествах KCI, MgCI2, CaSO4, соединения брома и нерастворимый остаток. Усредненный состав галитовых отходов: NaCl – 92- 96; KCI – 1,2-2,5; MgCI2, –0,05-0,2; CaSO4 – 0,6-2; нерастворимый остаток – 0,3-3% и влажность 5-10%. Отходы представляют собой зернистую сыпучую массу, в которой содержится до 10% маточного раствора. Галитовые отходы, полученные после проведения флотации, содержат и органические примеси.
Некоторое количество галитовых отходов используется в дорожном и коммунальном хозяйстве, а также в горнорудной промышленности. Однако потребность этих отраслей не превышает 30-35% от общего количества образующихся отходов.
Одной из основных областей утилизации галитовых отходов является переработка их на техническую или пищевую поваренную соль (рис. 6.6).
Рис. 6.6 Схема получения технической поваренной соли из галитовых отходов:
1– дуговое сито; 2 – загрузочная воронка; 3, 16, 21– конвейеры: 4 – грохот;
5, 9, 12 – баки; 6,7 – гидросепараторы; 8 – смеситель; 13, 17, 20 – мешалки;
10 – отстойник; 11, 14, 18, 19 – насосы; 15– центрифуга
Сложность получения пищевой поваренной соли заключается в том, что при флотационном способе переработки сильвинита в отходах остаются флотореагенты – органические жирные амины. Поэтому для получения этой продукции необходимо усложнять технологическую схему операциями по очистке поваренной соли от флотореагентов.
В процессе производства поваренной соли галитовые отходы по конвейеру 3 поступают в загрузочную воронку 2, куда подается также осветленный раствор для создания соотношения 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 полиакриламида (ПАА). Далее смесь сгущается, проходит дополнительную классификацию в гидросепараторе 7 и с соотношением Ж:Т=1,5 через смеситель 8 поступает в центрифугу 15, где осадок отделяют от раствора и промывают водой. Отжатая соль с влажностью 5-8% конвейером 16 транспортируется на сушку. Слив гидросепараторов, содержащий до 10 кт/м3 солей, и фильтрат, получаемый на центрифуге, поступают в промежуточный бак 9. Одновременно в аппарат добавляют раствор ПАА, после чего суспензия стекает в отстойник 10. Осветленный раствор, содержащий до 0,1 кг/м3 нерастворимого остатка подают в напорный бак 5. Сгущенный шлам с высоким содержанием глинистых частиц стекает в мешалку 13 и насосом 14 его перекачивают в шламохранилище.
В г. Мозыре в ПО "Белорускалий» работает завод по получению поваренной соли из галитовых отходов. Солевые отходы используются в качестве сырья для получения поваренной соли на заводах в Италии и во Франции (до 10% от общего количества).
Одним из возможных путей использования галитовых отходов является приготовление из них рассолов для производства соды. Такой процесс осуществлен на Березниковском химическом комбинате.
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 отвалах. Рассматривается возможность подземного захоронения и растворения отходов с последующей закачкой полученных рассолов в подземные горизонты (рис. 6.7).
Рис. 6.7.Схема закладки галитовых отходов
в выработанное шахтное пространство
Закачку отходов в глубинные горизонты осуществляют через поглощающие скважины ниже уровня грунтовых вод. Глубину скважин можно варьировать от нескольких сот метров до 4000 м. При этом необходимо соблюдать определенную щелочность раствора, рН отходов должна быть на 0,5 ниже, чем рН грунтовых вод. Кроме того, этот метод требует проведения постоянного мониторинга за состоянием скважин и грунтовых вод.
В производстве калийных удобрений образуются минерализованные воды (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.