Калий, его агрохимическое значение. Ассортимент и качество калийных удобрений.Слеживаемость.Сырьевая база калийной промышленности.

Подготовка калийных руд к переработке

Добытая тем или иным способом калийная руда в процессе обогащения под­вергается ряду последовательных операций, которые делят на подготовительные, основные и вспомогательные.

К подготовительным относят – дробление, измельчение, грохочение, класси­фикация, при которых достигается полное раскрытие минералов в рез-те разрушения природных сростков.

К основным – операции разделения, при котором полезные минералы выде­ляются в концентрат, а пустая порода в хвосты (отход).

К вспомогательным – обезвоживание, фильтрация, сушка, грануляция.

Основной задачей подготовительных операций является максимально полное раскрытие руды при наименьшем шламообразовании. Т.е. нужно разрушить сро­стки полезного минерала с пустой породой, при этом не дробить ничего лишнего. Переизмельченная руда содержит значительное количество тонких солевых и гли­нистых частиц, снижающих селективность флотационного процесса, качество ми­неральных удобрений.

Основные операции должны разделить полезный минерал и пустую породу. К ним относят – флотацию, химическое (галургическое) обогащение, гравитационное разделение, электросепарация, селективное дробление руды термическим методом

Измельчение и классификация калийных руд перед флотацией

Измельчение – это процесс, продукт которого меньше 5мм.

В практике флотационного обогащения применяют только стержневые бара­банные мельницы, в которых в качестве измельчающих тел используют цилиндри­ческие стержни диаметром 90-120 мм. Мельница – полый барабан, заполненный на 35-40 % объема стержнями. Мель­ница может работать в открытом и замкнутом циклах

В практике измельчения калийных руд крупность готового продукта принимается равной 3-0 мм для крупнозернистой и 0,8-0 мм для мелкозернистой флотации.

 

 

Физико-химические основы флотации растворимых солей

Для того чтобы сознательно управлять процессом флотационного обогащения природных руд и выбрать рациональный технологический режим, необходимо знать происходящие при этом явления.

Процесс флотации состоит из ряда последовательных стадий, важнейшими из которых являются следующие:

1)диффузия в растворе и селективная адсорбция собирателя на поверхности флотируемого компонента обогащаемой руды;

2)образование воздушного пузырька и адсорбция пенообразователя на границе жидкость – газ;

3)образование комплекса пузырек – флотируемые минеральные частицы;

4)всплывание воздушных пузырьков с прилипшими к ним минеральными частичками;

5)распад флотационной пены и выделение концентрата.

В теоретическом отношении наиболее изучена флотация нерастворимых в воде минералов(оксиды, сульфиды).

Флотация растворимых солей осуществляется в их насыщенном растворе. До настоящего времени нет единого мнения о природе флотации растворимых солей, поэтому многие практически важные вопросы(выбор флотореагентов, технологические параметры) приходится решать эмпирическим путем.

Выделения хлористого калия(сильвина) из сильвинита в пенный продукт возможно благодаря способности гидрофобных частиц сильвина прилипать к пузырькам воздуха. В основе процесса гидрофобизации сильвина лежит явление избирательной сорбции на его поверхности реагента собирателя.

Сорбция собирателя на поверхности флотируемого минерала – одна из главнейших и определяющих стадий суммарного процесса флотации. Последующие стадии, т.е. закрепление пузырьков воздуха на поверхности минерала, всплывание минерализированных пузырьков и их деминерализации находятся в функциональной зависимости от первой стадии.

 

 

Оборудование, применяемое при флотации. Флотационные машины для калийных руд.

 

Горизонтальные вакуум-кристаллизаторы

Бывают одного-, двух- и трехступенчатые. В последних случаях барабан перегораживают вертикальными перегородками (3), снабженными отверстиями (8) для переноса суспензии. Соковый пар и воздух отводят в поверхностный конденсатор через паровой штуцер (1). Чтобы смыть соль кристаллизирующуюся на стенках аппарата в него подают горячую воду по трубопроводу (2). Мешалка приводится в действие электродвигателем через редуктор (16 об/мин).

 

 

ПЫЛЕГАЗОВЫЕ ВЫБРОСЫ

Пылегазовые отходы калийного производства состоят из выбросов дымовых газов сушильных отделений, вредными компонентами которых является пыль концентратов (КС1), хлористый водород, пары флотореагентов и антислеживателей (главным образом аминов). Вынос из сушильных агрегатов концентрата хлористого калия приводит к потере ценного продукта и засолению окружающей местности. Для улавливания КС1 и НС1- на стадии мокрой очистки дымовых газов применяют высокоэффективные аппараты − скрубберы Вентури низкого давления. Для их орошения используют производственные рассолы с высокой степенью минерализации. Остаточное содержание пыли и НС1 в поступающих в атмосферу очищенных выбросах при высоте дымовых труб 100 м обеспечивает надежное соблюдение предельно допустимых концентраций по указанным ингредиентам в приземном слое атмосферы и предотвращение засоления почв района пылевыми выбросами сушильных агрегатов.

 

 

Калий, его агрохимическое значение. Ассортимент и качество калийных удобрений.Слеживаемость.Сырьевая база калийной промышленности.

Калий принадлежит к весьма распространенным химическим элементам. По содержанию в земной коре (2%) он уступает только О₂,Si, Al, Fe, Ca и Na.

Калий входит в состав алюмосиликатов, слагающих многие породы, в состав полевых шпатов, гранитов, лейсцитов, гнейсов, твердых ископаемых солевых отложений, а также рассолов морского и континентального происхождения.

Основные, наиболее распространенные минералы следующие: KCl – сильвин; KCl+NaCl – сильвинит; KCl*MgCl₂*6H₂O – карналлит; K₂SO₄*2MgSO₄ – лангбейнит; KCl*MgSO₄*3H₂O – каинит; K₂SO₄*MgSO4*6H2O – шенит; K₂SO₄Na₂SO₄ – глазерит; K₂SO₄MgSO₄ 2CaSO₄ 2H₂O – полигалит; K₂SO₄Al₂(SO4)₃ 4Al(OH)₃ – алунит; K₂OAl₂O₃ 6SiO₂ – ортоклаз; K₂O 3Al₂O₃ 6SiO₂ 2H₂O – мусковит; (K, Na)₂OAl₂O₃ 2SiO₂ – нефелин;

В настоящее время главными источниками получения соединений калия служат растворимые калийные соли: сильвинит, карналлит, лангбеенит, каинит.

Калий играет большую роль в регулировании жизненных процессов, происходящих в растениях. В частности он выполняет следующие физиологические функции: влияет на углеводный обмен, т.е. как образование, разложение и передвижение крахмала; оказывает влияние на азотный обмен и синтез белка в зелены растениях; регулирует активность других минеральных элементов питания; нейтрализует органические кислоты, играющее важную физиологическую роль; активизирует различные ферменты; стимулирует рост молодых растений и улучшает их водный режим. Кроме сельского хозяйства соединения калия в значительных количествах используют в текстильной промышленности, стекольной, мыловаренной, фармацевтической, целюлозно – бумажной, кожевенной, строительной, химической промышленности, а также в черной и цветной металлургии, пиротехнике, фотографии. Однако свыше 90 % калия, вырабатываемого в виде растворимых солей, применяется в сельском хозяйстве в качестве минеральных удобрений. Поэтому развитие калийной промышленности тесно связано с уровнем развития сельского хозяйства.

Значительная часть питательных элементов, израсходованных на развитие растений, в почву не возвращается, т.к уносится с собранным урожаем. Количество питательных элементов, выносимых из почвы с урожаем, зависит от вида с/х культуры и ее урожайности. Кроме того они вымываются из почвы грунтовыми водами или оказываются в форме, непригодной для усвоения растениями.

Если уменьшение питательных веществ в почве не будет компенсироваться внесением удобрений, истощение почвы приведет к снижению урожайности.

Различные почвы содержат неодинаковое количество калия: в глинистых почвах – 3-4 % K₂O; в песчаных – 0,7-1,0 % K₂O; торфяники – 0,05 % K₂O.

По легкости усвоения калия растениями различают следующие формы его соединений:

1) Водораствримый калий

2) Обменный(поглощенный) калий(полный обмен)

3) Нерастворимый

К водорастворимым – нитраты, сульфаты, хлориды, карбонаты, фосфаты.

Содержание обменного калия наиболее точно характеризует степень обеспеченности почвы усвояемым калием

Нерастворимые формы калия - в основном это алюмосиликаты (ортоклаз, мусковит, биотит). Кроме того, при достаточной обеспеченности растения калия повышается их зимоустойчивость, засухостойкость, устойчивость к болезням, овощи лучше переносят транспортировку и хранение. Калий, находящийся в составе этих минералов, лишь в незначительной степени усваивается растениями.

Обменный калий образуется за счет поглощения его почвенными коллоидами, играющими роль

Слеживаемость: При транспортировке, а также при длительном хранении может происходить уплотнение, слипание, схватывание зерен МУ, в рез-те чего мелкозернистый, рассыпчатый продукт превращается в монолитную массу-это процесс слеживания. В целях уменьшения слеживаемости хлористого калия вводят в готовый порошкообразный продукт различные гидрофобные добавки(амины, содово-щелочные растворы К₄Fe(CN₆).

     Сырьевая база калийной промышленности

Как источник калия наибольшее промышленное значение имеют растворимые калийсодержащие минералы: сильвин, карналлит, лангбейнит, каинит и др., а также горные породы(сильвинит, хартзальц-смесь сильвина и кизерита).
В странах, где нету твердых залежей калийных солей, калий извлекают из высокоминерализованных рассолов озер и морской воды).

 

 

2. Месторождение калийных руд. Их вещественный состав. Подготовительные и вспомогательные операции.

По данным ИФА калийные удобрения производятся в 16 странах мира. Крупнейшими производителями являются Канада, Россия, Белоруссия, США, Иордания, Израиль, Франция.

В настоящее время можно отметить некоторый рост потребления калийных удобрений, что объясняется увеличением активности фермеров в странах с плановой экономикой, которые перестали ждать поступления удобрений по низким ценам и начали платить за них полную стоимость.

Сегодня РУП “ПО”Беларуськалий” является одним из крупнейших в мире производителем и экспортером минеральных калийных удобрений, его продукцию покупают более чем в 60 государствах Европы, Азии, Америки и Африки.

Среди западных стран первое место по запасам и производству калийных солей занимает Канада. Крупнейшее месторождение – Саскачеванское – представлено сильвинитовыми и карнолитовыми рудами.

Запасы калийных солей США составляют 2,4 % от общих запасов западных стран. Калийные соли представлены сильвинитом, лангбейнитом и полигалитом. Основные добывающие и перерабатывающие мощности в районе города Карлсбата.

Сырьем для получения калийных солей (KCl и K₂SO₄) служат также рассолы Больного Соленого озера (г.Огден). Методом солнечного испарения извлекают каинит и шенит.

Большие запасы калийных солей сконцентрированы в Германии – 20 млр.т. K₂O.

Наиболее крупное месторождение в СНГ:

Верхнекамское и Верхнепечорское (Урал, РФ), Старобинское, Копаткевичское и Петриковское (РБ), Предкарпатское (Зап. Украина), Гаурдакское и Карлюкское (Туркмения), Жилянское(Казахстан), Тюбегатанское(Узбекистан). До развала Союза эксплуатировались сильвинитовые залежи Верхнекамского и Старобинского месторождений, а также каинитовые и каинито-лангбейнитовые руды Предкарпатья.

Верхнекамское месторождение расположено в Пермской области.Благодаря сравнительной частоте и неглубокому залеганию (90 – 220 м) это месторождение относится к наиболее значительным месторождениям мира и относится к разряду калийно-магниевых солей хлоридного типа.

Зона калийных солей образует два горизонта: нижний – сильвинитовый и верхний – сильвинит-карнолитовый.

Предкарпатское. Это в основном лангбейнит-каинитовые и каинитовые породы(K₂SO₄ 2MgSO₄ – лангбейнит; KClMgSO₄ 3H₂O – каинит).

Более подробно о месторождениях РБ:

Старобинское – припятская впадина в районе городов Солигорск и Старобин.

В толще Старобинского месторождения выделяют 4 хорошо выдержанных по мощности сильвинитовых горизонта, которые чередуются с пластами каменной соли, карналлита и глины.

В настоящее время промышленными на Старобинском месторождении являются второй и нижний прослой третьего калийного горизонтов.

Петриковское – расположено в центральной части Припятской впадины в районе г. Петриков(Гомельской области).Петриковское месторождение по сравнению со Старобинским находится в более сложных горно-геологических условиях – глубокое залегание, сложная структура строения продуктивной толщи.

Вещественный состав: наряду с хлористым калием присутствуют хлористый натрий, карналлит, глинистый и нерастворимый осадок, соединения брома,йода, рубидия и др.

Хлористый натрий-бесцветный со стеклянным блеском. Его содержание в сильвинитовых рудах до 75%.Примеси окрашивают в разные цвета.

Сильвин- бесцветный и прозрачный. Бывает также розового,красного, бурого.

Карбонатно-глинистый материал- содержание 3-15%. Отрицательно влияют на процесс разделения калийных солей, особенно мелкая фракция.

Подготовка калийных руд к переработке

Добытая тем или иным способом калийная руда в процессе обогащения под­вергается ряду последовательных операций, которые делят на подготовительные, основные и вспомогательные.

К подготовительным относят – дробление, измельчение, грохочение, класси­фикация, при которых достигается полное раскрытие минералов в рез-те разрушения природных сростков.

К основным – операции разделения, при котором полезные минералы выде­ляются в концентрат, а пустая порода в хвосты (отход).

К вспомогательным – обезвоживание, фильтрация, сушка, грануляция.

Основной задачей подготовительных операций является максимально полное раскрытие руды при наименьшем шламообразовании. Т.е. нужно разрушить сро­стки полезного минерала с пустой породой, при этом не дробить ничего лишнего. Переизмельченная руда содержит значительное количество тонких солевых и гли­нистых частиц, снижающих селективность флотационного процесса, качество ми­неральных удобрений.

Основные операции должны разделить полезный минерал и пустую породу. К ним относят – флотацию, химическое (галургическое) обогащение, гравитационное разделение, электросепарация, селективное дробление руды термическим методом