Раздел 20. Производство карналлита обогащенного

Раздел 20. Производство карналлита обогащенного

Карналлит обогащенный (KCl*MgCl ₂*6H ₂O) представляет собой минеральный продукт, содержащий соли калия и магния, в виде кристаллического порошка белого цвета, с розовым или серым оттенком. Карналлит обогащенный получают в процессе переработки калийно-магниевых руд.

Карналлит обогащенный предназначен для использования в качестве исходного сырья при производстве магния металлического, магниевой продукции и других целей.

Потребителями карналлита обогащенного на территории Российской Федерации являются предприятия, осуществляющие производство магния металлического, анодного хлоргаза, бариевого, карналлитового, бромидного флюсов, магния карбоната фармакопейного, магния углекислого, магния окиси.

20.1 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время при производстве карналлита

Карналлит обогащенный производится на карналлитовой обогатительной фабрике (КОФ) Первого Соликамского калийного рудоуправления (СКРУ-1).

Получение обогащенного карналлита из молотого карналлита осуществляется галургическим методом: выщелачиванием и селективной кристаллизацией, основанной на различной растворимости хлоридов калия, магния и натрия в зависимости от температуры.

Процесс производства карналлита обогащенного включает:

- одну технологическую линию растворения карналлита молотого, фильтрации галитового отвала, осветления насыщенного щелока от солевого и глинисто-солевого шламов, промывки глинисто-солевого шлама, обезвоживания суспензии карналлита обогащенного;

- две технологические линии вакуум-кристаллизации карналлита (ВКУ и РВКУ), сгущения суспензии карналлита обогащенного, формирования и нагрева растворяющего щелока.

Технология производства обогащенного карналита состоит из следующих основных стадий:

- сухого дробления карналлитовой руды;

- обогащения карналлита молотого;

- отгрузки готового продукта.

Общая схема технологического процесса производства карналлита обогащенного приведена на рисунке 20.1.

Рисунок 20.1 - Общая схема технологического процесса производства карналлита обогащенного

Описание технологического процесса приведено в таблице 20.1, перечень основного оборудования - в таблице 20.2.

Таблица 20.1 - Описание технологического процесса производства карналлита обогащенного

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Продукты и полупродукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Карналлитовая руда	Сухое дробление карналлитовой руды	Карналлит молотый	Выбросы в атмосферу: калий хлорид, натрий хлорид, магний дихлорид.	Конвейеры ленточные, Грохот (машина просеивающая), Дробилка	Скруббер
Карналлит молотый	Обогащение карналлита молотого	Карналлит обогащенный (в составе суспензии)	Галитовые отходы, Глинисто-солевые шламы	Конвейеры ленточные, узлы пересыпки, растворитель шнековый, элеватор ковшовый, вакуум-фильтр, сгуститель, вакуум-ячейка, вакуум-кристаллизатор циркуляционный, градирня
Карналлит обогащенный (в составе суспензии)	Отгрузка готового продукта	Готовый продукт. Карналлит обогащенный	-	Фильтрующая центрифуга

Таблица 20.2 - Основное технологическое оборудование, используемое при производстве карналлита обогащенного

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Конвейеры ленточные МБ-1700, 1Л-80, УКЛС-800, КЛ-800, КЛС-800, КЛС-650	Транспортировка руды, карналлита молотого, галитовых отходов, готового продукта	L = 24-156 м, Q = 15-95 т\час, Nдв = 11-45 кВт
Грохот (машина просеивающая) НКГ-65, РВГ-150	Классификация карналлита молотого	Q = 110 т\ч
Дробилка ДР, СМД-504	Сухое дробление карналлитовой руды	Q = 30 т\ч
Узел пересыпки (нестандартное оборудование, металл сборный)	Транспортировка руды, карналлита молотого, галитовых отходов, готового продукта	Q = 45-65 т\час
Растворитель шнековый	Растворение карналлита молотого	V = 90 m3
Элеватор ковшовый	Растворение карналлита молотого	Nдв = 19 кВт
Вакуум-фильтр	Обезвоживание галитовых отходов	Sфилтр = 8 м 2
Сгуститель (периферический или центральный привод)	Осветление насыщенного щелока	D = до 6 м
Вакуум-ячейка	Вакуум-кристаллизация карналлита обогащенного	S = 1,72 м 2
Вакуум-кристаллизатор циркуляционный	Вакуум-кристаллизация карналлита обогащенного	D = 3,2 м, H = 18,3 м
Фильтрующая центрифуга (комплектная установка SZ, ФГН)	Обезвоживание суспензии карналлита обогащенного	Q = 8-30 т\час
Градирня	Охлаждение оборотной воды (система оборотного водоснабжения, включающая шесть градирен)	Qводы = 167 м 3/час (каждой градирни)

Сухое дробление карналлитовой руды

Основная цель дробления карналлитовой руды заключается в том, чтобы обеспечить заданные требования по крупности, необходимой для последующей стадии обогащения.

Сухое дробление карналлитовой руды включает двухстадийную классификацию по регламентируемой верхней границе крупности и одностадийное сухое дробление в молотковой дробилке.

Отходов на стадии сухого дробления карналлитовой руды не образуется. Источником выделения загрязняющих веществ в атмосферный воздух являются перегрузочные узлы и оборудование (конвейера, грохота, дробилки).

Выбросы содержат в своем составе магний хлористый, хлорид калия и хлорид натрия. Для защиты атмосферы от загрязнения перегрузки оборудованы защитным противопылевым укрытием и системой аспирации. Корпуса грохотов и дробилок герметично закрыты.

Обогащение карналлита молотого. Этап растворение карналлита молотого в горячем растворяющем щелоке

Задачей стадии растворения карналлита молотого является получение щелока с высокой степенью насыщения по MgCl ₂ и KCL (неосветленный насыщенный щелок) при одновременном максимальном выщелачивании карналлита из карналлитовой руды. Процесс растворения карналлита молотого осуществляется в шнековых растворителях щелоком и основан на различной совместной растворимости хлоридов магния, калия и натрия при изменении температуры. Определяющими факторами процесса растворения являются следующие:

- содержание полезного вещества в карналлите молотом;

- соотношение растворяющего щелока и карналлита молотого (руда\щелок);

- гранулометрический состав карналлита молотого;

- температурный режим;

- интенсивность перемешивания карналлита молотого с растворяющим щелоком.

Растворение карналлитовой руды осуществляется в две стадии в горизонтальных шнековых растворителях с использованием горячего ненасыщенного (оборотного) щелока.

Карналлит молотый подается ленточным конвейером в первый растворитель. Одновременно в первый растворитель самотеком поступает слив второго растворителя - средний щелок с температурой 94-108 °C и часть горячего растворяющего щелока.

Не растворившийся карналлит молотый из первого растворителя обезвоживающим наклонным элеватором транспортируется во второй растворитель, где проходит дальнейшее растворение горячим растворяющим щелоком с температурой 110-119 °C.

Полученный в первом растворителе горячий неосветленный насыщенный щелок самотеком поступает на стадию осветления.

Не растворявшаяся часть карналлита молотого (галитовые отходы) из второго растворителя обезвоживается, промывается на вакуум-фильтре и с влажностью не более 6,0 % подается в рудник для закладки выработанного пространства шахт.

Нагревание растворяющего щелока осуществляется паром, поступающим из котлотурбинного цеха.

Обогащение карналлита молотого. Этап осветления насыщенного щелока

С целью получения чистого щелока неосветленный насыщенный щелок подвергается двухстадийной очистке. Первая стадия осветления - очистка от солевого шлама - осуществляется в двух сгустителях. Вторая стадия осветления - очистка от глинисто-солевого шлама - осуществляется в сгустителях.

Разгрузка сгустителей производится непрерывно и регулируется в зависимости от плотности сгущенной суспензии, которая должна составлять (1300-1425) кг/м ³. Сгущенная суспензия солевого шлама поступает в сборник, откуда насосом перекачивается во второй растворитель.

Слив сгустителей поступает на стадию осветления насыщенного щелока, которое осуществляется в сгустителях. Для интенсификации процесса осветления насыщенного щелока от глинистого шлама в сгустители подают раствор флокулянта (полиакриламид).

Осветленный насыщенный щелок перекачивается на стадию вакуум-кристаллизации обогащенного карналлита.

Сгущенная суспензия глинисто-солевого шлама разгружается из сгустителей с помощью насосов и откачивается в рудник для закладки выработанного пространства шахт.

Обогащение карналлита молотого. Этап вакуум-кристаллизация на ВКУ

С целью кристаллизации карналлита из осветленного насыщенного щелока его подвергают охлаждению от 65-75 °C до 38-50 °C под вакуумом на установках нерегулируемой либо регулируемой вакуум-кристаллизации, где происходит ступенчатое выпаривание воды из насыщенного щелока с одновременным его охлаждением. Вакуум создается за счет конденсации растворного пара в поверхностных и барометрических конденсаторах и отсоса не сконденсировавшегося пара и воздуха системой вакуум-насосов. Кристаллизация карналлита обогащенного осуществляется как за счет снижения температуры щелока, так и за счет уменьшения количества воды в растворе в связи с ее испарением.

На установках нерегулируемой вакуум-кристаллизации осветленный насыщенный щелок засасывается за счет разности давления в первую ступень ВКУ и далее перетекает из предыдущей ступени в последующую вместе с кристаллизующимся продуктом. Переток суспензии происходит за счет разности разрежения между ступенями. Из последней ступени суспензия кристаллизата поступает на стадии сгущения и обезвоживания.

Установки регулируемой вакуум-кристаллизации обеспечивают получение обогащенного карналлита путем регулирования числа центров кристаллизации за счет кристаллизации карналлита на поверхности уже существующих кристаллов и ограничения образования новых кристаллов путем их растворения или удаления из зоны кристаллизации. В каждом аппарате производится многократная перекачка (внутренняя циркуляция) проходящего через вакуум-кристаллизатор щелока, которая осуществляется с помощью циркуляционных насосов.

Требуемая крупность кристаллов достигается управлением потоками твердых и жидких фаз, влияющими на время пребывания растущих кристаллов в аппаратах (время их роста).

Из последней ступени суспензия кристаллизата поступает на стадии сгущения и обезвоживания.

Процесс кристаллизации карналлита обогащенного из насыщенного щелока на РВКУ и ВКУ сопровождается рекуперацией тепла горячего насыщенного щелока. Вакуум-кристаллизаторы первой части установок работают с рекуперацией тепла растворного пара. Растворный пар первой части РВКУ (ВКУ), конденсируясь в поверхностных конденсаторах, нагревает оборотный (маточный) щелок после последней ступени вакуум-кристаллизации. Дальнейший нагрев оборотного раствора до максимальной температуры 110-119 °C производится в теплообменниках паром, после чего он подается на стадию растворения карналлита молотого в качестве горячего растворяющего щелока.

Конденсация растворного пара второй части установки осуществляется охлаждающей водой в барометрических конденсаторах, и вторая часть РВКУ (ВКУ) работает с тепловыми потерями.

Смесь конденсата и охлаждающей воды из барометрических конденсаторов поступает через барометрический сборник в отделение оборотной воды для охлаждения.

Смесь остаточного пара и воздуха из сводного барометрического конденсатора с помощью водокольцевых вакуум-насосов выбрасывается в атмосферу.

Обогащение карналлита молотого. Этап сгущение и обезвоживание.

Для выделения кристаллизата карналлита обогащенного из суспензии, полученной на установках вакуум-кристаллизации, используют операции сгущения и обезвоживания. Продукционная суспензия со стадии вакуум-кристаллизации подается в сгустители. Слив сгустителей, содержащий мелкодисперсные частицы, подается на стадию формирования растворяющего щелока и далее после нагревания в теплообменниках - на стадию растворения руды, а сгущенная суспензия карналлита обогащенного подается для обезвоживания в центрифуги. Влажность карналлита обогащенного после центрифуг составляет не более 3,3 %.

В таблице 20.3 приведено природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства карналлита обогащенного.

Таблица 20.3 - Природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства карналлита обогащенного

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики природоохранного оборудования
Скруббер эжекторный	Очистка воздуха от частиц хлорида натрия, хлорида калия и хлорида магния	Q до 5000 м 3\час

20.2 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду

Нормы расхода сырья и энергоресурсов приведены в таблице 20.4.

Таблица 20.4 - Потребление материальных и энергетических ресурсов при производстве карналлита обогащенного

Наименование	Единица измерения	Расход на 1 тонну продукции
		Минимальный	Максимальный
Карналлит молотый	т/т	1,64	1,75
Реагенты различных марок	кг/т	0,004	0,008
Вода на производственные нужды	м 3/т	0,23	5,7
Теплоэнергия (пар)	Гкал/т	0,19	0,23
Электроэнергия (производственное потребление)		15,9	32,9

Характеристика выбросов, образующихся при производстве обогащенного карналита, приведена 20.5.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "20.5" следует читать "в таблице 20.5"

Таблица 20.5 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве карналлита обогащенного

Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 тонну карналлита обогащенного, кг/т
		минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Калия хлорид	"Мокрая" очистка	0,001	0,008	0,0045
Натрия хлорид		0,0005	0,005	0,0028
Хлорид магния (магний дихлорид)		0,0003	0,005	0,0027

Характеристика отходов, образующихся при производстве карналлита приведена в таблице 20.6.

Таблица 20.6 - Отходы, образующиеся при производстве карналлита обогащенного

Наименование	Класс опасности	Источник образования	Способ утилизации, обезвреживания, размещения	Масса образующихся отходов производства в расчете на 1 тонну карналлита обогащенного, кг/т
				минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Глинисто-солевые шламы	5	Обогащение карналлита молотого	Закладка выработанного пространства шахт		82
Галитовые отходы	5				453