ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ ПОЛІМІНЕРАЛЬНОЇ

КАЛІЙНОЇ РУДИ ПРИКАРПАТТЯ В СОЛЬОВИХ РОЗЧИНАХ

Досліджено умови розчинення полімінеральної калійної руди, яка містить ( % ) : лангбейніту – 33,18, ангідриту – 0,62, полігаліту – 5,53, каїніту – 16,69, сильвіну – 0,76, галіту – 30,97, решта – нерозчинений залишок + волога. Для її розчинення використовували воду, насичений розчин NaCl і розчин з хвостосховища. Результати виконаних досліджень свідчать про перспективність процесу розчинення важкорозчинних калійних мінералів у воді.

ЛІТЕРАТУРА

Лунькова Ю.Н., Хабер Н.В. Производство концентрированных калийных удобрений из полиминеральных руд. – К.: Техника, 1980.- 158 с.

Ковалишин И.И., Гребенюк Д.В., Окрепкий И.М. и др. Уточнение степени растворения лангбейнита при переработке полиминеральных руд на КХМК // Технология получения бесхлоридных калийных удобрений : Тр. ВНИИГ – Л. : Химия, 1975.- Вып. 74. – С.75-78.

Морачевський Ю.В., Петрова Е.М. Методы анализа рассолов и солей. – М.: Химия, 1965.- 403 с.

Карпець М.В., Костів І.Ю. Полі мінеральні калійні руди Прикарпаття. Перероблення з розчиненням у воді // Хімічна промисловість України.- 2007.- № 2. - С. 29-32.

Одночасна присутність легкорозчинних і важкорозчинних калійних мінералів, а також наявність легкорозчинного галіту, обумовлює значні труднощі при переробленні полімінеральних калійних руд [1]. Так, при їх розчиненні в обмеженій кількості води або сольових розчинах в рідку фазу переходять легкорозчинні калійні мінерали (сильвін, каїніт), а також частково галіт. В нерозчиненому залишку міститься біля 80 % лангбейніту, галіту і весь полігаліт. Такий залишок потрібно додатково переробробляти з метою більш повного витягу нерозчинених калійних мінералів у добриво.

Розчинення водою і водними розчинами солей є найпростішим і найпоширенішим методом перероблення калійних руд. Полімінеральні калійні руди містять мінерали, які відрізняються розчинністю у воді і водних розчинах. Так, один з основних калійних мінералів полімінеральних руд, каїніт відносно швидко розчиняється у воді, а в присутності хлориду або сульфату магнію швидкість його розчинення знижується. При підвищенні температури швидкість розчинення каїніту зростає, проте за температури вище 70 0С з розчину починає кристалізуватись лангбейніт.

Лангбейніт у воді розчиняється повільно, тому насичення ним розчину досягається протягом довгого часу, при фракції лангбейніту 0,5 мм насичення відбувається тільки через 4 години. У присутності в розчині хлориду і сульфату магнію швидкість його розчинення знижується. Підвищення температури збільшує швидкість розчинення лангбейніту [2], однак вище температури 60 0С вона знижується через його стабілізацію. Розчинність сильвіну у воді і водних сольових розчинах висока і збільшується із підвищенням температури.

Полігаліт через утворення на його поверхні гіпсу має низьку швидкість розчинення у воді, яка дещо підвищується з підвищенням температури і в присутності в розчині деяких солей. Зокрема, позитивно впливають хлорид натрію, нітрати кальцію, магнію і натрію, карбонат амонію, хлориди калію, натрію. Сульфати натрію і калію знижують швидкість розчинення полігаліту. На швидкість розчинення практично всіх мінералів негативно впливають глинисті домішки. При переробленні полімінеральних калійних руд Прикарпаття за галургійним способом в розчин переходить до 98 % каїніту, 92-100 % сильвіну і 22-23 % лангбейніту, розчинність останнього не підвищується при значних розбавленнях. Полігаліт за даних умов практично не розчиняється. Низька розчинність лангбейніту і полігаліту, а також неповне розчинення каїніту і сильвіну є причиною низького ступеня витягу калію з руди в розчин, яка за існуючою технологією не перевищує 60 %.

Породи полімінеральних калійних руд відрізняються також за вмістом глини: лангбейнітова, наприклад, містить 1-2% глини, а галітова, сильвінова, каїнітова є високоглинистими. При одноступеневому розчиненні руди в першу чергу розчиняються легкорозчинні мінерали: сильвін і частково галіт, при цьому вивільняються глинисті домішки. Каїніт розчиняється повільніше. При насиченні розчину каїніту солями MgSO4 і KCl натрій хлорид висолюється в тверду фазу. Отже, в розчин переходить лише біля 17 % NaCl, але в ньому залишається вся глина. Якщо для розчинення руди використовувати насичений за температури 70 0С розчин NaCl, то з руди галіт не буде розчинятись і тим самим можна зменшити забруднення насиченого розчину глинистими домішками. При цьому полегшиться їх відділення від розчину і зменшаться втрати корисних компонентів. З цією метою проводили досліди з розчинення руди в насиченому розчині NaCl за температури 70 0С. Об’єктом дослідження була полімінеральна калійна руда складу, (мас. %) : K+-10,00, Mg2+ - 5,74, Na+ - 11,94, Са2+ - 0,92, Cl- - 21,53, SO42- - 33,46, Н2О – 6,15, Н.З. – 10,26 ( або лангбейніту K2SO4•MgSO4 – 33,18, ангідриту CaSO4 – 0,62, полігаліту K2SO4•MgSO4•2CaSO4•2H2O – 5,53, каїніту KCl•MgSO4•3H2O – 16,69, сильвіну KCl– 0,76, галіту NaCl– 30,97, решта – нерозчинений залишок + волога). Розчинення проводили у скляному термостатованому реакторі. Температуру підтримували за допомогою термостата з точністю ± 0,1 0С. Перемішування здійснювали пропелерною мішалкою зі швидкістю 500 об/хв. Через певні проміжки часу відбирали проби суспензії, які фільтрували під вакуумом на фільтрувальній лійці. Фільтрат збирали в попередньо зважену пробірку і аналізували на вміст іонів К+ і Na+ за допомогою полуменево-фотометричного, Mg2+ і Са2+ – комплексонометричного, Cl- – меркурометричного і SO42- – гравіметричного методів аналізу [3]. Для порівняння проводили розчинення руди за аналогічних умов у воді. Одержані результати наведені на рис. 1.

Рис. 1 Залежність концентрації іонів (С) K+ (1), Na+ (2), SO42- (3)

у розчині від тривалості розчинення руди у воді – (a)

і насиченому розчині NaCl – (b).

Як бачимо концентрація К+