• 5

13.3. ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИИ

Более 90% калийных солей, добываемых из недр и вырабаты­ваемых заводскими методами, используют в качестве минераль­ных удобрений. Основным калийным удобрением является хло­рид калия.

Важнейшим калийным минералом является сильвинит — смесь сильвина КС1 и галита NaCI, содержащая в качестве при­месей нерастворимые вещества. Нерастворимые или труднорас­творимые в воде минералы в настоящее время не используют для производства калийных удобрений, однако переработка их в глинозем (например, нефелина) сопровождается получением калийных солей как побочных продуктов.

При переработке и обогащении сырья в калийной промыш­ленности ежегодно образуются миллионы тонн твердых галито- вых отходов и сотни тысяч тонн глинисто-солевых шламов. Так, на производственном объединении «Белорускалий» образуется •около 25 млн. т/год галитовых отходов. На 1 т КС1 получают '0,6 м3 глинисто-солевых шламов с содержанием твердой фазы <0,32 т. Наряду с пустой породой солеотвалы калийных пред­приятий занимают площадь до 250 га. Кроме того, около 200 га •отводится под шламохранилища.

Калийные руды перерабатывают различными методами, иа которых важнейшими являются методы раздельной кристалли­зации из растворов и механического обогащения породы (в ос­новном флотацией). На 1 т КС1, производимого из сильвинито- вых руд, в виде отвала образуется 3—4 т галитовых отходов. Помимо основного компонента — NaCI, они содержат КО, CaS04, MgCl2, Вг, нерастворимые и другие вещества. Например, при флотационной переработке сильвинитовых руд на ПО «Бе-

лорускалий» галитовые отвалы в среднем содержат 89—90 % NaCl, 4,4—5,0% КС1, 1,1% CaS04, 0,1% MgCl2, 4,4-4,8 % не­растворимого остатка. Отвалы галургической переработки силь- винитовых руд включают 85—90% NaCl и до 2,5% КО. Влаж­ность поступающих в отвалы галитовых отходов составляет 10— 12%, в отвалах она снижается до 5—8%. Хлорид калия получа­ют в СССР главным образом из сильвинита, поэтому образу­ются большие массы галитовых отвалов с высоким содержанием NaCl, рациональное использование которых является весьма ак­туальной и пока еще не решенной задачей.

За рубежом солевые отходы в небольшом объеме используют в качест­ве вторичного сырья для получения поваренной соли, практикуют их сброс в поверхностные водотоки и в море, часть твердых отходов направляют на закладку выработанного пространства рудников.

Галитовые отходы, содержащие до 90% NaCl, могут быть использова­ны как сырье для содового, хлорного и некоторых других производств» Однако это целесообразно только для предприятий, расположенных вблизи разрабатываемых калийных месторождений, так как перевозка такого де­шевого сырья экономически не оправданна. Следует также отметить, что не­посредственное использование этих отходов в хлорной промышленности осложнено повышенным содержанием в них сульфатов, нерастворимых ве­ществ и присутствием КО. 13 отходах, образующихся при флотационном: обогащении КО, нежелательной примесыо являются также амины, исполь­зуемые в качестве флотореагентов. Перечисленные обстоятельства и тот факт, что основное количество NaCl для производства соды и хлора полу­чают путем подземного выщелачивания каменной соли, обусловливают срав­нительно малое использование отходов переработки сильвинита.

В нашей стране ведутся работы, направленные на исключе­ние хранения солевых отходов на земной поверхности. К ним относятся совершенствование технологии горных работ, связан­ное с сокращением выемки из шахт галита и пустой породы (се­лективная добыча калийных руд), а также разработка меро­приятий по возвращению отходов флотации в выработанные про­странства рудников. На калийных предприятиях осваиваются методы комплексного использования калийного сырья — получе­ние методами галургии и механической обработки, наряду с ка­лийными удобрениями, рассолов для содового производства* •сырья для пищевой, кормовой и технической соли, сульфата нат­рия, сырья для производства магния и некоторых других про­дуктов. Наряду с этим проводятся промышленные испытания подземного сброса рассолов для заводнения нефтяных пластов,, а также в отработанные газоносные пласты и подсолевые гори­зонты в районах калийных предприятий с использованием су­ществующих скважин.

Состав галитовых отходов определяет специфику их перера­ботки в ценные для народного хозяйства продукты.

Так, например, на рис. Ш-'20 представлена принципиальная технологи­ческая схема процесса получении кормовой поваренной соли из галитовых отходов флотационного разделения сильвинита одного из предприятий ПО

461

«Белорускалий». Фракции +5 и —0,1 мм этих отходов характеризуются наи­большим содержанием КС1 и нерастворимого остатка. Отделение фракции --0,1 мм обеспечивает соответствие остающейся части отхода стандарту на пищевую соль I сорта по содержанию кальция и магния.

В соответствии с рис. 111-20 процесс переработки отхода в кормовую соль включает обесшламливание хвостов флотации, выщелачивание КС1 из обесшламленной части раствором NaCI, сушку и прогрев получаемой пова­ренной соли, ее обогащение минеральными добавками и брикетирование, осветление загрязненных растворов с целью возврата их в процесс.

Весьма важными операциями в соответствии с описываемой технологией являются преследующие удаление влаги и остаточных аминов из получаемо­го продукта, сушка и прогрев отфугованной соли. Полное удаление аминов может быть достигнуто лишь при прогреве поваренной соли при температу­ре 5=500 °С. С целью снижения температуры прогрева можно использовать добавки небольших количеств таких окислителей, как нитрат аммония н хлорат (гипохлорит) натрия, при взаимодействии с которыми примеси ами­нов разлагаются. Например, окисление такого жирного амина, как октаде- циламин, протекает по реакциям:

2ClaH37NH2+lllNH4N03 —36С02+261Н80+112NZ, 2C,aH37NH2-)-l 1 INaOCI —> 36С02+39Н20+11 lNaCl+N2. (III.l 18>

Введение двукратного к стехиометрии избытка нитрата аммония обеспе­чивает полное удаление амина в течение 15-минутного прогрева при 300 "С, использование хлората (гипохлорита) натрия позволяет снизить уровень

 

Рис. I1I-20. Схема производства кормовой поваренной соли из галитовых от? ходов флотационных фабрик:

1 — барабанный вакуум-фильтр: 2 — горизонтальная мешалка; 3 — зумпф; 4, 13, П — на­сосы; 5, S, 14. 16 — мешалки; 6, 20 — ленточные конвейеры; 7 — центрифуга; 9 — гидрав­лический классификатор; 10 — контактный чан; И — гидроциклон; 12 — напорный бак; IS — сгуститель; 1S — пресс для брикетирования; 19, 21 — шнековые смесители; 22 — многокомпонентный дозатор; 23 — сушильный барабан; 24 — барабанный холодильник

 

На оклад

Рис. III-21. Схема произведет-      Галитовые отходы

ва кормовой поваренной соли из галитовых отходов галурги- ческой фабрики

температуры прогрева до 150— 200 "С. Использование этих окислителей не вносит допол­нительных примесей в полу­чаемый продукт.

Расчетный народно­хозяйственный экономи­ческий эффект при про­изводстве 800 тыс. т/год кормовой поваренной со­ли из флотационных га­литовых отходов ПО «БелорускалшЪ состав­ляет не менее 3 млн. руб. Еще большим он яв­ляется при организации производства кормовой поваренной соли на базе галитовых отходов галургического производства КС1. Такие отходы не содержат в своем составе примесей флотореагентов (аминов), что обеспечивает возмож­ность организации их переработки по более простой техноло­гии.

На рис. Ш-21, например, представлена принципиальная схема производ­ства кормовой поваренной соли из галитовых отходов галургической фабри­ки 4-го рудоуправления ПО «Велорускалий». Особенностью этих отходов яв­ляется сосредоточение основного количества KCI в их крупных (+5 мм)- классах и равномерное распределение других примесей по всем классам круп­ности. Переработка отходов в соответствии с рис. Ш-21 включает классифи­кацию сырья, фильтрацию класса —5 мм иа ленточном фильтре и промывку кека водой, сушку с получением обезвоженного продукта, а также обогаще­ние последнего микроэлементами (кобальтом, медью, железом, марганцем, цинком, иодом) и брикетирование. Такая технология обеспечивает производ­ство кормовой поваренной соли, соответствующей существующим стандартам.

Примером использования галитовых отходов галургическойг переработки сильвинита для получения технической поваренной соли может служить ее производство на одном из Соликамских рудоуправлений (рис. III-22). В данном случае максимальное количество примесей сосредоточено в фракциях отвала, харак­теризующихся .размерами +3 и —0,315 мм.

Транспортируемый из отвала галит направляют в загрузочную воронку, куда одновременно подают осветленный раствор из напорной емкости. Обра­зующаяся пульпа с отношением Ж: Т=0,8—1,0 самотеком поступает на ду­говые сита, где из нее выделяется класс +3 мм, который после дополни­тельной классификации на грохоте отправляют в отвал. Пульпу с крупиосты» частиц —-3 мм из аппаратов 3 к 2 аккумулируют в смесителе 21, откуда ее

Отход из

 

Рис. Ш-22. Схема производства технической соли из галитового отвала: 1, 5, 17 — транспортиры; 2 —грохот; 8 — дугопое сито; 4 — загрузочная норонка; 0, //» 14 — емкости; 7, 8, 12— отстойники; .9, 15, IS, 21 — смесители; 10 — центрифуга; 13, 111, 19, 20 — насосы

перекачивают в отстойник 7. Сгущенный здесь солевой шлам дополнительно, классифицируют в отстойнике 5, откуда его в виде пульпы с отношением Ж: Т== 1,5 через смеситель 9 подают в центрифугу, где кристаллы соли от­деляют от маточного раствора и промывают водой. Отфугованиую соль влажностью 5—7% конвейером отправляют на сушку, продукт которой со­ответствует требованиям, предъявляемым к технической соли, содержит 97,82% NaCI, 0,48% нерастворимого остатка, 0,43% Са2+, 0,02% Mga+, 0,9% Н20. Слив отстойников 7 я 8 объединяют с маточным раствором опе­рации фугования в промежуточной емкости 11, куда вводят раствор ноли- акриламида. Образующуюся смесь осветляют в отстойнике 12. Осветленный раствор, содержащий до 0,1 кг/м3 нерастворимого остатка, поступает в про­межуточную емкость 14, откуда его подают в напорную емкость 6. Шлам от­стойника 12 с высоким содержанием глинистых частиц через смеситель IS направляют в шламохранилшце.

Получаемые в производстве КС1 из сильвинитовых руд гли­нисто-солевые шламы, в частности, образующиеся при флотаци­онной их переработке, представляют собой тонкодиспсрсньте суспензии нерастворимого остатка в рассолах, солесодержание которых составляет 200 г/л. Взвесь шламовой пульпы включает алюмосиликаты, сульфаты и карбонаты, а также может содер­жать мелкокристаллические хлориды калия и натрия. Шламо­вая суспензия имеет отношение Ж: Т= 1,7—2,5. Ее жидкая часть является маточным рассолом, содержащим примерно 20—22%.. NaCI, 10—11% КО и некоторые примеси.

Улучшение технико-экономических показателей калийных предприятий, перерабатывающих сильвинитовые руды, может 'быть достигнуто и при организации переработки глинисто-соле­вых шламов с получением хлорида калия, поваренной соли и хлормагниевого щелока в качестве товарных продуктов.

В нашей стране с этой целью предложена технология, осно­ванная на использовании метода растворения — кристаллиза­ции и прошедшая в значительной ее части испытания в промыш­ленности на опытных установках. Технологическая схема одно­го из опытных вариантов ее основного цикла ийедставлена на рис. II1-23.

В euoTiivTCTutm о этой схемой гдштето-еолспой шлам флотофабрики од- in го из рудоулртип'иин [10 *Уражал«(Ь после сгущения в отстойнике / через промежуточную емкость и дозатор подают в виде суспензии (жидкая

фаза содержит 9,8- 11,5% КС1, 18,6—20,5% NaCl, 0,3—1,5% MgCl» 0,2 

0,5 CaS04, 0,1—-0,4% СаС12) в снабженный мешалкой реактор-растворитель, н котором горячим маточным щелоком, поступающим из подогревателя, проводят практически полное выщелачивание КС1 ич твердой фазы шлама. Концентрация КС! в горячем (85 ''С) насыщенном щелоке зависит от соот­ношения Ж : Т п исходном шламе: с уменьшением Ж: Т от 4 до 2 степень насыщения щелока по КС1 (в долях единицы) увеличивается с 0,7 до 0,92, что соответствует изменению концентрации KG с 211,7 до 281 г наг 1000 г Л;,0. Горячую суспензию, поступающую из реактора, сгущают в отстойнике- осветлителе, вводят в нее с целью интенсификации процесса 0,5%-й раствор иолнакрнлампда (300--400 г/т нерастворимого остатка), отстойный шлам в виде суспензии выводят из осветлителя и передают на шламохранилище.

Осветленный щелок из аппарата 6 через промежуточную расходную ем­кость направляют в выпарной аппарат, где его концентрируют с целью повы­шения степени насыщения по КС1 до 0,97—1,09, обеспечивающей повышение выхода и улучшение качества получаемого КО. Упаренный щелок в виде суспензии (твердая фаза включает 99—99,8% NaCl, 0,1—0,9% КС1, 0,03—

0,15% CaSOt, 0,1    0,5% нерастворимого остатка), содержащей 20 г MgCb

на 1000 г Н20, подают в отстойник 9, где кристаллы отделяют от жидкости. Получаемый NaCl загрязнен амином и мазутом, что препятствует его непо­средственному использованию для пищевых и кормовых целей. Слив отстой-

 

Рис. 111-23, Схема переработки глинисто-солевого шлама флотофабрики мето­дом растворения — кристаллизации:

Г, ti, s, // — отстойники; 2 — емкость; 3 — дозатор суспензии; 4 —• реактор-растворитель; Л — подогреватель; 7 -- пмпарной аппарат; Я — сепаратор; 10 — дисковый кристаллизатор; 12 • •• Пршгиуливитяль; 13 —■ барометрический конденсатор

30—822         4»

ника 9 через промежуточную емкость подают в охлаждаемые водой диско­вые кристаллизаторы, где из щелока осаждают мелкокристаллический (0,2— 0,38 мм) КС1. Сгущение образующейся пульпы проводят в отстойнике 11 о получением продукта, содержащего 95,3—100% основного вещества. Маточ­ный щелок из отстойника 11 через промежуточную емкость направляют че­рез подогреватель в реактор-растворитель.

 

Рассматриваются и другие направления, связанные с пробле­мой утилизации глинисто-солевых шламов. Среди них следует отметить использование этих отходов вместо добавки к товар­ному КС1 необогащенной руды при производстве смешанной ма- лийной соли, в качестве удобрительных и структурообразую­щих мелиорантов торфяных и песчаных почв, в виде сырья для производства строительной керамики и аглопорита, для произ­водства буровых растворов.

Следует отметить, что наряду с хлоридами калия и натрия в сильвинитовых рудах присутствует хлорид магния, а также бром (до 0,03 и 0,08% в рудах Старобинского и Верхнекамского месторождений соответственно). При галургической переработ­ке сильвинита возможна организация комплексного использова­ния всех полезных компонентов руды с получением КС1, NaCI» Вг2 и MgCl2 в виде 26%-го раствора в качестве товарных про­дуктов. Принципиальная схема такой технологии рассмотрена в специальной литературе.

Определенные резервы на пути предотвращения хранения твердых отходов калийных предприятий на земной поверхности имеются и в организации технологии добычи и обогащения KCL

Калийные руды добывают в основном камерным методом*, путем сплошной выемки продуктивных пластов, что обусловли- вает, в частности при разработке руд Старобинского месторож- дения, содержание КС1 в поступающей на переработку руде, не превышающее 25%. Обеспечение повышения качества добывае­мой руды (до 35—37% КО), существенного (в 1,5—2 раза) снижения потерь полезного ископаемого в недрах и значитель­ного (примерно на 30%) уменьшения образования галитовых отходов может быть достигнуто использованием гидромеханизи- •рованной выемки сильвинитовых прослоев в рудном теле и ос­тавлением промежуточных прослоев галита в выработанном про­странстве.

До 80% отходов обогатительных фабрик, как показывает имеющийся в ПО «Белорускалий» опыт, может быть размеще­но в выработанных пространствах калийных шахт при осу­ществлении их закладки различными способами. Однако заклад­ка является весьма сложным и дорогостоящим процессом: оценка работы промышленной установки производительностью- 1 млн. т отходов в год в условиях рудоуправления № 1 Старо­бинского месторождения показала, что удорожание 1 т продук­ции (95% КС1) за счет закладки составляет 2,96 руб.

166

Весьма незначительные массы галитовых отходов (по срав­нению с масштабами их образования) используют для нужд теплоэнергетических предприятий (для регенерации фильтров), дорожно-эксплуатационных управлений и по ряду других на­правлений.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я