Розробка технології перероблення полімінеральної калійної руди з одержанням безхлоридного калійно-магнієвого добрива із застосуванням конверсії вторинного лангбейніту у шеніт. Умови кристалізації вторинного лангбейніту із компонентів сольового розчину.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»Робота виконана на кафедрі органічної і аналітичної хімії Інституту природничих наук у Прикарпатському національному університеті імені Василя Стефаника Міністерства освіти і науки України Науковий керівник кандидат технічних наук Костів Іван Юрійович Державне підприємство «Науково-дослідний інститут галургії» Міністерства промислової політики України, м. Офіційні опоненти доктор технічних наук, професор Калимон Ярослав Андрійович Національний університет «Львівська політехніка» Міністерства освіти і науки України, м. Львів, професор кафедри хімії і технології неорганічних речовин кандидат технічних наук, доцент Вітенько Тетяна Миколаївна Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України, м. Захист відбудеться “28” вересня 2009 року о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.09 при Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м.Полімінеральні калійні руди Прикарпаття характеризуються різноманітністю мінерального складу, містять хлоридні, хлоридно-сульфатні і сульфатні мінерали, а також значну кількість глинистих домішок, які ускладнюють технологію їх перероблення. Через недосконалість існуючої галургійної технології, насамперед стадії розчинення полімінеральної калійної руди, основний сульфатний мінерал руди - лангбейніт (K2SO4?2MGSO4), розчинявся лише на 22-23 %, а решта його залишалася в нерозчиненому залишку і викидалася у відвал. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до бюджетної програми «Прикладні розробки з проблем розвитку основних галузей обробної промисловості» на 2006-2007 р.р. за темою: «Розробка ефективної технології переробки полімінеральних калійних руд і сольових розчинів калійного рудника з одержанням калійно-магнієвих добрив і технічної солі» на замовлення Міністерства промислової політики України (номер державної реєстрації 0105U007114); Галузевої програми «Державна програма розвитку хімічної промисловості України на 2005-2011 р.р.» (Рішення колегії Міністерства промислової політики від 19.10.04, №10/4), планів науково-дослідних робіт кафедри органічної і аналітичної хімії Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника і тематичних робіт Державного підприємства «Науково-дослідний інститут галургії». Мета дисертації полягає у розробленні технології перероблення полімінеральної калійної руди з одержанням безхлоридного калійно-магнієвого добрива із застосуванням конверсії вторинного лангбейніту у шеніт. Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше виявлені закономірності перебігу процесу конверсії компонентів штучного каїніту і сольового розчину у вторинний лангбейніт з наступною кристалізацією шеніту, які склали основу для створення нової технології перероблення полімінеральної калійної руди та нагромаджених сольових розчинів з одержанням безхлоридного калійно-магнієвого добрива, а саме: · виявлено технологічні засади розчинення полімінеральної калійної руди водою з одержанням сольового розчину і лангбейніто-полігалітового концентрату, який після висушування можна використовувати як безхлоридне калійно-магнієве добриво без додаткового перероблення;За температури 363 К ступінь конверсії зростає повільно і через 30 хв становить лише 15,3 %, в суспензії міститься значна кількість каїніту, який у процесі декантування буде відділятись разом з крупнокристалічним натрію хлоридом. Враховуючи те, що суспензія після перемішування протягом 30 хв за 373 К добре відділяється декантуванням від кристалів натрію хлориду, умовами одержання вторинного лангбейніту приймаємо: температуру - 373 К, тривалість процесу конверсії - 30 хв. Процес конверсії лангбейніту в шеніт супроводжується розчиненням однієї твердої фази і кристалізацією іншої та описуєтьсяя рівнянням реакції: K2SO4 • 2MGSO4 13 H2O = K2SO4 • MGSO4 • 6 H2O MGSO4•7H2O. Унаслідок часткового розчинення калію хлориду і каїніту з розчину висолюється натрію хлорид, який має більші розміри кристалів і його можна відділити, а дрібнодисперсну лангбейнітову суспензію, очищену від натрію хлориду, використовувати для кристалізації шеніту. Припускаючи, що процес конверсії лангбейніту в шеніт лімітується стадією розчинення лангбейніту, для опису цієї стадії процесу використовували кінетичне рівняння розчинення Щукарєва: (4) яке після інтегрування за умови сталого обєму розчину і відомої величини поверхні розчинення S набуває вигляду: (5) де С - концентрація розчиненої речовини в розчині, %, Cs - концентрація насичення, %, ? - час, хв; S - площа поверхні частинок лангбейніту, м2; k - константа швидкості розчинення.Вирішено важливе науково-технічне завдання, яке має екологічне, економічне та народногосподарське значення - вперше розроблено технологію одержання безхлоридних калійно-магнієвих добрив конверсією вторинного лангбейніту у шеніт.