Хацевич Ольга Мирославівна. Технологія перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт

Краткое описание

Хацевич Ольга Мирославівна. Технологія перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт : Дис... канд. наук: 05.17.01 - 2007.

Хацевич О.М. Технологія перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 технологія неорганічних речовин. Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2007.
Захищаються результати теоретичних та експериментальних досліджень, виконаних для розроблення технології перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт. В лабораторних умовах досліджено процес конверсії лангбейніту з оборотними солями в каїніт. Вивчено кінетику процесу конверсії лангбейніту з карналітом і карналітовим розчином у каїніт. Визначено оптимальну температуру конверсії, розраховано енергію активації, константи швидкості процесу конверсії за різних температур, тепловий ефект реакції конверсії лангбейніту в каїніт. Вивчено вплив концентрації МgCl2і рН хлоридмагнієвого розчину, домішок легкорозчинних солей і глини на ступінь конверсії лангбейніту.
Досліджено поведінку інших важкорозчинних мінералів полімінеральної калійної руди (кізериту, полігаліту) в хлоридмагнієвому розчині. Зроблено порівняння способів перероблення руди конверсією лангбейніту з оборотними солями в каїніт і з водою в шеніт, показано переваги конверсії лангбейніту в каїніт.
Запропоновано дві технологічні схеми перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт. За першою схемою всю руду подають на конверсію, а за другою на першій стадії розчиняють легкорозчинні мінерали з одержанням ненасиченого за іонами К+, Mg2+, SO42-розчину, а нерозчинений залишок, що містить важкорозчинні мінералам, піддають конверсії. Розраховано технологічні і техніко-економічні показники для технології перероблення калійної руди з попереднім розчиненням легкорозчинних мінералів, пораховано матеріальні баланси кожної стадії. Витяг у добриво К+становить 84,7 %, Mg2+ 73,6 %. Розраховано собівартість 1 т калімагнезії, отриманої за запропонованою технологією, що становить 557,06 гривень.

Технологія перероблення полімінеральної калійної руди, яка пропонується в дисертаційній роботі, ґрунтується на використанні конверсії важкорозчинних лангбейніту і кізериту з карналітом та карналітовим розчином у легкорозчинний каїніт. Для розроблення нової технології були виконані теоретичні та експериментальні дослідження, на підставі яких встановлено:

Найвищі ступені конверсії лангбейніту (фракції 1-3 мм) в каїніт спостерігаються за температури 313 та 323 К і за 20 діб відповідно дорівнюють 89,68 та 93,03 %, що підтверджено також результатами рентгенофазового аналізу, за якими не виявлено лангбейніту в зразках конвертованої в каїніт руди.
На підставі експериментальних досліджень і аналізу кінетики процесу конверсії лангбейніту в каїніт розрахована енергія активації для діапазону температур 273313 К, яка дорівнює 30,28 кДж/моль, що свідчить про перебіг процесу в перехідній області, тобто на швидкість конверсії в цьому температурному діапазоні мають вплив як дифузія, так і хімічна реакція.
Розрахований тепловий ефект реакції конверсії лангбейніту в каїніт, який дорівнює 55,08 кДж/моль і підтверджує екзотермічність процесу.
Підвищення рН карналітового розчину до 7,5 і концентрації MgCl2в хлоридмагнієвому розчині понад 30 % сприяє підвищенню ступеня конверсії лангбейніту в каїніт, а домішки легкорозчинних солей (MgSO4, KCl) і глини, навпаки, знижують ступінь конверсії лангбейніту.
Підвищення ступеня конверсії лангбейніту та швидкості процесу досягається подрібненням руди до розміру частинок, меншого як 0,5 мм.
Під час конверсії лангбейнітовмісної руди разом з лангбейнітом частково конвертує в каїніт і кізерит, а полігаліт практично не піддається конверсії.
Спосіб перероблення полімінеральної калійної руди із конверсією лангбейніту в каїніт має суттєві переваги над переведенням лангбейніту в шеніт, тому що відбувається швидше і повніше, а концентрація К+в розчині після розчинення такої руди значно вища.
Зразки руди, лангбейніт якої конвертовано в каїніт, мають меншу міцність, порівняно з шенітизованою рудою, тому при переробленні руди, конвертованої в каїніт, витрати на перемішування зменшуються. Збільшення надлишку карналітового розчину до 47 % від маси суміші зумовлює зменшення її злежування.
Запропоновані технологічні схеми перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт відрізняються тим, що за першою схемою всю руду подають на конверсію, а за другою на першій стадії розчиняють легкорозчинні мінерали з одержанням ненасиченого за іонами К+, Mg2+, SO42-розчину, а нерозчинений залишок конвертують. У другій технологічній схемі усувається зниження ступеня конверсії лангбейніту в присутності легкорозчинних мінералів і домішок глини, але вона важча для реалізації в промислових умовах.
Розраховано технологічні і техніко-економічні показники для схеми перероблення полімінеральної калійної руди з попереднім розчиненням легкорозчинних мінералів, пораховано матеріальні баланси кожної стадії. Витяг у добриво К+дорівнює 84,7 %, а Mg2+ 73,6 %. Витратні норми сировини і енергоресурсів на 1 т калімагнезії становлять: руда 3,28 т, природний газ 32,6 м3, пара 0,898 Гкал. Cобівартість 1 тонни калімагнезії, отриманої за новою технологією, дорівнює 557,06 гривень.