Раздел 9. Производство хлористого калия

Раздел 9. Производство хлористого калия

Калий - жизненно важный элемент, необходимый для функционирования всех живых клеток. Он является природным компонентом почвы и наряду с фосфором и азотом незаменимым питательным элементом для растений и сельскохозяйственных культур. Только регулярное внесение этих трех основных макроэлементов может обеспечить сбалансированное питание растений.

Калийные удобрения, содержащие один из основных видов минеральных питательных веществ, обеспечивают полноценное развитие корневой системы растений, стимулируют обмен веществ, повышают устойчивость к погодным условиям, болезням и вредителям, улучшают вкусовые качества плодов, делают их устойчивыми к длительному хранению. Свыше 90% выпускаемого калийного продукта представлено хлористым калием (KCl), остальное - сульфатом калия и калимагнезией.

Хлористый калий - высококонцентрированное удобрение, агрономическая и экономическая целесообразность использования которого доказана более чем полувековым опытом мирового сельского хозяйства, которое потребляет около 95% всего производимого калия в мире.

Около 80% ежегодных объемов хлористого калия производят из природного твердого сырья (калийные руды), добываемого из недр шахтным способом; 12% - из естественных природных рассолов, находящихся на земной поверхности (соляные озера, моря); 8% - при переработке искусственных растворов, получаемых путем подземного растворения водой соляных залежей. Основной тип калийных руд - сильвиниты, содержащие в качестве основных соляных минералов сильвин (KCl) и галит (NaCl) с примесью карналлита (KCl**) и водонерастворимых силикатных, алюмосиликатных, карбонатных минералов и ангидрита.

Мировые запасы калийных солей отличаются высокой концентрированностью. Канада обладает около 45% всех мировых запасов. Россия находится на втором месте - около 33%, на третьем месте - Белоруссия - около 5%. Прогнозные ресурсы калийных руд России огромны - около 11,5 млрд т.

Переработки калийных руд началось в 19 веке галургическим способом термического выщелачивания калийных солей с последующей их кристаллизацией из насыщенных солевых растворов (Страсбург, Германия) и применяется на ряде предприятий до настоящего времени. Процесс характеризуется большими тепловыми затратами, высоким коррозионным воздействием на оборудование горячих (95°C - 100°C) солевых растворов, но позволяет получать готовый продукт с содержанием хлористого калия до 98,0% - 98,5%, используемый при производстве сложных удобрений и получении ряда технических продуктов.

Соляные минералы характеризуются относительно крупной вкрапленностью калийных минералов (0,5-3 мм), что создает благоприятные условия для их механического разделения. В связи с этим внимание многих исследователей было направлено на изучение возможности флотационного разделения водорастворимых солей, позволяющего осуществить производство калийных удобрений (хлористого калия) без дополнительного нагрева солевых растворов и с использованием оборудования в простом исполнении

Предложенное в США в 1936 году Кирби (Kirby) применение алкиламинов для флотации хлористого калия послужило основой для разработки технологии флотационной переработки калийных руд. Начиная с 1950-1960-х годов началось интенсивное строительство флотационных калийных предприятий в Канаде, США, СССР, Германии, Франции, Испании, обеспечившее мировое развитие производства KCl для сельскохозяйственных целей. В Советском Союзе с 1963 года были введены в эксплуатацию 8 флотационных калийных фабрик. В настоящее время в мире добытые шахтным способом сильвинитовые руды (смесь сильвина (KCl) и галита (перерабатывают на 25 обогатительных фабрик, из числа которых по флотационной технологии на 10 фабриках, в том числе в Российской Федерации на четырех фабриках - по галургической технологии (растворение-кристаллизация) на четырех фабриках, в том числе в Российской Федерации на двух фабриках; по комбинированной технологии (флотация + растворение - кристаллизация) на 11 фабриках. Мощность действующих калийных предприятий в мире составляет 40,7 млн т (2010 г.), а производство - 38,5 млн т (2014 г.). Лидирующее положение в производстве хлористого калия традиционно занимали Канада, Россия, Беларусь и Германия, обеспечивающие около 70% мирового производства (см. таблицу 9.1).

В Российской Федерации хлористый калий производится из добываемых шахтным способом сильвинитовых руд на ПАО "Уралкалий", производственные мощности которого составили в 2014 году 13,1 млн т KCl, а объем производства достиг 12,1 млн т KCl.

Таблица 9.1 - Объемы производства KCl в мире (статистика Международной ассоциации производителей удобрений IFA), тыс. т

Страны, регионы	2000	2005	2010	2011	2012	2013	2014
Европа и Ближний Восток
Россия	3716	6266	6128,1	6500,0	5403,3	6000	} 20951,5
Беларусь	3372	4928	5222,6	5332,1	4830,7	4178,5
Германия	3409	3665	2961,6	3106,1	3056,4	2968,4
Великобритания	601	439	*	*	*	*
Испания	522	494	*	*	*	*
Израиль	1748	2224	2799,7	2555,9	2962,0	3094,1
Иордания	1162	1098	1165,5	1355,2	1094,4	1046,5
Америка
Канада	9174	10596	9497	10819,0	9270,0	10107,4	} 12758,7
Бразилия	340	372	398	362,7	318,2	285,4
Чили	330	431	850,5	961,4	1240,9	1186,9
США	821	832	613,2	696,9	607,0	633,5
Азия
Китай	290	1450	2345	2598,8	3090,0	3600,0	} 4797,8
Лаос	-	-	-	15	50	50
Всего:	25815	32794	31981,4	34345,0	32048,1	33609,6	38508,0
* С 2009 года данные приводятся вместе с Израилем, который приобрел акции калийных производителей в этих странах

Калийная промышленность - отрасль промышленности, объединяющая предприятия по добыче калийных солей и получению калийных удобрений. Все возрастающая потребность в калийных удобрениях на мировом рынке для обеспечения интенсивного уровня развития сельского хозяйства, а также уменьшение запасов месторождений калийных руд в Европе (Германия, Испания, Франция) стимулирует строительство новых калийных предприятий с вовлечением в переработку новых участков разрабатываемых месторождений калийных руд и освоение новых калийных месторождений.

Калийная промышленность в России стала создаваться после открытия в 1925 году калийных месторождений на Северном Урале. На территории Пермского края находится крупнейшее в России Верхнекамское месторождение калийно-магниевых солей. В 1927 году началось строительство первого промышленного комбината в г. Соликамске. В 1930 году было запущено строительство промышленного комплекса по производству калийных удобрений и в г. Березники. Четыре производственных комплекса в г. Березники и три производственных комплекса в г. Соликамске были введены в эксплуатацию между 1957 и 1983 гг. В настоящее время все они входят в состав ПАО "Уралкалий", контролирующего всю производственную цепочку - от добычи калийной руды до поставок хлористого калия покупателям.

ПАО "Уралкалий" создано в 2011 году путем присоединения ОАО "Сильвинит" к ОАО "Уралкалий". В настоящее время производственные мощности ПАО "Уралкалий" включают шесть калийных фабрик, которые расположены в городах Березники и Соликамск Пермского края. Общие запасы руды компании составляют около 8,2 млрд тонн. В 2014 году было произведено 12,1 млн т хлористого калия. ПАО "Уралкалий" производит калийные удобрения: гранулированный, мелкокристаллический и мелкозернистый хлористый калий. На долю ПАО "Уралкалий" приходится около 20% мирового производства калийных удобрений. В таблице 9.2 приведены показатели ресурсно-сырьевого обеспечения ПАО "Уралкалий".

Таблица 9.2 - Ресурсно-сырьевое обеспечение ПАО "Уралкалий"

Рудоуправление	Балансовые запасы руды (форма 5-ГР на 1 января 2015 г.), млн т	Мощность рудника, млн т./год	Обеспеченность рудника, лет
Первое Соликамское калийное рудоуправление (СКРУ-1)	287,2	4,6	25
Второе Соликамское калийное рудоуправление (СКРУ-2)	1024,0	11.32	36,7
Третье Соликамское калийное рудоуправление (СКРУ-3)	1329,6	11,35	41,6
Второе Березниковское производственное калийное рудоуправление (БКПРУ-2)	251,3	8,0	8,7
Четвертое Березниковское производственное калийное рудоуправление (БКПРУ-4)*	1686,8	19,8	43,6
Усть-Яйвинский рудник (строящийся)	1290,6	11,0	33
Половодовский горнообогатительный комбинат (строящийся)	1575,7	12,5	57
Всего запасов	7445,4
* В настоящее время поставляет руду для производства хлористого калия на обогатительной фабрике Четвертого Березниковского производственного калийного рудоуправления - БКПРУ-4 (галургический способ) и обогатительной фабрике Третьего Березниковского производственного калийного рудоуправления (БКПРУ-3), перерабатывающей руду с использованием флотационного способа.

В настоящее время ведется проектирование расширения производства хлористого калия на Третьем Соликамском рудоуправлении и новой флотационной калийной фабрики на Половодовском калийном комбинате публичного акционерного общества "Уралкалий".

Осуществляется строительство нового Усть-Яйвинского калийного рудника для обеспечения расширения объема производства хлористого калия на Третьем и Четвертом Березниковских рудоуправлениях ПАО "Уралкалий".

Компания Еврохим осуществляет строительство двух новых производственных комплексов по добыче и флотационному производству хлористого калия на Верхнекамском и Гремяченском месторождениях калийных руд.

В настоящее время минеральные удобрения на Дальнем Востоке

не производятся, а ввоз их из центральной России достаточно дорог и представляет собой серьезную транспортную проблему. В связи с этим для развития производства хлористого калия в России, интенсификации сельского хозяйства в Сибири и Дальнем Востоке перспективным является освоение Нэпского калийного месторождения, расположенного в Катангском районе Иркутской области. Сильвинитовая руда характеризуется достаточно высокой вкрапленностью сильвина (1,5 - 2 мм), содержит от 23% до 48% хлористого калия и незначительное количество силикатно-карбонатных примесей, что обеспечивает высокую степень обогатимость руды. Запасы сильвинитов составляют около 14 млрд тонн при среднем содержании KCl 33%.

Значительные запасы калийных солей, близкое расположение к сельскохозяйственным районам Сибири и Дальнего Востока, а также к Китаю, импортирующего значительные количества производимого в России хлористого калия, позволяют положительно оценить перспективу промышленного освоения Непского месторождения (при условии создания необходимой инфраструктуры в этом районе) и дальнейшее развитие калийной промышленности в Российской Федерации в 21 веке.

9.1 Технологические процессы, используемые в настоящее время для производства хлористого калия

Основной тип перерабатываемых калийных руд - сильвиниты, содержащие в качестве основных соляных минералов сильвин (KCl) и галит (NaCl) с примесью карналлита (KCl**) и силикатных, алюмосилликатных, карбонатных минералов и ангидрита. Применяемые для переработки калийных руд руды технологии, как в мировой практике, так и в России сильно отличаются от переработки всех других промышленных полезных ископаемых вследствие специфики их минералогического и химического состава. Калийные руды являются водорастворимыми полезными ископаемыми и процесс их переработки ведется в насыщенных растворах хлоридов калия и натрия (с небольшими примесями хлорида магния) в строго замкнутом режиме по жидкой фазе.

Существуют два способа производства хлорида калия из сильвинитовых руд: флотационный и галургический. Оба эти способа используются на калийных предприятиях ПАО "Уралкалий". Технология производства флотационного и галургического хлористого калия из калийных руд включает следующие процессы:

- рудоподготовка;

- обогащение руды флотационным способом или галургическим способами;

- обезвоживание

- сушка готовой продукции;

- компактирование (гранулирование) сухого флотационного калийного концентрата;

- складирование и отгрузка готового продукта.

Принципиальная схема переработки руды на флотационных и галургических фабриках ПАО "Уралкалий" приведена на рисунке 9.1.

Перечень технологических процессов предприятия с указанием состава и мощности производства приведен в таблице 9.3.

В руде Верхнекамского месторождения калийных и магниевых солей, разрабатываемого ПАО "Уралкалий", содержится от 25% до 32% хлористого калия, следовательно, при производстве удобрений около 70% - 75% руды переходит в галито-шламовые отходы производства (галитовые отходы и глинисто-солевые шламы). Количество образующихся отходов при близкой эффективности применяемых технологий переработки руды будет определяться минеральным составом исходной руды. В связи с этим оценка эффективности применяемой технологии производства хлористого калия должна проводиться в основном по степени извлечения хлористого калия в готовый продукт от количества KCl в перерабатываемой руде, а не по количеству образующихся отходов производства.

При переработке и обогащении сырья образуются твердые, содержащие в основном хлористый натрий (галит), галитовые отходы и глинисто-солевые шламы.

Твердые галитовые отходы размещаются на солеотвалах и частично используются для закладки в отработанного шахтного пространства.

Глинисто-солевые шламы размещаются в поверхностных шламонакопителях и частично используются для закладки отработанного шахтного пространства.

Влияние предприятия на окружающую среду заключаются также в том, что при проведении основных стадий технологического процесса получения калийных удобрений (дробление руды, сушка готового продукта и грануляция) в атмосферный воздух поступают пыль хлорида калия и хлорида натрия для улавливания которых все источники газо- и пылевыделения оборудуются современными системами очистки отходящих газов.

Описание технологических процессов, составляющих производственный процесс, оборудования и относящихся к разрабатываемому справочнику НДТ, приведено в таблицах 9.4 - 9.6.

"Рисунок 9.1 - Принципиальная схема переработки калийных руд"

Таблица 9.3 - Перечень технологических процессов предприятия с указанием состава и мощности производства

Наименование	Технологический процесс	Структурная единица (цех, корпус, отделение и др.)	Продукция (полупродукт)	Мощность, т/год (2014 г.) план/факт
Производство калийных удобрений флотационным способом	Производство хлористого калия флотационным способом на Втором Березниковском рудоуправлении	Надшахтное здание скипового подъема руды из рудника	Руда	7 380 238/7 622 845
		Размольное отделение	Руда	7 380 238/7 622 845
		Отделение обогащения	Влажный концентрат
		Отделение сушки и грануляции	Готовый продукт Калий хлористый различных марок	1 989 596/2 101 927
	Производство хлористого калия флотационным способом на Третьем Березниковском рудоуправлении	Надшахтное здание скипового подъема руды из рудника	Руда	Поступает с Четвертого Березниковского рудоуправления
		Размольное отделение	Руда	Отсутствует
		Отделение обогащения	Влажный концентрат
		Отделение сушки и грануляции	Готовый продукт Калий хлористый различных марок	1 528 412/1 673 175
	Производство хлористого калия флотационным способом на Втором Соликамском рудоуправлении	Надшахтное здание скипового подъема руды из рудника	Руда	8 751 241/8 829 641
		Размольное отделение	Руда	8 751 241/8 829 641
		Отделение обогащения	Влажный концентрат
		Отделение сушки и грануляции	Готовый продукт Калий хлористый различных марок	2 154 620/2 197 399
	Производство хлористого калия флотационным способом на Третьем Соликамском рудоуправлении	Надшахтное здание скипового подъема руды из рудника	Руда	11 431 759/11 661 013
		Размольное отделение	Руда	11 431 759/11 661 013
		Отделение обогащения	Влажный концентрат
		Отделение сушки	Готовый продукт Калий хлористый различных марок	2 671 600/2 770 717
Производство калийных удобрений галургическим способом	Производство хлористого калия галургическим способом на Первом Соликамском рудоуправлении	Надшахтное здание скипового подъема руды из рудника	Руда	4 566 644/4 544 442
		Размольное отделение	Руда	4 566 644/4 544 442
		Отделение обогащения	Влажный кристаллизат
		Отделение сушки	Готовый продукт Калий хлористый различных марок	981 000/1007 400
Производство калийных удобрений галургическим способом	Производство хлористого калия галургическим способом на Четвертом Березниковском рудоуправлении	Надшахтное здание скипового подъема руды из рудника	Руда	14 751 074/15 147 157 (для обеспечения рудой Третьего и Четвертого рудоуправлений)
		Размольное отделение	Руда	14 751 074/15 147 157 (для обеспечения рудой Третьего и Четвертого рудоуправлений)
		Отделение обогащения	Влажный кристаллизат
		Отделение сушки	Готовый продукт Калий хлористый различных марок	2 437 000/2 450 300

Таблица 9.4 - Общие сведения

Подпроцесс	Вход	Подпроцесс	Выход	Основное оборудование	Эмиссии (наименование)
Дробление руды	Руда сильвинотовая	Дробление, классификация	Сильвинит молотый	Дробилка, грохот	Натрия хлорид, Калия хлорид
Обогащение флотационным способом	Сильвинит молотый	Классификация, измельчение, флотация, сгущение	Влажный концентрат, влажные галитовые отходы, сгущенные шламы	Сито дуговое, мельница стержневая, флотационная машина, сгуститель	Натрия хлорид, Калия хлорид
Обогащение галургическим способом		Растворение, сгущение, осветление, вакуум-кристаллизация		Растворитель шнековый, сгуститель, установка вакуум-кристаллизации
Удаление влаги	Продукты флотационного и галургического производства хлористого калия	Обезвоживание Сгущение сушка	Влажный концентрат, влажные галитовые отходы, шламы	Вакуум-фильтр, центрифуга, сгуститель Сушильные аппараты (барабанные сушилки, печи КС)	Натрия хлорид, Калия хлорид
Компактирование (гранулирование)	Сухой концентрат	Подогрев, прессование, дробление, классификация, облагораживание	Гранулят	Печь КС, пресс, дробилка, грохот	Натрия хлорид, Калия хлорид
Складирование и отгрузка	Гранулят, Непылящий хлористый калий	Транспортировка, складирование, отгрузка	Готовая продукция	Конвейер ленточный, кратцер кран	Натрия хлорид, Калия хлорид

Таблица 9.5 - Основное технологическое оборудование и оборудование, которое дает значительные эмиссии

Наименование оборудования	Модель (типоразмер)	Основное	Природоохранное	Назначение оборудования	Технологические характеристики	Фирмапроизводитель# (проектировщик)
Дробилки и грохота сухого дробления руды	Тип СМ 170Б. Тип ГИТ-51М; Q = 500 т/ч	+		Дробление руды	Q = 200 т/ч
Ленточные фильтры для обезвоживания галитовых отходов	Тип BF-10; S = 10	+		Обезвоживание галитовых отходов	200 - 250 т/ч
Сгустители для сгущения шламового продукта	Тип П-25 с периферическим приводом; диаметр 25 м	+		Сгущение шламового продукта
Сушильные аппараты	СБ СБ 3,2 х 22 Аппарат КС - печь КС, "ТС" - труба-сушилка	+		Сушка хлористого калия	100 - 200 т/ч
Грануляционные установки	Пресс для компактирования дробилка подпрессовая, просеивающая установка циклон сухой очистки вибрационная сушильно-охладительная установка	+		Гранулирование хлористого калия	100 т/ч 150 т/ч
Очистка отходящих газов
Первое Соликамское калийное рудоуправление (СКРУ-1)
КС-1 (38)	Труба Вентури (КМП)		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 46000 , КПД - 94,5 -95,0
КС-1 (39)	Труба Вентури (КМП)		+		Производительность - 43000 , КПД - 92,3 - 93,2
АС-1 (40)	Пылеуловитель КМП 2,5		+		Производительность - 7000 , КПД - 95,6 - 95,9
АС-2 (41)	Пылеуловитель КМП 3,2		+		Производительность - 12000 , КПД - 95,4 - 96,7
КС-1 (46)	Труба Вентури (КМП)		+		Производительность - 31000 , КПД - 96,1 - 96,6
КС-2 (47)	Труба Вентури (КМП)		+		Производительность - 28000 , КПД - 93,5 - 95,0
Третье Соликамское калийное рудоуправление (СКРУ-3)
Поз. 410-1	СБ		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 70000  при н.у. (26.01.15)
Поз. 410-2	СБ		+		Производительность - 54000  при н.у. (18.02.15)
Поз. 410-3	СБ		+		Производительность - 60000  при н.у. (02.06.14)
Поз. 410-4	СБ		+		Производительность - 50000  при н.у. (10.11.14)
Поз. 410-5	СБ		+		Производительность - 62000  при н.у. (16.07.14)
Циклоны			+
Второе Соликамское калийное рудоуправление (СКРУ-2)
КС-1 (38)	Циклон "Лиот"		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 47000 , КПД - 74,2 - 78,3
КС-2 (39)	Циклон "Лиот"		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 44000 , КПД - 74,2 - 75,3
КС-1 (46)	Циклон "Лиот"		+		Производительность - 30000 , КПД - 73,8 - 76,7
КС-2 (47)	Циклон "Лиот"		+		Производительность - 30000 , КПД - 73,0 - 79,1
С-2 3 технологической нитки грануляции	Циклоны ЛИОТ АВ100		+		Производительность 35000  Температура (вх/вых) = 75/53°С КПД (KCl) = 76,5% КПД (NaCl) = 75,66%
А-2 3 технологической нитки грануляции	Циклоны ЛИОТ АВ100		+		Производительность 33000  Температура (вх/вых) = 78/57°C КПД (KCl) = 77,08% КПД (NaCl) = 76,44%
А-1 1 технологической нитки грануляции	Циклоны ЛИОТ АВ100		+		Производительность 30000  КПД (KCl) = 92,83% КПД (NaCl) = 93,32%
С-1 1 технологической нитки грануляции	Циклоны ЛИОТ АВ100		+		Производительность 34000  КПД (KCl)=87,89% КПД (NaCl)=88,13%
В-1 2 технологической нитки грануляции	Циклоны ЛИОТ АВ100		+		Производительность 34000  КПД (KCl) = 93,28% КПД (NaCl) = 91,79%
D-1 2 технологической нитки грануляции	Циклоны ЛИОТ АВ100		+		Производительность 32000  КПД (KCl) = 86,12% КПД (NaCl) = 86,47%
ПКС-5 грануляционного отделения	Циклон ЛИОТ		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 14000  Температура (вх/вых) = 185/98°C КПД (KCl) = 84,4% КПД (NaCl) = 83,6%
ПКС-4 грануляционного отделения	Циклон ЛИОТ		+		Производительность 13000  КПД (KCl) = 96,8% КПД (NaCl) = 83,6%
ПКС-3 грануляционного отделения	Циклон ЛИОТ		+		Производительность 14000  КПД (KCl) = 87,5% КПД (NaCl) = 83,3%
ПКС-2 грануляционного отделения	Циклон ЛИОТ		+		Производительность 15000  КПД (KCl) = 95,5% КПД (NaCl) = 94%
ПКС-1 грануляционного отделения	Циклон ЛИОТ		+		Производительность 14000  КПД (KCl) = 94,8% КПД (NaCl) = 91,5%
1 стадии КС-2 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+		Производительность 44000  КПД (KCl) = 86,7% КПД (NaCl) = 85,5%
2 стадии КС-2 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+		Производительность 49000  КПД (KCl) = 76,5% КПД (NaCl) = 78,8%
1 стадии КС-3 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+		Производительность 42000  КПД (KCl) = 90,3% КПД (NaCl) =88,8%
2 стадии КС-3 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+		Производительность 46000  КПД (KCl) = 74% КПД (NaCl) = 72,9%
1 стадии КС-4 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+		Производительность 43000  КПД (KCl) = 91% КПД (NaCl) = 90,5%
2 стадии КС-4 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 48000  КПД (KCl) = 86,6% КПД (NaCl) = 88,6%
1 стадии КС-1 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+		Производительность 45000  КПД (KCl) = 91,3% КПД (NaCl) = 91,1%
2 стадии КС-1 сушильного отделения	ЛИОТ АВ125 со спиральной вставкой		+		Производительность 49000  КПД (KCl) = 60,8% КПД (NaCl) = 63,1%
СКРУ-3
Поз. 410-1	СБ		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 68000  при н.у. (26.01.15)
Поз. 410-2	СБ		+		Производительность - 52000  при н.у. (18.02.15)
Поз. 410-3	СБ		+		Производительность - 59000  при н.у. (02.06.14)
Поз. 410-4	СБ		+		Производительность - 50000  при н.у. (10.11.14)
Поз. 410-5	СБ		+		Производительность - 59000  при н.у. (16.07.14)
Второе Березниковское калийное производствен-ное# рудоуправление (БКПРУ-2)
КС-1	Циклон "Лиот" со вставкой		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 72000 , КПД - 67,1% - 92,0%
КС-2	Циклон "Лиот" со вставкой		+		Производительность - 100000 , КПД - 50% - 80%
КС-3	Циклон И1150		+		Производительность - 63000 , КПД - 85,8% - 88,7%
КС-4	Циклон И1150		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 78000 , КПД - 65,9% - 76,7%
КС-5	Циклон И1150		+		Производительность - 81000 , КПД - 72,6% - 85,3%
АО-1	Циклон		+		Производительность - 35000 , КПД - 62,4% - 72,7%
АС-1	Циклон		+		Производительность - 10000 , КПД - 99,89%
АС-2	Циклон		+		Производительность - 10000 , КПД - 99,88%
Третье Березниковское калийное производствен-ное# рудоуправление (БКПРУ-3)
ТС-3	Циклон ЦН-15		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 75550 , КПД - 53,92% - 95,74%
ТС-4	Циклон ЦН-15		+		Производительность - 110000 , КПД - 50,51% - 94,66%
КС-5	Циклон конический		+		Производительность - 81300 , КПД - 55,86% - 96,90%
КС-6	Циклон ЦН-15		+		Производительность - 67350 , КПД - 52,77% - 94,36%
КС-2	Двойной циклон "Микропул"		+		Производительность - 87000 , КПД - 44,75% - 94,27%
1П8	Двойной циклон zp-1400-4		+		Производительность - 21100 , КПД - 74,97% - 91,26%
2П8	Двойной циклон zp-1400-4		+		Производительность - 26000 , КПД - 52,17% - 90,34%
Третье Березниковское калийное производствен-ное# рудоуправление (БКПРУ-4)
АС-17	Циклон с водяной пленкой		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 2045 , КПД - 99%
АС-18	Циклон с водяной пленкой		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Реконструкция
АС-19	Циклон с водяной пленкой		+		Реконструкция
КС-1	Двойной циклон		+		Производительность - 73100 , КПД - 99,54%
КС-2	Двойной циклон		+		Производительность - 79300 , КПД - 99,71%
КС-R	Двойной циклон		+		Производительность - 83700 , КПД - 99,75%
Участок классификации	Двойной циклон		+		Производительность - 22400 , КПД - 99,64%
Скруббер каплеотделитель	D = 400 мм, Н = 15 м, Q = 45000		+
СКРУ-2
Сушильного аппарата N 1	Каплеотделитель		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 23000  Температура (вх/вых) = 115/71°C КПД (KCl) = 90,3% КПД (NaCl) = 90,98%
Сушильного аппарата N 2	Каплеотделитель		+		Производительность 23000  Температура (вх/вых) = 118/72°C КПД (KCl) = 91,21% КПД (NaCl) = 91,3%
Сушильного аппарата N 3	Каплеотделитель		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 25000  Температура (вх/вых) = 125/70°C КПД (KCl) = 91,52% КПД (NaCl) = 91,7%
ПКС-5 грануляционного отделения	Каплеотделитель		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 15000  Температура (вх/вых) = 98/40°C КПД (KCl) = 91,4% КПД (NaCl) = 91,4%
ПКС-4 грануляционного отделения	Каплеотделитель		+		Производительность 14000  КПД (KCl) = 86,2% КПД (NaCl) = 93,1%
ПКС-3 грануляционного отделения	Каплеотделитель		+		Производительность 15000  КПД (KCl) = 94% КПД (NaCl) = 92,4%
ПКС-2 грануляционного отделения	Каплеотделитель		+		Производительность 16000  КПД (KCl) = 90,1% КПД (NaCl) = 82,9%
ПКС-1 грануляционного отделения	Каплеотделитель		+		Производительность 16000  КПД (KCl) = 89,7% КПД (NaCl) = 85,2%
С-2 3 технологической нитки грануляции	КМП-4 В/С2000 (каплеуловитель)		+		Производительность 36000  Температура (вх/вых) = 53/32°C КПД (KCl) = 97,88% КПД (NaCl) = 97,95%
А-2 3 технологической нитки грануляции	КМП-4 В/С2000 (каплеуловитель)		+		Производительность 34000  Температура (вх/вых) = 57/30°C КПД (KCl)=97,55% КПД (NaCl)=97,73%
КС-2 сушильного отделения	Каплеотделитель		+		Производительность 53000  КПД (KCl) = 79,5% КПД (NaCl) = 77,3%
КС-3 сушильного Отделения	Каплеотделитель		+		Производительность 47000  КПД (KCl) = 73,3% КПД (NaCl) = 72%
КС-4 сушильного отделения	Каплеотделитель		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 48000  КПД (KCl) = 61,9% КПД (NaCl) = 74,8%
КС-1 сушильного отделения	Каплеотделитель		+		Производительность 56000  КПД (KCl) = 90,4% КПД (NaCl) = 86,8%
А-1 1 технологической нитки грануляции	КМП-4 В/С2000 (каплеуловитель)		+		Производительность 30000  КПД (KCl) = 95,47% КПД (NaCl) = 95,95%
В-1 2 технологической нитки грануляции	КМП-4 В/С2000 (каплеуловитель)		+		Производительность 34000  КПД (KCl) = 95,84% КПД (NaCl) = 95,5%
D-1 2 технологической нитки грануляции	КМП-4 В/С2000 (каплеуловитель)		+		Производительность 33000  КПД (KCl) = 97,81% КПД (NaCl) = 98,2%
С-1 1 технологической нитки грануляции	КМП-4 В/С2000 (каплеуловитель)		+		Производительность 34000  КПД (KCl) = 96,96% КПД (NaCl) = 96,89%
СКРУ-3			+
АС-2	Скруббер		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 11000  при н.у. (06.07.15)
БКПРУ-2
КС-1	Скруббер Вентури		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 72200  КПД - 69,3% - 93,4%
КС-2	Скруббер Вентури		+		Производительность - 92000  КПД - 85,3% - 96,8%
КС-3	Скруббер Вентури		+		Производительность - 62600 , КПД - 74,4% - 99,1%
КС-4	Скруббер Вентури		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 78000 , КПД - 71,7% - 98,5%
КС-5	Скруббер Вентури		+		Производительность - 79900 , КПД - 73,8 - 99,6
АС-1	Скруббер		+		Производительность - 4460 , КПД - 78,7
АС-2	Скруббер		+		Производительность - 5250 , КПД - 72
БКПРУ-3
ТС-3	Скруббер Вентури		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 75700 , КПД - 57,58% - 96,77%
ТС-4	Скруббер Вентури		+		Производительность - 109500 , КПД - 55,29% - 98,20%
КС-5	Скруббер Вентури		+		Производительность - 80800 , КПД - 66,50% - 98,96%
КС-6	Скруббер Вентури		+		Производительность - 67000 , КПД - 58,61% - 97,63%
КС-2	Мультискруббер Вентури		+		Производительность - 79800 , КПД - 44,35% - 99,04%
БКПРУ-4
КС-1	Скруббер Вентури		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 76100 , КПД - 99,99%
КС-2	Скруббер Вентури		+		Производительность - 84600 , КПД - 93,78%
КС-R	Скруббер Вентури		+		Производительность - 79100 , КПД - 93,74%
Участок классификации	Скруббер		+		Производительность - 33350 , КПД - 96,52%;
	Скруббер		+		Производительность - 22300 , КПД - 83,28%
СКРУ-1
АС-1 (78)	Эжекторной скруббер		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 4000 , КПД - 92,6% - 97,8%
АС-1 (79)	Эжекторной скруббер		+		Производительность - 5000 , КПД - 93,7% - 97,9%
АС-2 (80)	Эжекторный скруббер		+		Производительность - 5000 , КПД - 90,8% - 98,0%
БКПРУ-2
АС-1	Эжекторный скруббер		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 17300 , КПД - 95,6% - 96,2%
АО-3	Эжекторный скруббер		+		Производительность - 2700 , КПД - 98,3% - 98,4%
АО-4	Эжекторный скруббер		+		Производительность - 5040 , КПД - 95,5% - 90,8%
БКПРУ-4
АС-17	Эжекторный скруббер		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 947 - 1002 , КПД - 65,6% - 74,8%
АС-18	Эжекторный скруббер		+		Реконструкция
АС-19	Эжекторный скруббер		+		Реконструкция
В-1	Эжекторный скруббер		+		Производительность - 527 , КПД - 99,47%
СКРУ-2
А-4 отделения грануляции	Рукавный фильтр		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 39000  КПД (KCl) = 99,9% КПД (NaCl) = 99,9%
А-5 отделения грануляции	Рукавный фильтр		+		Производительность 29000  КПД (KCl) =98,33% КПД (NaCl) =98,77%
А-6 отделения грануляции	Рукавный фильтр		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 36000  КПД (KCl) = 98,04% КПД (NaCl) = 99,28%
БКПРУ-2
ВСУ СОУ	Рукавный фильтр		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 45700 , КПД - 66,4% - 99,4%
БКПРУ-3
KCI-1	Рукавный фильтр		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 81200 , КПД - 76,97% - 99,49%
KCI-2	Рукавный фильтр		+		Производительность - 86400 , КПД - 81,96% - 99,49%
АС-4	Плоскорукавный фильтр		+		Производительность - 10000 , КПД - 61,70% - 99,92%
АС-1А	Плоскорукавный фильтр		+		Производительность - 35400 , КПД - 59,35% - 99,96%
АС-2А	Плоскорукавный фильтр		+		Производительность - 33400 , КПД - 61,17% - 99,97%
АС-3А	Плоскорукавный фильтр		+		Производительность - 43600 , КПД - 61,70% - 99,97%
АС-1В	Плоскорукавный фильтр		+		Производительность - 7150 , КПД - 61,39% - 99,96%
АС-2В	Плоскорукавный фильтр		+		Производительность - 7300 , КПД - 61,13% - 99,97%
АС-3В	Плоскорукавный фильтр		+		Производительность - 7470 , КПД - 61,10% - 99,96%
БКПРУ-3
1П8	Фильтровальная установка		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 5200 , КПД - 83,28% - 99,86%
2П8	Фильтровальная установка		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 14000 , КПД - 66,93% - 99,88%
БКПРУ-2
КС-1	Инерционный пылеподавитель пенный		+		Производительность - 72000
КС-2	Инерционный пылеподавитель пенный		+		Производительность - 100000
КС-3	Инерционный продуктоотделитель		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 63000
КС-4	Инерционный продуктоотделитель		+		Производительность - 76200
КС-5	Инерционный продуктоотделитель		+		Производительность - 80000
АО-1	Мокрый пылеподавитель		+		Производительность - 35000 , КПД - 96,4% - 99,2%
СКРУ-2
1 стадии АУ сушильного отделения	Коагуляционный пылеуловитель		+	Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность 37000  Температура (вх/вых) = 50/40°C КПД (KCl) = 70,4% КПД (NaCl) = 86,4%
2 стадии АУ сушильного отделения	Коагуляционный пылеуловитель		+		Производительность 39000  Температура (вх/вых) = 40/30°C КПД (KCl) = 96,5% КПД (NaCl) = 95%
СКРУ-3
АС-1				Очистка отходящих газов от KCl, NaCl	Производительность - 24000  при н.у. (02.07.15)
АС-3					Производительность - 14000  при н.у. (09.07.15)

Таблица 9.6 - Материальный баланс

Расход				Выход
Наименование	Единица	Расход на 1 т продукции		Наименование	Единица измерений	Выход на 1 т продукции
		Минимальное	Максимальное			Минимальное	Максимальное
Руда	т	7 380 238	7 622 8455	Хлористый калий	т	1 989 596	2 101 927
Вода		0,369	0,43
Электроэнергия	квт-час/т	71,86	73
Флотационные реагенты	кг/т	0,13	0,18
Третье Березниковское калийное производственное рудоуправление
Руда	т	-	-	Хлористый калий	т	1 528 412	1 673 175
Вода		0,15	0,26
Электроэнергия	квт-час/т	56,12	77,2
Флотационные реагенты	кг/т	0,09	0,205
Второе Соликамское калийное рудоуправление
Руда	т	8 751 241	8 829 641	Хлористый калий	т	2 154 620	2 197 399
Вода		0,241	0,55
Электроэнергия	квт-час/т	53,95	54,36
Флотационные реагенты	кг/т	0,16	0,18
Третье Соликамское калийное рудоуправление
Руда	т	11 431 759	11 661 013	Хлористый калий	т	2 671 600	2 770 717
Вода		0,42	0,42
Электроэнергия	квт-час/т	51,69	52,9
Флотационные реагенты	кг/т	0,15	0,17
Четвертое Березниковское калийное производственное рудоуправление
Руда	т	14 751 074	15 147 157	Хлористый калий	Т	2 437 000	2 450 300
Вода		0,44	0,75
Электроэнергия	Гкал/т	61,91	62,808
Реагенты	кг/т	0,2	0,2
Первое Соликамское калийное рудоуправление
Руда	т	4 544 442	4 566 644	Хлористый калий	Т	981 000	1 007 400
Вода		3,65	3,65
Электроэнергия	Гкал/т	36,62	43,5
Реагенты	кг/т	0,19	0,19

9.1.1 Галургический способ получения хлористого калия

Галургический способ производства хлористого калия из калийных руд или метод избирательного растворения хлористого калия и последующей его кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость хлорида натрия практически не меняется, а растворимость хлорида калия резко возрастает.

Физико-химические химические и технологические основы галургического способа получения хлористого калия широко освещены в технической литературе [2] - [6]. Диаграмма растворимости солей в системе KCI - NaCI - - позволяет определить составы насыщенного и маточного растворов в зависимости от температуры и степени насыщения и определить условия, необходимые для получения продукта заданного качества.

Производство хлористого калия галургическим способом осуществляется на Первом Соликамском рудоуправлении (СКРУ-1) и на Четвертом Березниковском рудоуправлении (БКПРУ-4) ПАО "Уралкалий".

9.1.1.1 Рудоподготовка

Основная цель рудоподготовки заключается в том, чтобы обеспечить заданные требования по крупности дробленой сильвинитовой руды, необходимой для последующих стадий обогащения. При галургическом способе обогащения на фабриках Четвертого Березниковского и Первого Соликамского рудоуправления дробление руды осуществляют до крупности 5 - 6 мм для обеспечения необходимой эффективности выщелачивания хлористого калия из сростков сильвина с галитом.

Повышенное количество в дробленой руде фракций крупности менее 1 мм также не оправдано, поскольку приводит к увеличению содержания мелкодисперсного солевого шлама при растворении руды и дополнительным потерям хлористого калия с отходами производства.

Рудоподготовка сильвинитовой руды для галургического ее обогащения включает одностадийную классификацию по регламентируемой верхней границе крупности и одностадийное сухое дробление в открытом цикле надрешетного продукта предварительной классификации. На Четвертом Березниковском рудоуправлении руда поступает из подземного рудника и подается конвейерным транспортом из надшахтных бункеров в приемные бункеры производственного участка размола (ПУР), из которых транспортируется на операцию классификации с использованием инерционных грохотов типа ГИТ-71М, имеющих просеивающую поверхность, состоящую из решеток с шириной щели от 5 до 6 мм. Подрешетный продукт (сильвинит молотый) является исходным сырьем для обогащения галургическим способом и поступает на склад руды или непосредственно на галургическую фабрику.

Надрешетный продукт классификации дробится в молотковых дробилках типа СМ-170Б и направляется на флотационное обогащение на Третъем# Березниковском рудоуправлении.

Отходов на стадии рудоподготовки руды не образуется. Источником загрязнения атмосферного воздуха являются пыль сильвинитовой руды в перегрузочных узлах и оборудовании рудоподготовки (грохота, дробилки). Пылевые выбросы содержат в своем составе хлорид калия и хлорид натрия. Для защиты атмосферы от загрязнения конвейеры в местах перегрузки оборудованы защитным противопылевым укрытием и системой аспирации. Корпуса грохотов и дробилок герметично закрыты.

9.1.1.2 Выщелачивание (растворение) хлористого калия

Растворение сильвинитовой руды (выщелачивание из руды хлористого калия) осуществляется в две стадии в горизонтальных шнековых растворителях с использованием горячего ненасыщенного по хлористому калию растворяющего (оборотного) щелока

Задачей стадии растворения является получение горячего насыщенного по KCl раствора при максимальном выщелачивании KCl из руды. Эффективность выщелачивания KCl из руды зависит от соотношения руда: щелок, температурного режима стадии растворения и крупности помола руды.

Одновременно с рудой в первый растворитель самотеком поступает слив второго растворителя - средний щелок с температурой 98°C - 103°C и часть (25% - 30%) горячего растворяющего щелока. Полученный в первом растворителе горячий неосветленный насыщенный щелок самотеком распределяется по сгустителям типа "Брандес", в которых происходит сгущение солевого шлама.

Температура насыщенного щелока в сливе первого растворителя составляет 93°C - 95°C для СКРУ-1 и 96°C - 98°C для БКПРУ-4.

Обеспечение заданного температурного режима стадии растворения достигается за счет поддержания температуры горячего растворяющего щелока, поступающего в растворители, на уровне 114 - 118°C и распределения его между первым и вторым растворителями с коррекцией по температуре в растворителях.

Нерастворившаяся в первом растворителе руда обезвоживающим наклонным элеватором транспортируется во второй шнековый растворитель. Сюда же самотеком поступает основная часть (~2/3) горячего растворяющего щелока. На выходе из второго растворителя выщелачивание KCl из руды в основном завершается.

9.1.1.3 Сгущение солевого шлама и осветление горячего насыщенного раствора

Слив первого растворителя (неосветленный насыщенный щелок), содержащий увлеченные потоком взвешенные частицы - солевой и глинистый шлам, самотеком распределяется на сгустители типа "Брандес", в которых осуществляется сгущение солевого шлама.

На галургических калийных фабриках солеунос твердой фазы (шлама) со сливом первого растворителя составляет от 20% до 30% от расхода руды. Источники солевого шлама следующие:

- мелкие фракции руды (размером менее 0,4 - 0,5 мм);

- высаливание хлористого натрия при выщелачивании KCl из руды;

- циркуляционный поток наиболее мелких фракций солевого шлама, поступающих во второй растворитель со стадии сгущения солевого шлама.

Разгрузка сгустителей производится непрерывно и регулируется в зависимости от плотности сгущенной суспензии, которая должна составлять (1450 - 1600) . Сгущенная суспензия солевого шлама (на линии В СОФ БКПРУ-4) поступает в зумпф, куда самотеком поступает горячий растворяющий щелок после теплообменников, что позволяет растворить наиболее мелкие классы руды, поступающие в слив первого растворителя и далее в разгрузку сгустителей Брандеса, и, соответственно, снизить циркуляционный поток солевого шлама.

Из зумпфа циркуляционный поток солевого шлама насосами возвращается во второй растворитель.

На СОФ СКРУ-1 и на линии А СОФ БКПРУ-4 реализована схема вывода солевого шлама. Сгущенная суспензия солевого шлама поступает в сборник, из которого насосами подается для гидроклассификации и дополнительного сгущения на гидроциклоны. Разгрузка гидроциклонов поступает на фильтрацию совместно с галитовыми отходами. Слив гидроциклонов возвращается во второй шнековый растворитель (в зону подачи нерастворившейся части руды из первого растворителя).

Слив сгустителей типа "Брандес", через общий коллектор поступает на стадию осветления насыщенного раствора, которое осуществляется в сгустители типа "Дорр". Для интенсификации процесса осветления насыщенного раствора от глинистого шлама в сгустители типа "Дорр" подают раствор флокулянта (полиакриламид).

Осветленный насыщенный раствор переливается в кольцевой желоб, стекает в общий коллектор и далее самотеком поступает в приемный бак установки вакуум-кристаллизации.

Плотность слива отстойников типа "Дорр" должна составлять от 1244 до 1247 . Температура осветленного насыщенного раствора должна составлять не менее 91°C для СКРУ-1 и (95 - 97)°C для БКПРУ-4.

На БКПРУ-4 сгущенная суспензия глинисто-солевого шлама разгружается из сгустителей с помощью насосов и поступает в зумпф, в который также подается холодный шахтный раствор, что необходимо для охлаждения и разбавления горячей суспензии глинисто-солевого шлама. Разбавленная суспензия с плотностью не более 1,33 и температурой не более 40°C откачивается насосом из зумпфа в камеры большого сечения рудника.

Сгущенная суспензия глинисто-солевого шлама поступает в сборник, куда также поступают сточные воды пыле-газоочистки из сушильного отделения и рассол из шламохранилища. Из сборника разбавленная суспензия глинисто-солевого шлама откачивается в шламохранилище.

9.1.1.4 Вакуум-кристаллизация хлористого калия

С целью кристаллизации хлористого калия из осветленного насыщенного раствора его подвергают охлаждению от 91°C - 98°C до 25 - 35°C под вакуумом на установках вакуум-кристаллизации, где происходит ступенчатое выпаривание воды из насыщенного раствора с одновременным его охлаждением. Вакуум создается за счет конденсации растворного пара в поверхностных и барометрических конденсаторах и отсоса несконденсировавшегося пара и воздуха системой паровых эжекторов и водо-кольцевых вакуум-насосов. Кристаллизация хлорида калия осуществляется как за счет снижения температуры раствора, так и за счет уменьшения количества воды в растворе в связи с ее испарением. Температура, до которой возможно охлаждение насыщенного раствора на вакуум-кристаллизационной установке, определяется температурой охлаждающей воды, подаваемой на конденсацию растворного пара, и объективно зависит от времени года.

Задачей стадии вакуум-кристаллизации является получение продукта требуемо го качества и гранулометрического состава. Качество галургического хлористого калия в значительной степени определяется водным балансом стадии вакуум-кристаллизации. Необходимое количество воды на стадию вакуум-кристаллизации зависит от расхода осветленного насыщенного раствора и его состава и определяется на основании данных по растворимости солей в системе KCl-NaC1- в присутствии () по линии совместного насыщения хлоридами калия и натрия. Если на растворимость хлорида калия наибольшее влияние оказывает температура, то на растворимость хлорида натрия - содержание воды в системе. Для того, чтобы предотвратить загрязнение получаемого хлорида калия хлоридом натрия, на стадию вакуум-кристаллизации вводят воду, снижая таким образом степень насыщения жидкой фазы по NaCI. Общее количество воды, которое необходимо подавать на стадию вакуум-кристаллизации, зависит от допустимого содержания NaC1 в твердой фазе кристаллизата и определяется требованиями к качеству готового продукта.

Гранулометрический состав получаемого хлористого калия зависит от гидродинамического режима процесса, который принципиально различается для установок регулируемой (РВКУ) и нерегулируемой (ВКУ) вакуум-кристаллизации.

Кристаллизация хлорида калия на РВКУ, состоящих из 7 ступеней, осуществляется на БКПРУ-4. Установки регулируемой вакуум-кристаллизации обеспечивают получение крупнокристаллического обеспыленного продукта путем регулирования числа центров кристаллизации за счет кристаллизации хлористого калия 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 раствора, которая осуществляется с помощью осевых пропеллерных мешалок, установленных под циркуляционными трубами. Для получения крупнокристаллического продукта необходимо минимальное пересыщение в зоне кипения раствора на выходе из циркуляционной трубы, что реализуется за счет большого внутреннего циркуляционного потока. Интенсивность (кратность) циркуляции во внутреннем циркуляционном потоке в вакуум-кристаллизаторах задается производительностью циркуляционных насосов.

Требуемая крупность кристаллов достигается управлением потоками твердых и жидких фаз, влияющими на время пребывания растущих кристаллов в аппаратах (время их роста). Время пребывания твердой фазы в вакуум-кристаллизаторах обеспечивается путем поддержания заданного значения плотности суспензии в разгрузке каждого вакуум-кристаллизатора. Плотность суспензии кристаллизата в каждом вакуум-кристаллизаторе контролируется и нормируется. Получение обеспыленного продукта достигается как путем удаления мелких кристаллов из зоны кристаллизации со сливом маточного раствора, так и путем растворения мелких вновь образующихся кристаллов, что обеспечивается подачей воды во внешние циркуляционные контуры вакуум-кристаллизаторов. На РВКУ БКПРУ-4 получают обеспыленный по классу 0,2 мм хлористый калий. Средний диаметр кристаллов составляет 0,6 - 0,7 мм. Возможность получения обеспыленного хлористого калия с достаточно однородным и регулируемым гранулометрическим составом является безусловным достоинством установок регулируемой вакуум-кристаллизации.

Установки нерегулируемой вакуум-кристаллизации проще в эксплуатации и управлении процессом, более компактны, их работа требует значительно меньшего расхода электроэнергии; основным недостатком является получение мелкокристаллического продукта полидисперсного состава. Кристаллизацию хлорида калия на нерегулируемой вакуум-кристаллизационной установке отечественного производства, состоящей из 14 ступеней, осуществляют на СКРУ-1 ПАО "Уралкалий".

На установках нерегулируемой вакуум-кристаллизации осветленный насыщенный раствор поступает в приемный бак ВКУ, куда также подают воду, необходимую для предотвращения кристаллизации хлорида натрия в твердую фазу. Исходный раствор из приемного бака засасывается за счет разности давления в первую ступень ВКУ и далее перетекает из предыдущей ступени в последующую вместе с кристаллизующимся продуктом по переточным трубам. Переток суспензии происходит как за счет разности разрежения между ступенями, так и за счет разности уровней расположения вакуум-кристаллизаторов. Из последней ступени суспензия кристаллизата разгружается в бак-гидрозатвор и далее поступает на стадию разделения суспензии кристаллизата.

Прохождение твердой и жидкой фаз по ступеням ВКУ происходит с одинаковой скоростью самотеком, общее время пребывания суспензии в вакуум-кристаллизаторах составляет от 20 до 40 мин. Кристаллизат ВКУ имеет полидисперсный состав: кристаллы размером от 0,063 до 1 мм; до 70% кристаллов имеют размеры от 0,2 до 0,4 мм. Средний диаметр кристаллов составляет 0,23 - 0,25 мм.

1. Процесс кристаллизации хлористого калия из насыщенного раствора на РВКУ и ВКУ сопровождается рекуперацией тепла горячего насыщенного раствора. Вакуум-кристаллизаторы первой части установок работают с рекуперацией тепла растворного пара. Растворный пар первой части ВКУ, конденсируясь в поверхностных конденсаторах, нагревает оборотный (маточный) раствор после последней ступени вакуум-кристаллизации. Маточный раствор, насыщенный по KCl и NaCl, последовательно проходит через поверхностные конденсаторы и нагревается до температуры 65°C - 75°C. Дальнейший нагрев оборотного раствора до максимальной температуры 114 - 118°C производится в теплообменниках паром, после чего он подается на стадию растворения руды в качестве горячего растворяющего щелока.

2. Конденсат растворного пара первой части вакуум-кристаллизационной установки используется в технологическом процессе непосредственно на РВКУ. Конденсация растворного пара второй части установки осуществляется охлаждающей водой в барометрических конденсаторах, и вторая часть РВКУ работает с тепловыми потерями.

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

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

9.1.1.5 Обезвоживание

Для выделения кристаллизата хлористого калия из суспензии, полученной на установках вакуум-кристаллизации, используют операции сгущения и обезвоживания. Продукционная суспензия со стадии вакуум-кристаллизации подается для сгущения на гидроциклоны, слив гидроциклонов, содержащий мелкодисперсные частицы, возвращается в корпуса РВКУ, а сгущенная суспензии хлористого калия подается для обезвоживания в центрифуги. Влажность крупнокристаллического кристаллизата, поступающего после центрифуг на сушку, составляет не более 4,0%.

На нерегулируемых ВКУ СКРУ-1 сгущение суспензии осуществляется в две стадии: первоначально на сгустителях типа "Брандес", затем в сгустителях типа "Дорр", куда направляется слив сгустителей типа "Брандес". Объединенная сгущенная суспензия мелкокристаллического KCl подается для обезвоживания в центрифуги и на ленточные вакуум-фильтры. Влажность мелкокристаллического кристаллизата, поступающего на сушку, составляет 5% - 7%.

Обезвоживание галитового отвала после выщелачивания хлористого калия из руды осуществляется по следующей схеме. Галитовый отвал из второго растворителя обезвоживающим наклонным элеватором подается в шнековую мешалку. В шнековой мешалке осуществляется рекуперация тепла отвала, для чего подается холодный маточный раствор после ВКУ, подача которого регулируется в зависимости от температуры слива шнековой мешалки, поступающего во второй растворитель, которая должна составлять 65°C - 75°C.

С целью снижения интенсивности шламообразования при растворении руды оба растворителя и шнековая мешалка работают по принципу прямотока. Для промывки ковшей обезвоживающих элеваторов используется засоленный конденсат, минерализованная вода из системы оборотного водоснабжения или сильвинитовый рассол.

Галитовый отвал из шнековой мешалки выгружается обезвоживающим наклонным элеватором и поступает на фильтрацию на ленточные вакуум-фильтры.

С целью снижения потерь основного вещества KCl с жидкой фазой отвала осуществляется его промывка на вакуум-фильтрах конденсатом или минерализованной водой. Фильтрат и промывные воды через ресиверы возвращаются в шнековую мешалку. Паровоздушная смесь из ресиверов поступает в барометрические конденсаторы, которые орошаются минерализованной водой. Не сконденсировавшиеся пары воды и воздух вакуум-насосами выбрасываются в атмосферу. Вода, орошающая конденсаторы, поступает в систему оборотного водоснабжения.

Галитовый отход с ленточных вакуум-фильтров с влажностью не более 7,0% системой конвейеров удаляется с фабрики на солеотвал.

9.1.1.6 Удаление влаги

Влажный хлористый калий после обезвоживания на центрифугах или ленточных вакуум-фильтрах подается на сушку для удаления влаги. Сушка кристаллизата осуществляется в аппаратах КС горячими дымовыми газами, образующимися при сгорании топлива в топочной камере. В качестве топлива используется природный газ. На СКРУ-1 имеются две технологические линии сушки. Отходящие газы отсасываются из верхней части печи КС дымососом и поступают на двухстадийную пыле-газоочистку#. Очистка от пыли осуществляется в циклоне. Пылевые фракции продукта из циклонов смешиваются с основной частью хлористого калия, либо подаются на склад отдельно. Далее дымовые газы поступают на стадию "мокрой" очистки в трубу "Вентури" где орошаются холодной водой (конденсатом), затем подаются в каплеуловитель. Выброс очищенного воздуха в атмосферу осуществляется через трубу высотой 40 м. Сточные воды газоочистки стекают по гидрожелобу в сборник, откуда вместе с глинисто-солевым шламом сбрасываются на шламохранилище.

Сушильное отделение БКПРУ-4 состоит из трех технологических линий сушки и охлаждения хлористого калия. Сушка кристаллизата в аппаратах КС осуществляется горячими дымовыми газами, образующимися при сгорании топлива в топочной камере. В качестве топлива используется природный газ.

Сухой обеспыленный хлористый калий из печей КС направляется в ковшовый элеватор, откуда подается в просеивающие машины (грохоты) для классификации. Все грохоты оснащены сеткой с размером ячеек 55 мм для отсеивания спеков, образовавшихся во время сушки в печах КС. Надрешетный продукт (спеки) направляется в накопительный бункер, из которого направляются для последующего использования в технологическом процессе.

С грохота подрешетный продукт подается на охлаждение в пластинчатые охладители колонного типа, где охлаждается водой до температуры не более 60°C. В печах КС происходит обеспыливание высушиваемого хлористого калия по классу 0,2 мм. Запыленный воздух, содержащий наиболее мелкие фракции хлористого калия, удаляется из верхней части из печей КС и поступает на стадию пыле-газоочистки#.

Печи КС, элеваторы, просеивающее оборудование, охладители и барабаны смешения подключены к системам обеспыливания. Потоки запыленного воздуха удаляются из печей КС с помощью мельничных вентиляторов (дымососов). Первоначально обеспыливание запыленного воздуха из печей КС производится в двойных циклонах, в которых происходит отделение наиболее крупных фракций циклонной пыли. Через подключенные к циклонам шлюзовые затворы циклонная пыль поступает в гидрожелоба, откуда смывается минерализованной водой или конденсатом из отделения РВК. Для растворения циклонной пыли используются также сточные воды из скрубберов мокрой очистки. Суспензии циклонной пыли с гидрожелобов поступает в емкость, из которой используется при кристаллизации хлористого калия на РВКУ.

После сухой очистки в циклонах потоки воздуха, содержащие наиболее мелкие фракции хлористого калия, а также продукты сгорания топлива, поступают на "мокрую очистку" в трубу (скруббер) Вентури для охлаждения, куда подается циркулирующий раствор, что обеспечивает охлаждение поступающего воздуха. Для орошения скруббера подается вода из системы оборотного водоснабжения. Очищенный воздух через брызгоуловитель поступает в коллектор и отводится в дымовую трубу.

Для нейтрализации продуктов сгорания топлива, содержащихся в очищаемом воздухе, стадию "мокрой очистки" подается раствор соды с массовой долей (1,350,05)%.

Удаление запыленного воздуха с элеваторов, просеивающего оборудования, охладителей колонного типа и системы конвейеров осуществляется вентилятором с последующей "мокрой" очисткой в скруббере. Выброс очищенного воздуха в атмосферу осуществляется через трубу высотой 120 м.

Готовый продукт после сушки обрабатывается реагентами для предотвращения пылимости и слеживаемости.

Для предотвращения слеживаемости при дальнейшем хранении и транспортировании хлористый калий обрабатывают реагентами-антислеживателями и кондиционерами.

В соответствии с требованиями мирового рынка при поставке хлористого калия в качестве моноудобрения он должен иметь красный цвет. В связи с этим по требованию потребителя предусмотрено окрашивание хлористого калия пигментом красным железноокисным.

9.1.2 Флотационный способ получения хлористого калия

Флотационный способ разделения минеральных составляющих полезных ископаемых основан на различной способности минералов удерживаться на межфазной границе газ-жидкость. Уменьшение смачиваемости водой поверхности флотируемого минерала в результате селективно сорбции на ней реагента-собирателя создает условия для закрепления минеральной частицы на поверхности пузырька воздуха и извлечения комплекса пузырек воздуха - минеральная частица в пенный слой флотационной машины.

Сочетание действия различных флотационных реагентов (депрессоров, собирателей, вспенивателей) обеспечивает регулирование коллоидно-химического состояния флотационных реагентов в жидкой фазе, агрегатное состояние минеральных частиц в суспензии, сорбцию реагентов на поверхности минеральных частиц, селективное и эффективное закрепление минеральных частиц на пузырьках воздуха, регулирование пенообразования и структуры трехфазного пенного слоя во флотационных камерах.

Флотационное обогащение калийных руд осуществляется с применением алифатических аминов с длиной углеводородного радикала - в качестве реагента-собирателя для флотации сильвина. Разработанные реагентные режимы обеспечивают эффективную флотацию сильвина крупностью до 3 - 4 мм из калийных руд с различным содержанием водонерастворимых примесей и хлористого магния при сезонных колебаниях температуры оборотного солевого раствора на флотационных калийных фабриках от 18 до 37 градусов Цельсия [8 - 11].

Флотация осуществляется в механических и пневмомеханических флотационных машинах, колонных флотомашинах с принудительным или эжекционным способом подачи воздуха во флотационную камеру. Конструкция флотокамер обеспечивает необходимую аэрацию суспензии, высокую вероятность соприкосновения пузырьков воздуха и минеральных частиц, необходимые гидродинамические условия для селективной и эффективной флотируемости минеральных частиц различной крупности [12].

9.1.2.1 Рудоподготовка

Селективное флотационное разделение минеральных частиц возможно при дроблении руды до крупности, при которой происходит раскрытие сростков разделяемых минералов. Калийные руды Верхнекамского месторождения месторождений характеризуются крупностью вкрапленности сильвина до 1,5 - 2,0 мм в связи с чем на флотационных фабриках ПАО "Уралкалий" дробление руды перед ее флотацией осуществляется до крупности 1,5 - 1,6 мм.

Руда из подземного рудника крупностью до 120 - 150 мм направляется в отделение дробления, где классифицируется сухим способом по крупности 10 мм. Надрешетный продукт классификации дробится в молотковых дробилках. Разгрузка молотковых дробилок объединяется с подрешетным продуктом классификации руды и подается на склад или в отделение обогащения.

В отделении обогащения осуществляется предварительная мокрая классификация руды по крупности ~1,5 мм с доизмельчением надрешетного продукта классификации в стержневых мельницах и контрольной классификацией разгрузки мельницы на дуговых ситах.

Отходов на стадии рудоподготовки руды не образуется.

Источником загрязнения атмосферного воздуха являются пыль сильвинитовой руды в перегрузочных узлах и оборудовании рудоподготовки (грохота, дробилки). Пылевые выбросы содержат в своем составе хлорид калия и хлорид натрия. Для защиты атмосферы от загрязнения конвейеры в местах перегрузки оборудованы защитным противопылевым укрытием и системой аспирации. Корпуса грохотов и дробилок герметично закрыты.

9.1.2.2 Обесшламливание руды

Содержащиеся в калийных рудах и легкошламующиеся в процессе измельчения руды примеси силикатных, алюмосиликатных, карбонатных минералов и ангидрита, характеризуются повышенной сорбционной активностью по отношению к катионному реагенту-собирателю для флотации сильвина - первичным алифатическим амина и значительно ухудшают показатели флотации сильвина. В летний период времени (с увеличением температуры флотационной жидкой фазы - насыщенного солевого раствора) и при повышении концентрации хлористого магния в солевом растворе отрицательное влияние шламов на флотируемость сильвина усиливается.

Для устранения отрицательного влияния шламов на флотацию сильвина технологическими схемами флотационного обогащения калийных руд предусмотрено проведение предварительного обесшламливания руды. В зависимости от содержания нерастворимых примесей (нерастворимого остатка - н.о.) в руде аппаратурно-технологические схемы обесшламливания предусматривают:

- при содержании н.о. менее 2,0% - 2,5% проведение обесшламливания флотационным способом в механических флотомашинах с объемом камеры до 16  с применением в качестве собирателя оксиэтилированных поверхностно-активных веществ (оксиэтилированного фенола, оксиэтилированного амина) с предварительной флокуляцией шламов полиакриламидным флокулянтом (фабрики Второго и Третьего Соликамских калийных рудоуправлений);

- при содержании н. о. более 2,5% проведение обесшламливания по комбинированной схеме с первоначальным выделением шламов центробежно-гравитационным способом в гидроциклонах и гидросепараторах и с контрольным флотационным обесшламливанием продуктов центробежно-гравитационного выделения шламов из руды.

Выделенный шламовый продукт сгущается с добавлением полиакриламидного флокулянта, обесшламленная руда направляется на флотацию сильвина.

9.1.2.3 Флотация сильвина

Аппаратурно-технологическая схема флотации сильвина предусматривает:

- обработку питания основной сильвиновой флотации реагентом-депрессором шламов, уменьшающим сорбцию алифатических аминов (собиратель сильвина) на шламах и создающим условия для закрепления в необходимом количестве алкиламина на поверхности частиц сильвина.

- обработку питания основной сильвиновой флотации эмульсией алкиламина, вспенивателя и аполярного реагента;

- проведение основной сильвиновой флотации в механических или пневмомеханических флотомашинах с объемом камеры до 16 ;

- классификацию пенного продукта основной сильвиновой флотации по крупности ~0,6 - 0,8 мм с направлением надрешетного продукта классификации на выщелачивание хлористого натрия, а подрешетного продукта классификации на первую перечистную флотацию;

- последовательное проведение трехкратной перечистной флотации сильвинового концентрата основной сильвиновой флотации с возвратом камерных продуктов перечистных сильвиновых флотаций в голову процесса.

Содержание хлористого калия в готовом продукте должно составлять не менее 95%. Для гарантированного выпуска готового продукта требуемого качества на предприятиях содержание хлористого калия в нем поддерживается на уровне 95,5%. В связи с тем, что при сушке флотационного концентрата в него выпадает хлористый натрий, содержащийся в жидкой фазе, пропитывающей обезвоженный концентрат, содержание хлористого калия в твердой фазе концентрата должно составлять не менее 97,4% - 97,8% (в зависимости от содержания влаги в концентрате, обезвоженном в центрифугах или на ленточных фильтрах).

Содержание хлористого калия в твердой фазе концентрата после флотации составляет 95% - 95,5% и поэтому пенный продукт третьей перечистной сильвиновой флотации и надрешетный продукт классификации пенного продукта основной сильвиновой флотации направляются на выщелачивание хлористого натрия в механических мешалках. Выщелачивание ведется при нормальной температуре водой или промводами мокрой газоочистки отходящих газов отделения сушки концентрата. Концентрат после выщелачивания направляется на обезвоживание.

9.1.2.4 Обезвоживание

Камерный продукт основной сильвиновой флотации (хвосты флотации) направляется на классификацию в гидроциклонах по крупности ~0,20 - 0,25 мм. Слив гидроциклонов сгущается в сгустителях с периферическим приводом, разгрузка которого объединяется с песками гидроциклонов и направляется на обезвоживание на ленточных вакуум-фильтрах. Осадок фильтров с содержанием влаги ~7,5% транспортируется на солеотвал. Фильтрат возвращается в сгуститель мелкой фракции хвостов флотации.

Флотационный сильвиновой концентрат после выщелачивания направляется на обезвоживание в центрифугах или на ленточных вакуум-фильтрах. Ленточные вакуум-фильтры снабжены камерой для обработки паром осадка концентрата на фильтре. Влажность осадка центрифуг и ленточных фильтров составляет 5% - 5,5%. Фильтраты и фугаты возвращаются в технологических процесс.

9.1.2.5 Удаление влаги

Влажный хлористый калий после обезвоживания в центрифугах или на ленточных вакуум-фильтрах подается на сушку для удаления влаги. Сушка флотационного концентрата осуществляется в аппаратах КС или барабанных сушилках горячими дымовыми газами, образующимися при сгорании топлива в топочной камере. В качестве топлива используется природный газ. Сушка концентрата и пыле-газоочистка# отходящих газов осуществляется аналогично сушке кристаллизата на галургических калийных фабриках.

Продукт после сушки обрабатывается реагентами для предотвращения пылимости и слеживаемости.

В соответствии с требованиями мирового рынка при поставке хлористого калия в качестве моноудобрения он должен иметь красный цвет. В связи с этим на всех флотационных калийных фабриках ПАО "Уралкалий" предусмотрено окрашивание хлористого калия пигментом красным железноокисным. Расход красителя зависит от степени природной окраски частиц сильвина во флотационном концентрате.

Промводы мокрой газоочистки используются для выщелачивания хлористого натрия из надрешетного продукта классификации пенного продукта основной сильвиновой флотации и пенного продукта третьей перечистной сильвиновой флотации.

9.1.2.6 Компактирование (гранулирование хлористого калия)

Компактирование дисперсных материалов применяется с целью увеличения размера частиц материала в случаях, когда мелкозернистость сыпучего материала является причиной его сегрегации, агломерации, плохой текучести или повышенного пылеобразования.

Мелкокристаллический хлористый калий, полученный при обогащении сильвинитовой руды флотационным способом, направляют на компактирование, которое осуществляется методом прессования на валковых прессах. Метод основан на уплотнении материала под воздействием внешних сил с формированием плотной структуры вещества, что обусловлено прочными когезионными связями между частицами при их сжатии. Компактирование осуществляется посредством уплотнения твердых частиц в зазоре между двумя гладкими или профильными валками. Компактирование в сочетании с последующими процессами дробления и просеивания представляет собой процесс грануляции.

Гранулят хлористого калия имеет улучшенные физические и агрохимические свойства: снижается пыление при перегрузках, уменьшается слеживаемость, возрастает усваиваемость растениями в течение всего вегетационного периода

Отделение грануляции состоит из нескольких параллельно работающих технологических ниток гранулирования. Несмотря на то, что аппаратурно-технологическое оформление грануляционных отделений на различных рудоуправлениях отличается друг от друга в части организации подачи и возврата материала на прессование, дробления плитки и классификации продукта, принципиально каждая технологическая нитка состоит из валкового пресса, оборудования для дробления и классификации, а также транспортного оборудования (ковшовый элеватор, ленточный и скребковый конвейер). На ПАО "Уралкалий" для грануляции хлористого калия используется современное оборудование ведущих мировыми производителями валковых прессов, таких, как "Kppern".

На прессование поступает горячий хлористый калий непосредственно из сушильных аппаратов или с дополнительным подогревом. Оптимальной температурой хлористого калия для прессования является 115°C - 140°C.

Сухой концентрат смешивается с ретурным продуктом и после отсева спеков поступает для прессования в шахту валковых прессов. Спрессованный в плитку материал из пресса подается на валковую дробилку для предварительного измельчения. Раздробленный продукт направляется на просеивающую машину, на которой осуществляется классификация материала на надрешетный, подрешетный продукт и гранулят. Подрешетный мелкий продукт (просыпи), возвращается на повторное прессование. Надрешетный продукт просеивающей машины направляется на дополнительное дробление и классификацию, Гранулят (фракции крупностью от 2 до 4 мм подается на установку облагораживания для повышения прочности и снижения пылимости. Пропускная способность валковых прессов по промежуточному продукту достигает 100 - 130 т/ч. Выход гранулята зависит от диапазона размера частиц и типа обработки и составляет от 35 до 55 т/ч гранулята размером от 2 до 4 мм.

Для каждой технологической нитки грануляции предусмотрена аспирационная установка для улавливания пыли, образующейся в процессе прессования. Уловленная пыль как часть ретурного потока, возвращается на прессование.

При дроблении спрессованной плитки получаются зерна (гранулы) неправильной формы с острыми кромками и множеством микротрещин, что снижает механическую прочность и товарные качества готового продукта, при этом в последствии увеличивается содержание мелких фракций, из-за чего резко возрастает пыление, ухудшаются сыпучесть и рассыпчатость. Поэтому для улучшения качественных показателей гранулированного калия хлористого проводится дополнительная обработка - облагораживание гранул.

Гранулят увлажняется в смесителе (водой или водными растворами реагентов). При перемешивании и перемещении увлажненных гранул происходит истирание кромок и острых краев, исчезновение микротрещин. После обработки гранулят поступает на сушку и охлаждение, после чего обрабатывается реагентами для предотвращения пылимости и слеживаемости.

9.1.3 Складирование и отгрузка

Хлористый калий хранят в закрытых складских помещениях, исключающих попадание атмосферных осадков и грунтовых вод. Для различных марок продукта используют, как правило, разные склады.

Гранулированный хлористый калий может отгружаться как с предварительным грохочением на просеивающих машинах, так и без данной операции. Целью операции грохочения, является обеспечение требуемого гранулометрического состава отгружаемого на экспорт продукта по массовой доле фракции менее 2 мм.

На складирование готовый продукт подается ленточным конвейером, оборудованным барабанной сбрасывающей тележкой, при помощи которой продукт распределяется по объему склада. Разгрузка склада ведется кратцер-кранами на ленточный конвейер, с которого концентрат перегружается системой ленточных конвейеров в корпус погрузки готовой продукции в вагоны. Перед ленточными конвейерами оборудуются местные отсосы пылевой фракции, предназначенные для снижения пылимости готового продукта. Отсасываемая пыль поступает в циклон, где выделяется из воздушного потока и через скребковый перегружатель подается в бункер для погрузки в отдельные железнодорожные вагоны. Воздух из циклона направляется на мокрую очистку. Применяемый для мокрого пылеулавливания рассол подается в отделение обогащения.

Аналогичным образом осуществляется складирование и погрузка мелкого хлористого калия.

9.1.4 Обращение с отходами

Галитовые отходы

Галитовые отходы являются неизбежным побочным продуктом переработки калийных руд флотационным и галургическим способами и их количество при достигнутом уровне извлечения хлористого калия в готовый продукт в основном определяется составом перерабатываемой руды. Галитовые отходы в основном состоят из хлористого натрия (на 94% - 98%). Кроме того, в отходах содержатся небольшие количества KCl, , , нерастворимого остатка.

Галитовые отходы галургических калийных фабрик крупностью менее 5 мм и содержанием влаги не более 7,0% и галитовые отходы флотационных калийных фабрик крупностью менее 2 мм и с влажностью не более 7,5% размещаются на солеотвалах и частично используются для закладки отработанного шахтного пространства. На каждую тонну хлорида калия в ПАО "Уралкалий" в зависимости от содержания сильвина в руде образуется 2,25 - 2,95 т галитовых отходов (см. таблицу 9.7).

Глинисто-солевые шламы

Глинисто-солевые шламы представляют собой суспензию в основном тонкодисперсных содержащихся в руде водонерастворимых примесей и некоторого количества соляных частиц. Суспензия шламов с содержанием твердого 28% - 38% (масс.) гидротранспортом подается в шламохранилище, а на БКПРУ-4 только для закладки отработанного пространства рудника. После отстаивания в шламохранилище часть жидкой фазы возвращается в технологический процесс фабрики. На каждую тонну хлорида калия в ПАО "Уралкалий" образуется 0,17 - 0,37 т шламов (см. таблицу 9.7).

Сгущенная суспензия глинисто-солевых шламов в насыщенном растворе хлоридов калия и натрия с содержанием твердого 30% - 40% (масс.), размещается в шламохранилищах.

Отходящие газы

При проведении основных стадий технологического процесса получения калийных удобрений (дробление руды, сушка готового продукта и грануляция) в воздух поступают пыль сильвинита, хлорид калия. В связи с этим все источники газо- и пылевыделения на предприятии оборудуются системами двухступенчатой очистки и обезвреживания выбросов. После очистки сухим и мокрым методами очищенный воздух направляются в атмосферу.

Масса солей (KCl, NaCl) в выбросах ПАО "Уралкалий" составляет от 0,117 до 0,15 кг/т продукта (см. таблицу 9.7).

Анализ технологического процесса производства флотационного и галургического хлористого калия в Российской Федерации на предприятии ПАО "Уралкалий", выполненный по основным стадиям, включающим рудоподготовку, обогащение, удаление влаги, компактирование и складирование, а также обращение с отходами позволяет сделать вывод от том, данный технологический процесс в целом обладает потенциалом для достижения высокого уровня защиты окружающей среды.

9.2 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду

Описание технологических процессов, составляющих производственный процесс, оборудования и относящихся к разрабатываемому справочнику НДТ, приведено в таблицах 9.4 - 9.6.

Сведения о текущих уровнях выбросов и потребления получены в результате анкетирования предприятия ПАО "Уралкалий".

Для производства хлористого калия используются руда сильвинитовая, вода, электроэнергия, флотационные реагенты.

Характеристика используемого сырья и материалов в производстве хлористого калия и образующихся продуктов приведена в таблице 9.6.

Данные о фактическом уровне эмиссий в окружающую среду для процессов, применяемых в производстве хлористого калия приведены в таблице 9.7.

Таблица 9.7 - Эмиссии

Выбросы

Наименование ЗВ

Единица измерений

Масса образования отходов в расчете на тонну продукции, т/т

Источники образования

Метод повторного использования

Масса размещаемых отходов на тонну продукции т/т

Наименование ЗВ

Единица измерений

Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ до очистки в расчете на тонну продукции

Источники выброса

Метод очистки, повторного использования

Объем и (или) масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на тонну продукции

Минимальное

Максимальное

Среднее

Минимальное

Максимальное

Среднее

Минимальное

Максимальное

Среднее

Минимальное

Максимальное

Среднее

Галитовые отходы

т/т

2,25

2,95

СОФ

Закладка отработанного шахтного пространства

1,96

2,49*

NaCl

кг/т

-

-

0,05

0,067

Глинисто-солевые шламы

т/т

0,17

0,37

0,11

0,37*

KCl

кг/т

0,067

0,083

Объем отходящих газов

-

-

-

-

-

-

-

-

*С учетом проектируемых и строящихся калийных предприятий и состава перерабатываемой руды.

9.3 Определение наилучших доступных технологий

В настоящее время производство хлористого калия в качестве монокалийного удобрения и составной части сложных NPK-удобрений производится флотационным и галургическим способом на ПАО "Уралкалий". Компанией Еврохим осуществляется строительство калийных фабрик на Усольском горно-обогатительном комбинате и на предприятии "ВолгоКалий" по производству хлористого калия флотационным способом. Для ПАО "Уралкалий" ведется проектирование Половодовского калийного комбината с производством хлористого калия флотационным способом.

В качестве сырья для производства хлористого калия используются калийные руды, добываемые подземным способом на тех же рудоуправлениях, где осуществляется их переработка. Флотационный и галургический способы производства хлористого калия обеспечивают высокую эффективность переработки калийных руд с широким диапазоном содержания в руде хлористого калия (от 25% до 35%) и водонерастворимых примесей (от 1,5% до 10% и более).

9.3.1 Флотационный способ производства хлористого калия

Основной особенностью флотационного способа является изменение смачиваемости водой поверхности разделяемых соляных минералов сильвина (KCl) и галита (NaCl) после обработки руды реагентом-собирателем в результате чего происходит селективное закрепление частиц сильвина на пузырьках воздуха и извлечение хлористого калия в пенный продукт флотационной машины. Сочетание действия различных флотационных реагентов (депрессоров, собирателей, вспенивателей) обеспечивает регулирование коллоидно-химического состояния флотационных реагентов в жидкой фазе (насыщенный раствор в основном хлоридов калия и натрия) и наилучшие условия флотации сильвина.

Общими преимуществами флотационного способа являются:

- низкие тепловые затраты в связи с осуществлением процесса переработки руды при температуре окружающей среды;

- возможность применения оборудования в простом исполнении;

- получение флотационного сильвинового концентрата крупностью до 2 - 3 мм в зависимости от структурной характеристики перерабатываемой калийной руды (крупности вкрапленности сильвина);

- высокие фонды рабочего времени технологических систем и отдельного оборудования;

- пуск и остановка - легко регулируемые;

- содержание хлористого калия в готовом продукте - не менее 95%;

- высокое извлечение хлористого калия в готовый продукт (до 90% - 92%).

9.3.1.1 Производительность по готовому продукту

Минимум - 1000 тыс. т в год.

Максимум - 3000 и более тыс. т в год.

9.3.1.2 Выбросы загрязняющих веществ

Пыль хлоридов калия и натрия - 0,117 - 0,15 кг/т готового продукта

9.3.1.3 Экологические аспекты и воздействие на различные компоненты окружающей среды

- Отходы производства - галитовые отходы размещаются на солеотвалах и используются для закладки отработанного шахтного пространства; глинисто-солевые шламы размещаются в шламохранилищах с возвратом части жидкой фазы (рассола) в технологический процесс, и используются для закладки отработанного шахтного пространства;

- Глубокая двухстадийная очистка отходящих газов сухим и мокрым способами.

- Сравнительно низкая эмиссия хлоридов калия и натрия с отходящими газами.

Эксплуатационные данные

- Технология является самой освоенной и распространенной в мире.

- Достигаемый фонд времени работы технологической системы - 320 - 330 сут в год.

- Проведение процесса при минимальных тепловых затратах.

- Возможность варьирования единичной мощности технологической линии.

- Содержание хлористого калия в готовом продукте не более 95,5% - 96,0%.

Движущая сила для внедрения технологии

- Экономическая и практическая целесообразность.

- Возможность варьирования производительности, этапного наращивания уровня производства.

- Получение готового продукта, представленного природными кристаллами сильвина, характеризующимися повышенной прочностью.

- Производство хлористого калия в гранулированном виде с размером гранул 2 - 4 мм.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

- Технология характеризуется относительной простотой реализации и эксплуатации.

- Технология экономически целесообразна в том случае, если не требуется производство готового продукта с содержанием хлористого калия более 96%.

9.3.2 Галургический способ производства хлористого калия

Галургический способ производства хлористого калия из калийных руд или метод избирательного растворения хлористого калия и последующей его кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии в водном растворе. При нормальной температуре растворимость хлоридов калия и натрия почти одинакова. С повышением температуры растворимость хлорида натрия практически не меняется, а растворимость хлорида калия резко возрастает. Проведение выщелачивания хлористого калия из руды при температуре 100°C - 105°C позволяет получать солевые растворы с увеличенным содержанием хлористого калия из которых при последующем вакуумном охлаждении растворов селективно кристаллизуется хлористый калий.

Общими преимуществами галургического способа являются:

- возможность получения готового продукта с повышенным содержанием хлористого калия (до 98,5%)

- низкие потери хлористого калия с отходами производства;

- возможность применения галургического способа для производства хлористого калия по комбинированной флото-галургической схеме с получением готового продукта с улучшенными физико-механическими свойствами и меньшими потерями хлористого калия с отходами производства;

- высокие фонды рабочего времени технологических систем и отдельного оборудования;

- содержание хлористого калия в готовом продукте - не менее 95%;

- высокое извлечение хлористого калия в готовый продукт (до 90% - 92%).

9.3.2.1 Производительность по готовому продукту

Минимум - 1000 тыс. т в год.

Максимум - 3000 и более тыс. т в год.

9.3.2.2 Выбросы загрязняющих веществ

Пыль хлоридов калия и натрия 0,117 - 0,15 кг/т готового продукта

9.3.2.3 Экологические аспекты и воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отходы производства - галитовые отходы размещаются на солеотвалах или в руднике; глинисто-солевые шламы размещаются в в# шламохранилищах с возвратом части жидкой фазы (рассол) в технологический процесс, так и используются для закладки отработанного пространства рудника - камеры большого сечения.

Глубокая двухстадийная очистка отходящих газов сухим и мокрым способами.

Эксплуатационные данные

- Технология является освоенной и распространенной в мире.

- Достигаемый фонд времени работы технологической системы - 320 - 330 сут в год.

- Возможность варьирования единичной мощности технологической линии.

- Содержание хлористого калия в готовом продукте - до 98,5%.

Движущая сила для внедрения технологии

- Экономическая и практическая целесообразность.

- Возможность варьирования производительности, этапного наращивания уровня производства.

- Получение готового продукта с содержанием хлористого калия от 95 до 98,5%.

- Производство хлористого калия в крупнокристаллическом виде на установках регулируемой вакуум-кристаллизации.

Применимость, техническая возможность (экономическая и практическая приемлемость)

- Технология характеризуется относительной простотой реализации и эксплуатации.

- Технология экономически целесообразна в том случае, если требуется производство готового продукта в крупнокристаллическом виде с содержанием хлористого калия от 96% до 98,5% или в мелкокристаллическом виде для производства сложных удобрений или для технических целей.

9.4 Наилучшие доступные технологии

На настоящее время существует возможность дальнейшей модернизации представленных в разделе 9.3 способов производства хлористого калия с приростом мощности, снижением себестоимости продукции и уменьшением воздействия на окружающую среду.

В составе представленных технологий рекомендуется по ряду подпроцессов технологической схемы в качестве частных НДТ использовать:

- сухое дробление руды до флотационной крупности, уменьшающее переизмельчение руды, снижающего энергозатраты на рудоподготовку, уменьшающего количество образования галитовых отходов и глинисто-солевых шламов, пылимость готового продукта.

- проведение сгущения глинисто-солевых шламов в сгустителях специальных конструкций, обеспечивающего повышение содержания твердого в сгущенной суспензии до 40% и уменьшающего объем шламов, направляемых на размещение.

- проведение галургической переработки калийных руд с принудительным охлаждением оборотной воды в холодильной установке.

- обогащение калийных руд по комбинированной флотационно-галургической технологии с переработкой тонкозернистых солевых фракций галургическим способом и получением непылящего зернистого хлористого калия.

- совместное обезвоживание галито-шламовых отходов флотационных галургических фабрик, устраняющих складирование отходов в виде солевых суспензий.

Необходимо отметить, что стандартной модели технологии обогащения при переработке калийных руд с получением хлористого калия не существует поскольку выбор технологии определяется уникальностью природных калийных руд, которые могут различаться как по химическому и минеральному составу, так и про крупности вкрапленности сильвина и нерастворимых примесей на разных месторождениях, а иногда даже в рамках различных участков одного месторождения, что имеет место при переработке руд Верхекамского месторождения калийно-магниевых солей.

Перечень технологических и организационных мероприятий приведен в таблицах 9.8 и 9.9 соответственно.

Таблица 9.8 - Описание технологических мероприятий

Описание мероприятия	Объект внедрения	Эффект от внедрения
		Снижение эмиссий основных загрязняющих веществ	Энергоэффективность, отн. ед.	Ресурсосбережение, отн. ед.
Замена газоструйных нагревателей ГСН-1, ГСН-2 на печь КС фирмы "Биндер" в сушильно-грануляционном отделении	Отделение сушки	Снижение выбросов и KCl и NaCl
Реконструкция аспирационной системы отделения обогащения СОФ БКПРУ-2	Отделение обогащения	Повышения эффективности работы ПГУ

Таблица 9.9 - Описание организационных мероприятий

Описание меры	Объект внедрения	Эффект от внедрения
		Снижение эмиссий основных загрязняющих веществ	Энергоэффективность, отн. ед.	Ресурсосбережение, отн. ед.
Проведение исследований на объектах хвостового хозяйства калийных предприятий; предоставление исходных данных для расчетов объемов фильтрации	Шламохранилище	Оценка и прогноз техногенного воздействия на состояние водной среды, уменьшение негативного воздействия
Проведение гидрогеологических наблюдений (мониторинг подземных и поверхностных вод)		Оценка и прогноз техногенного воздействия на состояние водной среды, уменьшение негативного воздействия

9.5 Экономические аспекты реализации наилучших доступных технологий

Повышение эффективности применения НДТ производства хлористого калия на ПАО "Уралкалий осуществляется за счет реализации следующих инвестиционных программ:

1) Строительство новой флотационной калийной фабрики Половодовского горно-обогатительного комбината по технологии, обеспечивающей уменьшение количества галитовых отходов и глинисто-солевых шламов- и минимизацию потерь солей с отходящими газами.

2) Расширение действующих грануляционных установок и строительство грануляционной установки на Третьем Соликамском рудоуправлении с увеличением выпуска гранулированного непылящего хлористого калия.

3) Осуществление выделения на Первом Соликамском рудоуправлении из хлористого калия после сушки тонкозернистых пылеобразных фракций солей с возвращением их на переработку в технологический цикл.

9.6 Перспективные технологии

Перспективными технологиями, позволяющими повысить эффективность производства и снизить эмиссии в окружающую среду и находящимися на стадии научно-исследовательских работ и опытно-промышленных испытаний являются:

1) Сухое дробление руды до флотационной крупности, уменьшающее переизмельчение руды, снижающего энергозатраты на рудоподготовку, уменьшающего количество галитовых отходов и глинисто-солевых шламов, пылимость готового продукта.

2) Осуществление флотационного обогащения калийных руд с содержанием нерастворимых примесей до 2% без предварительного обесшламливания руды с совместным обезвоживанием галитовых отходов и глинисто-солевых шламов и размещением их в твердом виде на солеотвале.

3) Проведение сгущения шламовых продуктов в сгустителях специальных конструкций, обеспечивающего повышение содержания твердого в сгущенной суспензии до 40% и уменьшающего массу галитовых отходов и глинисто-солевых шламов, направляемых на размещение.

4) Проведение галургической переработки калийных руд с принудительным охлаждением в холодильной установке оборотной воды.

5) Обогащение калийных руд по комбинированной флотационно-галургической технологии с переработкой тонкозернистых солевых фракций галургическим способом и получением непылящего зернистого хлористого калия.

Для решения проблемы совместного складирования галитовых отходов и глинисто-солевых шламов в последние годы появилось промышленное оборудование нового поколения большой единичной мощности и непрерывного действия. К данному виду оборудования относятся высокопроизводительные сгустители, которые позволяют обеспечить плотность сгущения шламов, необходимую для их последующей фильтрации.

Сгустители различных производителей отличаются друг от друга характерными мелкими особенностями: конструкцией питающих колодцев, профилями граблин, систем привода, площадью основания, высотой стенок чана и т. д. В России также разрабатываются и изготавливаются высокопроизводительные сгустители для различных отраслей промышленности. Перспективность предлагаемых технических решений по сгущению глинисто-солевых шламов показывают работы, которые ПАО "Уралкалий" проводит совместно с фирмами-разработчиками по сгущению шламов на СКРУ-1.

Для фильтрации глинисто-солевых шламов могут быть использованы осадительные центрифуги для осадительной фильтрации глинисто-солевого шлама мощностью от 50 до 100 т/ч, выполненные с высокой степенью защиты от абразивного износа, а также автоматизированные фильтр-прессы, позволяющие эффективно осуществлять разделение суспензии и промывку шлама.

Для смешения отфильтрованного галитового отвала и глинисто-солевого шлама могут быть использованы различные смесители производительностью до 1000 т/ч, обеспечивающие эффективное смешивание исходных компонентов с получением однородной массы, легко транспортируемой на солеотвал.

Предлагаемые технические решения требуют экспериментальной проверки на реальных средах для разработки технологического режима процесса и выбора оборудования. Реализация рассматриваемых технических решений в схеме обогащения калийных руд позволит в перспективе существенно сократить массу отходов, размещаемых в шламохранилищах.