КИСЛОТНАЯ ОБРАБОТКА СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХЛОРИДА КАЛИЯ

Куликов М.А.¹, Козлов С.Г.²

¹кандидат химических наук, ²кандидат технических наук, Березниковский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета

КИСЛОТНАЯ ОБРАБОТКА СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ХЛОРИДА КАЛИЯ

Аннотация

Приведены исследования взаимодействия отложений нерастворимых солей с подогревателей маточного раствора производства хлорида калия с минеральными кислотами. Представлены данные рентгенофазового анализа проб отложений после обработки соляной и азотной кислотами. Результаты могут быть использованы при разработке способов промывки технологического оборудования в калийной промышленности.

Ключевые слова: производство хлорида калия, солеотложения, кислотная обработка, рентгенофазовый анализ.

Kulikov M.A.¹, Kozlov S.G.²

¹PhD in Chemistry, ²PhD in Engineering, State National Research Politechnical University of Perm, Berezniki branch

ACID TREATMENT SCALE WITH PRODUCTION PROCESS EQUIPMENT POTASSIUM CHLORIDE

Abstract

Interaction studies have shown deposits of insoluble salts with heaters stock solution of potassium chloride production with mineral acids. XRD data sediment samples after treatment with hydrochloric and nitric acids was presented. The results can be used to develop methods rinsing process equipment in the potash industry.

Keywords: potassium chloride production, salt deposition, acid treatment, X-ray analysis.

В настоящее время ПАО «Уралкалий» является основным отечественным производителем калийных удобрений, и в частности хлорида калия [1]. На предприятии реализуются два способа производства хлорида калия из сильвинита: флотационный и галургический.

Основные операции флотационного разделения сильвинита включают процессы обесшламливания исходной руды, сильвиновой флотации и переработки флотоконцентрата [2].

Галургический способ предусматривает горячее выщелачивание хлорида калия из сильвинита с помощью оборотного маточного раствора с последующей кристаллизацией и переработкой кристаллизата KСl [3]. В процессе выщелачивания раствор обогащается не только хлоридом калия, но и другими солями, входящими в состав исходной руды [4]. Наиболее существенную отрицательную роль в этом случае играет сульфат кальция. Накапливаясь в оборотном маточном растворе, сульфат кальция достигает концентрации насыщения и начинает откладываться на внутренней поверхности теплообменных аппаратов [5]. Это вызывает нарушения технологического цикла, снижение эффективности теплообмена и, как следствие, увеличение затрат на эксплуатацию оборудования [6,7]. Чтобы минимизировать негативное воздействие от кристаллизации сульфата кальция необходимо всестороннее изучение, как процесса солеотложения, так и исследование свойств самих отложений.

Целью настоящей работы является изучение процессов взаимодействия солеотложений с неорганическими кислотами. Для проведения испытаний отобраны пробы отложений с подогревателей маточного раствора на сильвинитовой обогатительной фабрике Четвёртого Березниковского калийного производственного рудоуправления (СОФ БКПРУ-4) ПАО «Уралкалий».

Суть эксперимента заключается в обработке отложений сильными кислотами с последующим взвешиванием не растворившегося остатка. Для этого навеску измельчённых отложений смешивали с соответствующей кислотой в соотношении 1:100 и перемешивали в течение трёх часов. Нерастворившийся остаток отфильтровали на пористом стеклянном фильтре, отмыли от кислоты дистиллированной водой и высушили до постоянного веса при температуре 105°С.

Результаты экспериментов представлены в табл. 1.

Таблица 1 – Экспериментальные данные

Данные табл. 1 показывают, что независимо от природы кислоты в раствор переходит ~ 25 % массы отложений. При этом в чистой воде растворяется не более 5 % от массы взятой навески, предположительно, сульфат кальция. Для оценки качественного состава отложений после кислотной обработки был проведён рентгенофазовый анализ (РФА).

Для исследования фазового состава проб использован рентгеновский дифрактометр XRD-7000 фирмы «Shimadzu». Обработку рентгенограмм производили с помощью программного обеспечения «XRD 6000/7000 Ver. 5.21», фазовый состав определяли на основании базы данных «ICDD PDF-4 + 2013».

В табл. 2 представлены результаты РФА образца солеотложений после обработки азотной кислотой. Пики на рентгенограмме отвечают сульфату кальция, минерал – Anhydrite, пространственная группа – Bmmb.

В табл. 3 представлены результаты РФА образца солеотложений после обработки соляной кислотой. Пики на рентгенограмме также соответствуют сульфату кальция, минерал – Anhydrite, пространственная группа – Bmmb.

Таблица 2 – Результаты РФА образца солеотложений после обработки HNO₃

Таблица 3 – Результаты РФА образца солеотложений после обработки HCl

Сравнение полученных данных с результатами РФА проб отложений, не подвергавшихся кислотной обработке, показало исчезновение пиков, приписанных к алюмосиликатам различного строения [5].

Таким образом, на основании проведённых исследований можно предположить, что в процессе кислотной обработки солеотложений в раствор переходят примесные соединения и часть сульфата кальция, при этом большая его часть остаётся в твёрдой фазе. Полученные результаты в дальнейшем могут быть использованы для разработки наиболее приемлемого способа промывки подогревателей маточного раствора в производстве хлорида калия.

Литература

1. Объём производства // Уралкалий – URL http://www.uralkali.com/ru/buyers/production/output/item20447/ (дата обращения 14.06.2015).
2. Технология флотационного обогащения калийных руд / Н.Н. Тетерина, Р.Х. Сабиров, Л.Я. Сквирский, Л.Н. Кириченко; Под ред. Н.Н. Тетериной. – Пермь: ОГУП «Соликамская типография», 2002. – 484 с.
3. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. – Л.: Химия, 1989. – 352 с.
4. Кудряшов А.И. Верхнекамское месторождение солей. – Пермь: ГИ УрО РАН, 2001. – 429 с.
5. Середкина О.Р., М.А. Куликов, С.Г. Козлов, О.К. Косвинцев Исследование фазового состава отложений на теплообменном оборудовании галургического производства хлорида калия. – Научно-технический вестник Поволжья, 2014. № 6. С. 324 – 328.
6. Куликов М.А., Козлов С.Г., Середкина О.Р. Отложение нерастворимых солей на технологическом оборудовании производства хлорида калия. – Научно-технический вестник Поволжья, 2014. № 1. С. 100 – 103.
7. Куликов М.А., Козлов С.Г. Проблема отложения нерастворимых солей при эксплуатации вакуум-кристаллизационной установки ОАО «Уралкалий». – Научно-технический вестник Поволжья, 2014. № 4. С. 140 – 142.

References

1. Ob’jom proizvodstva // Uralkalij – URL http://www.uralkali.com/ru/buyers/production/output/item20447/ (data obrashhenija 14.06.2015).
2. Tehnologija flotacionnogo obogashhenija kalijnyh rud / N.N. Teterina, R.H. Sabirov, L.Ja. Skvirskij, L.N. Kirichenko; Pod red. N.N. Teterinoj. – Perm': OGUP «Solikamskaja tipografija», 2002. – 484 s.
3. Pozin M.E. Tehnologija mineral'nyh udobrenij. – L.: Himija, 1989. – 352 s.
4. Kudrjashov A.I. Verhnekamskoe mestorozhdenie solej. – Perm': GI UrO RAN, 2001. – 429 s.
5. Seredkina O.R., M.A. Kulikov, S.G. Kozlov, O.K. Kosvincev Issledovanie fazovogo sostava otlozhenij na teploobmennom oborudovanii galurgicheskogo proizvodstva hlorida kalija. – Nauchno-tehnicheskij vestnik Povolzh'ja, 2014. № 6. S. 324 – 328.
6. Kulikov M.A., Kozlov S.G., Seredkina O.R. Otlozhenie nerastvorimyh solej na tehnologicheskom oborudovanii proizvodstva hlorida kalija. – Nauchno-tehnicheskij vestnik Povolzh'ja, 2014. № 1. S. 100 – 103.
7. Kulikov M.A., Kozlov S.G. Problema otlozhenija nerastvorimyh solej pri jekspluatacii vakuum-kristallizacionnoj ustanovki OAO «Uralkalij». – Nauchno-tehnicheskij vestnik Povolzh'ja, 2014. № 4. S. 140 – 142.