Технология получения хлоридов калия и натрия из низкосортных сильвинитов Тюбегатана и галитовых отходов

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире производство и применение минеральных удобрений растет с каждым годом. Это связано с повышением урожайности и качества сельскохохяйственной продукции, обеспечением увеличивающегося населения земли в продуктах питания. Для нормального роста и развития растений в первую очередь необходимы азотные, фосфорные и калийные удобрения. После провозглашения независимости Республики в результате реализации конкретных широкомасштабных мер были достигнуты высокие результаты научных исследований в области получения фосфорных и калийных удобрений на основе местных сырьевых источников и обеспечению сельского хозяйства качественными минеральными удобрениями. В этой связи следует особо отметить получение флотационного хлористого калия из местного сильвинитового сырья. Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан предусматривает подъем промышленности на качественно новый уровень, дальнейшую интенсификацию производства готовой продукции на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов, освоение выпуска новых видов продукции и технологий. В этом отношении особое значение приобретает дальнейшее увеличение мощности по добыче и обогащению сильвинитов Тюбегатанского месторождения, их переработке на калийные удобрения, отходов калийного производства на хлорид натрия и кальцинированную соду, обеспечение Республики в необходимой химической продукции. На сегодняшний день в мире особое внимание уделяется вовлечению в промышленное производство низкосортных калийных руд и разработке технологии переработки отходов калийного производства. В этом аспекте важной задачей является разработка технологии получения хлористого калия из низкосортных сильвинитов и так необходимой для народного хозяйства продукции - переработкой галитовых отходов. При разработке технологии переработки низкосортных сильвинитов и галитовых отходов необходимо обосновать ряд существующих научных решений, в том числе по следующим направлениям: установление причин снижения эффективности переработки сильвинитов Тюбегатанского месторождения флотационным методом, вовлечение в промышленное производство сильвинитовой руды с содержанием 20-30 % K.CI и 5 % нерастворимого в воде остатка (н.о.), усовершенствование и интенсификация отдельных стадий производства флотационного хлористого калия, разработка технологии переработки флотационных галитовых отходов, содержащих флотореагенты и другие примеси. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в указах Президента Республики Узбекистан № УП-4707 от 4 марта 2015 года «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверсификации производства на 2015-2019 годы» и № УП-4947 от 7 февраля 2017 года «Стратегия действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017-2021 годах», а также других нормативноправовых документов, принятых в данной сфере. Целью исследования является усовершенствование технологии переработки сильвинитов Тюбегатанского месторождения на хлористый калий и разработка технологии переработки галитовых отходов калийного производства на хлористый натрий. Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: выявлено уникалность состава и свойств сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения, также определено влияния фракционного состава руды и минералогического состава н.о. сильвинитов на процессы гидромеханического обесшламливания; выявлены причины низкой эффективности процессов гидромеханического обесшламливания сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения и разработаны технические решения повышения их эффективности; усовершенствованы процессы обесшламливания и флотации получения флотационного хлористого калия из низкосортных сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения и интенсифицированы процессы фильтрации концентрата хлорида калия и галитовых отходов; установлены оптимальные технологические параметры процесса повышения выхода хлорида калия и переработки галитовых отходов путем выщелачивания насыщенными растворами хлорида натрия на технический хлорид натрия и хлорид натрия пищевой чистоты, выявлены условия флотации низкосортных сильвинитов. Заключение Основными научными и практическими результатами, полученными при выполнении диссертационной работы являются: 1. Проведенный анализ работы производства флотационного K.CI показал существенное изменение состава поступающих сильвинитовых руд. Содержание н.о. достигает 10%, а содержание хлорида калия снижается до 20%. Изменилось и дифференцированное распределение н.о. в крупной и тонкозернистых фракциях измельченной руды. Так, отношение содержания фракции -0,15 мм к +0,15 мм уменьшилось с 4,22 до 1,76, что является одной из основных причин снижения эффективности процесса гидромеханического обесшламливания руды. 2. Исследованиями химического, минералогического и фракционного составов низкосортных сильвинитов Тюбегатанского месторождения установлено, что основную долю сильвинитов (64-67%) составляют фракции +0,90 мм. Снижение содержания хлорида калия обусловлено увеличивающимся содержанием в руде NaCI с 65,99% до 70,68% в зависимости от крупности фракции. 3. Изучен химический и минералогический состав н.о. из сильвинитов Тюбегатана и установлено, что они относятся к слабошламующимся минералам. Нерастворимые в воде остатки сильвинитов представлены на 65-70% мелкими глинистыми минералами, т.е. карбонатными (магнезит, доломит) и сульфатными (ангидрид, бассанит) и низким содержанием (25-35%) легко шламующихся, силикатных минералов, что является причиной снижения эффективности гидромеханического обесшламливания. 4. Изучено влияние предварительной оттирки шламов из руды перед ее обесшламливанием в присутствии и отсутствии диспергаторов. Показано, что оттирка не дает нужного эффекта. Общая степень извлечения н.о. в шламовый продукт повышается на 2,0-2,5%, а извлечения в «свободное» н.о. составляет 4-14 %. 5. Изучен процесс обесшламливания сильвинитовой руды стандартного состава и низкосортной руды с дополнительной установкой после двух гидроциклонов гидросепаратора и пульсационной флотомашины. Показана возможность повышения степени извлечения н.о. с 39,38% до 55,63-56,13% и до 62,7-71,9%, соответственно, или в 1,4-1,8 раза. 6. Разработаны усовершенствованные технологические схемы переработки сильвинитовых руд Тюбегатанского месторождения, позволяющие интенсифицировать производственный процесс, повысить качество и улучшить товарные свойства K.CI. Изменения схемы возврата маточных растворов после фильтрации концентрата и галитовых отходов позволяют снизить влажность солей на 1,8 % и интенсифицировать процессы фильтрации в 1,3 - 1,5 раза. При этом сокращаются расходы газа на сушку хлорида калия на 658,8 тыс. м3, на сумму 70,27 млн. сум, расходы на перевозку, хранение галитового отхода и содержание хвостохранилища на 838,64 млн. сум в год, а технология переработки флотационных галитовых отходов на NaCI технический и пищевой чистоты позволило повысить выход KCI с 85-86% до 89-91%, или на 4-6 %. 7. Разработана технология окрашивания хлорида калия с использованием природных красителей, содержащих железоокисные пигменты в присутствии связующих реагентов сульфата и фосфата аммония. Прочность закрепления красителей составляет не менее 95-97%. При этом улучшаются товарные свойства хлористого калия. Данная технология внедрена на УП «Дехканабадский завод калийных удобрений» и выпушено 164214,15 т окрашенного хлорида калия на сумму 98,2 млрд. сум. 8. Изучена растворимость основных компонентов галитовых отходов в воде и насыщенных растворах NaCI. Установлено, что основное количество KCI выщелачивается из галитовых отходов в первые 15 минут. За это же время находящаяся в составе отхода органика всплывает и образует пленку на поверхности суспензии, которая удаляется с пенным продуктом. При разделении суспензии на жидкую и сгущенную, в жидкую фазу переходят мелкие частиц NaCI, н.о., органика и взвеси. Оптимальными параметрами растворения и выщелачивания являются: время 30-35 мин; температура 20-40°С; соотношения Т:Ж=1:(3,5-4) в случае растворения в воде и 1:(1,0-1,2) в случае выщелачивания галитового отхода насыщенными растворами NaCI. 9. На модельных и опытных установках исследован процесс переработки галитового отхода на технический хлорид натрия с использованием различных технологических схем и оборудований, разработаны технологические схемы, материальный баланс, технологический регламент, исходные данные опытно-промышленной установки. Технология с применением флотомашины апробирована в промышленных условиях и внедрена в производство. Освоение технологии позволило увеличить выход хлорида калия основного производства дополнительно на 4-6%, за счет возврата раствора хлорида калия, вовлечь в переработку галитовые отходы, снизить расходы по доставке, хранению галитового отхода и содержанию хвостохранилища. Суммарный экономический эффект от выпуска 100 тыс. т технического NaCI из галитовых отходов составляет 5,66 млрд, сум в год. Кроме того, возвращается в основное производство более 3 тыс. т K.CI. Выпущено продукции в количестве более 11,5 тыс. тонн на сумму 1,43 млрд, сум. 10. Разработана технология получения хлорида натрия пищевой чистоты из технической соли, полученной из галитовых отходов, установлены оптимальные технологические параметры. Технология апробирована на модельной установке и разработаны необходимые технологические документы. Предварительные технико-экономические расчеты показывают, что при выпуске 50 тыс. т хлорида натрия из галитовых отходов экономический эффект составит более 5,5 млрд. сум.