Переваги і недоліки існуючих технологій перероблення полімінеральних калійних руд. Вплив технологічних параметрів на процес конверсії лангбейніту в каїніт. Принципові схеми перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів.
Аннотация к работе
Національний університет “Львівська політехніка”Робота виконана на кафедрі органічної та аналітичної хімії Інституту природничих наук при Прикарпатському національному університеті імені Василя Стефаника Міністерства освіти і науки України. Костів Іван Юрійович, Державний науково-дослідний інститут галургії Міністерства промислової політики України, в. о. директора, м. Перекупко Тамара Вікторівна, Національний університет “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України, професор кафедри хімії і технології неорганічних речовин, м. Захист дисертації відбудеться “26” лютого 2007 р. о 1400 год. 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 понад 20 хлоридних, хлоридно-сульфатних і сульфатних мінералів та 15-20 % глинистого мулу з мікроелементами, тому ці руди є складними для перероблення. Крім лангбейніту, в полімінеральній калійній руді містяться інші важкорозчинні мінерали: полігаліт і кізерит. Мета роботи полягає в розробленні ефективної технології перероблення полімінеральної калійної руди, яка ґрунтується на використанні конверсії важкорозчинних мінералів руди з карналітом і карналітовим розчином у легкорозчинний каїніт та отримання на його основі високоякісного безхлоридного калійного добрива. розробити принципові технологічні схеми перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт; конверсія руда лангбейніт виконати техніко-економічну оцінку запропонованої технології і порівняти отримані значення з показниками існуючих технологій. Наукова новизна одержаних результатів роботи полягає в тому, що вперше виявлені закономірності та кількісні залежності перебігу маловивченої гетерогенної реакції конверсії важкорозчинних мінералів полімінеральної калійної руди, зокрема, лангбейніту, кізериту і полігаліту, в каїніт, які склали основу для створення нової технології перероблення полімінеральної калійної руди з одержанням безхлоридного калійного добрива, а саме: вперше визначено кінетичні характеристики конверсії лангбейніту в присутності карналіту і карналітового розчину в каїніт: температурний коефіцієнт, енергію активації, перехідну область перебігу процесу;Найнижчий ступінь конверсії лангбейніту в каїніт спостерігається за температури 273 К, який за 20 діб становить 9,04 %. Найвищий ступінь конверсії лангбейніту в каїніт досягається за температури 323 К і становить 93,03 % за 20 діб. Найвищий ступінь конверсії лангбейніту в каїніт (92,5 %) досягається за 10 діб і за концентрації MGCL2 в розчині 35 %. Це пояснюється тим, що KCL реагує із MGCL2 розчину з утворенням карналіту, а зниження концентрації магнію хлориду в розчині, як зазначалося вище, спричинює зниження швидкості процесу конверсії лангбейніту в каїніт. Негативний вплив на ступінь конверсії лангбейніту в каїніт мають також домішки глинистих частинок і за вмісту їх 5 % ступінь конверсії лангбейніту дорівнює 46,9 %, а за 20 % глини - 0,31 %.Для розроблення нової технології були виконані теоретичні та експериментальні дослідження, на підставі яких встановлено: Найвищі ступені конверсії лангбейніту (фракції 1-3 мм) в каїніт спостерігаються за температур 313 та 323 К і за 20 діб відповідно дорівнюють 89,68 та 93,03 %, що підтверджено також результатами рентгенофазового аналізу, за якими не виявлено лангбейніту в зразках конвертованої в каїніт руди. На підставі експериментальних досліджень і аналізу кінетики процесу конверсії лангбейніту в каїніт розрахована енергія активації для діапазону температур 273…313 К, яка дорівнює 30,28 КДЖ/моль, що свідчить про перебіг процесу в перехідній області, тобто на швидкість конверсії в цьому температурному діапазоні мають вплив як дифузія, так і хімічна реакція. Розрахований тепловий ефект реакції конверсії лангбейніту в каїніт, який дорівнює 55,08 КДЖ/моль і підтверджує екзотермічність процесу. Підвищення РН карналітового розчину до 7,5 і концентрації MGCL2 в хлоридмагнієвому розчині понад 30 % сприяє підвищенню ступеня конверсії лангбейніту в каїніт, а домішки легкорозчинних солей (MGSO4, KCL) і глини, навпаки, знижують ступінь конверсії лангбейніту. Спосіб перероблення полімінеральної калійної руди із конверсією лангбейніту в каїніт має суттєві переваги над переведенням лангбейніту в шеніт, тому що відбувається швидше і повніше, а концентрація К в розчині після розчинення такої руди значно вища.