Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Калыйна промисловысть

АНОТАЦІЯ

Курсовий проект стор., рис., табл., посилань.

Об’єктом курсового проекту є антропогенне навантаження на навколишнє середовище підприємств калійної промисловості.

Мета курсового проекту - визначення негативних впливів на навколишнє природнє середовище підприємств калійної промисловості, розробка бази екологічних стандартів для мінімізації цих впливів.

Всього в світі налічується близько 40 природних покладів калійвмісних солей, що мають промислове значення. Їхні запаси становлять близько 20 млрд. т Ка2О. Основні родовища утворилися в результаті кристалізації солей при випаровуванні води в морських лагунах. Значні запаси калію і зараз знаходяться у озерах і морях, що висихають (США, Перу, Ізраїль, Лівія, Туніс, Пакистан, Австралія).

Родовища калійних солей розташовані в Прикарпатті: Стебницьке, Бориславське (Львівська обл.), Калушсько-Голинське(Івано-Франківська обл.) та ін. Вони є сировиною для виробництва калійних добрив.

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………………

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДПРИЄМСТВ КАЛІЙНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ……………………………………………………………

2 АНАЛІЗ АНТРОПОГЕННОГО НАВАНТАЖЕННЯ ВИРОБНИЧОЇ ДІЯЛЬНОСТІ КАЛІЙНИХ ПІДПРИЄМСТВ НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ ………………………………………………

3 ХАРАКТЕРИСТИКА ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН ПІДПРИЄМСТВ КАЛІЙНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ……………………………………………………

БАЗА ЕКОЛОГІЧНИХ СТАНДАРТІВ ………………………………….

5 ВИЗНАЧЕННЯ САНІТАРНО - ЗАХИСНОЇ ЗОН КАЛІЙНИХ ПІДПРИЄМСТВ …………….............................................................................

ВИСНОВКИ………………………………………………………………….

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ НА ДЖЕРЕЛА……………………………………

ВСТУП

Україна володіє єдиним і одним з найбільших в світі Прикарпатським родовищем полімінеральних калійних руд сульфатного типу, яке за складом солей та умовами їх залягання не має аналоґів. За умов комплексної переробки таких руд можна, крім безхлоридних калійних добрив, одержувати й інші високоякісні продукти: оксид і хлорид маґнію, металічний маґній, кухонну сіль, технічний хлорид натрію, каустичну соду, хлор тощо.

Обсяг видобування і переробки полімінеральних руд Прикарпаття неперервно зростав і в час найінтенсивнішої експлуатації родовищ (80-і роки) сягнув на Калуському концерні "Оріана" 2,2 млн. т, а на Стебницькому Державному гірничо-хімічному підприємстві (ДГХП) "Полімінерал" - понад 2,5 млн. т на рік. При цьому вироблялось 220 тис. т добрив в перерахунку на 100% К2О у вигляді калімаґнезії (сульфату калію-маґнію), частково сульфату калію та калійно-маґнійового концентрату. Проте невисока концентрація корисної речовини (8...10% К2О), розмаїтість мінерального складу (понад 16 мінералів), підвищений вміст глинистих речовин зумовили низький ступінь вилучення корисних компонентів руди і, зокрема, солей калію (до 50%), невисоку якість калійних добрив в діючих технологіях. Так, з однієї тонни переробленої руди утворюється 0,7...0,8 т відходів, які є джерелом екологічної небезпеки і складування яких вимагає значних коштів. Одержана калімагнезія є низькоякісним і некурентноздатним добривом, яке не відповідає вимогам агроекології та збереження рунтів, не може вноситись під хлорофобні сільськогосподарські культури. Цими обставинами за умов загальної кризи економіки в країні пояснюється той факт, що при потребі України в 1,5...2,0 млн. т калійних добрив в перерахунку на К2О сьогодні виробляється їх тільки 100 тис. т на рік.

Одним з багатотонажних відходів виробництва калійних добрив є концентровані розчини хлориду магнію, накопичення яких гальмує залучення у виробництво нових перспективних родовищ калійних руд Прикарпаття.

Для істотного поліпшення показників роботи калійних підприємств Прикарпаття потрібні нові підходи, які вирішили б питання комплексного використання компонентів сировини, розширення асортименту та якості товарної продукції, енергозбереження та екологічної безпеки виробництва. Вирішення зазначених завдань має важливе наукове та народногосподарське значення, однак, як свідчить досвід калійної промисловості України та інших країн, розв’язати цю проблему традиційними технологічними або технічними рішеннями неможливо.

Найперспективнішим в цьому напрямку є використання в процесах традиційної галургійної технології селективних реагентів та розчинників, які забезпечують розділення складних багатокомпонентних систем, утворених в процесах переробки вітчизняної полімінеральної калійної руди, одержання бажаних продуктів з високим витягом і належною чистотою, покращення інших фізико-хімічних властивостей одержаних продуктів, інтенсифікацію процесів та зменшення енерговитрат.

1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІДПРИЄМСТВ КАЛІЙНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

Калійні поклади родовища приурочені до відкладів нижньобалицької свити нижнього міоцену, відомою під місцевою назвою – калієносна свита, і представлені складним комплексом калійних, переважно сірчанокислих солей, які створюють калієносну зону потужністю 150-200 м( рис.1.1).

Рисунок 1.1 - Хімічна промисловість України

Калуш-Голинське родовище калійних солей
(ділянка Домброво). Калієносні поклади перекриваються четвертинними утвореннями, представленими суглинками і галечниками загальною потужністю 5,0-30,0 м. На контакті з ними та соленосними покладами залягають сірі загіпсовані глини – гіпсово-глиниста «шляпа», потужність якої коливається від 3 до 30 м. Серед цих порід виявлені карстові воронки діаметром від 0,3 до 1,0 м, які виповнені різнозернистим піском та галькою. Закономірність їх розподілу не встановлена[1].

За хімічним складом солі Домбровського родовища (ділянки) належать до класу хлоридо-сульфатів, рідше сульфатів, ще рідше хлоридів калію, магнію, кальцію.Вміст К2О в руді – 10,0-10,69%; МgО – 8,93-9,38%.

На базі цього родовища в свій час був побудований великий збагачувальний Калуський комбінат (нині ВАТ «Оріана») потужністю 2,2 млн. т руди на рік. Однак застаріла технологія переробки видобутої сировини і відсутність ресурсів для її поновлення спричинили зменшення видобутку та втрат солі, а згодом і повне припинення виробничої діяльності через інтенсивне забруднення довкілля.

На родовищі Пійло встановлено два горизонти калійних солей – верхній і нижній, роз’єднаних прошарками соленосних глин потужністю від 14 до 94 м.Соленосні відклади перекриваються четвертинними суглинками і галечниками загальною потужністю від 6 до 40 м. На контакті четвертинних і соленосних відкладів залягають сірі загіпсовані глини – гіпсоглиниста «шляпа», потужність якої коливається від 20 до 50 м. До підстеляючих порід віднесені мергелі стебницької світи.

Солі характеризуються змішаним складом. Основними породоутворюючими мінералами є каїніт (до 17%); сільвін (до 12%) та галіт (до 43%). Менш розповсюджені кізерит, лангбейніт, полігаліт, шеніт. Вміст К2О коливається від 0,7 до 20%, а MgO – від 1 до 41%. Солі розвіданого родовища віднесені до сульфатів, хлоридо-сульфатів і хлоридів калію, магнію, кальцію, натрію, вміст яких складає: К – від 3 до 29%, Na – від 9 до 26%, Mg – від 0,1 до 15%, Са – від 0,2 до 7,6%. Вміст нерозчинного у воді залишку коливається від 3 до 39%.Родовище Пійло комплексне.

Родовище Кадобна калійних солей (змішаного типу) розташоване за 4 км на схід від смт Кропивник Калуського району Івано-Франківської області, за 10 км на північний схід від залізничної станції Калуш.

Поклади калійних солей представляють собою пласти або лінзи довжиною до 3,5 км та шириною від 300 м до 2 км. Потужність пластів - від декількох метрів до десятків. До порід розкриву відносяться четвертинні піски, галечники (потужністю 20 м) та строкатобарвна пачка – глини, алевроліти та пісковики (потужністю 58 м). Солі розвіданих родовищ віднесені до сульфатів, хлоридо-сульфатів і хлоридів калію, магнію, кальцію, натрію, вміст яких складає: К – від 3 до 29%, Na – від 9 до 26%, Mg – від 0,1 до 15%, Са – від 0,2 до 7,6%. Вміст нерозчинного у воді залишку коливається від 3 до 39%. В районі родовища Кадобни можлива відкрита розробка пластів калійних солей. Вміст К2О в руді – 10,64%.

Родовище Велика Тура Соленосні відклади на пошуковій ділянці Тура Велика представлені соленосними глинами, пісковиково-аргілітовими та пісковиковими брекчіями, пластами кам’яних і калійних солей. Нижня частина соленосної підсвіти характеризується меншим, а середня і верхня – більшим ступенем засолонення. Нижні горизонти підсвіти складені глинистими соленосними брекчіями з вмістом галіту до 30%, прошарками сірих брекчируваних аргілітів і пісковиків, рідше – кам’яними та калійними солями. Середні та верхні горизонти складені потужними (100-150 м) пластами кам’яних і калійних солей і соленосних брекчій з вмістом галіту до 60%. Калійні солі утворюють пластоподібні та лінзоподібні поклади складної будови, що приурочені до двох калієносних горизонтів – нижньому та верхньому. В південному напрямку від Тури Великої до Широкого поля і далі на південь і південний схід потужність соленосних відкладів збільшується та досягає біля 600м. В цьому напрямку збільшується потужність пластів кам’яних солей з 3,5 м до 10,3 м і більше.

За результатами пошукових робіт, проведених Львівською геологічною експедицією тресту «Київгеологія», розвідані запаси калійних солей становлять: руда - 25257 тис. т; К2О – 2717 тис. т.[1]

Тростянецьке родовище. На пошуковій ділянці Тростянець в межах двох калієносних горизонтів виділяються три пласти калійних солей.

Найбільший промисловий інтерес представляє 1 пласт калійних солей (верхній) простежений за простяганням на 3 км, падінням – на 500-800 м. Цей пласт складений високоякісними лангбейнітовими солями, має вертикальну потужність від 3,5 м в зоні виклинювання до 233,3 м в центральній частині ділянки. Дійсна потужність пласта досягає 120 м. Вміст окису калію в лангбейнітових солях цього пласта коливається від 0,7 до 15,98%, в середньому – 11,7%.

Другий калійний пласт (середній), що залягає у підошві верхнього калієносного горизонту, має вертикальну потужність 4,5-8,1 м, простежений за простяганням на 1 км, падінням – на 600 м. За мінералогічним складом представлений сульфатними солями К і Mg змішаного складу. Вміст К2О в солях цього пласта складає 7,76%. Промислового значення пласт не має.

Третій калійний пласт (нижній), що залягає у нижній частині соленосних відкладів, має складну будову - з одного пласта, потужністю 36,5 м, він розщеплюється на два прошарки, потужністю 8,2 та 4,0 м, розділених зоною бідної вкрапленості калійних солей (вміст К2О 5-7%), потужністю 27,6 м. Третій калійний пласт складений солями змішаного складу. Вміст окиси калію складає 9,3%[2].

За період експлуатації Калуш–Голинського родовища калійних солей на його базі сформувалися гірничопромислові геокомплекси, що включають ряд об’єктів гірничо- видобувного і переробного профілю, які уже тривалий час створюють техногенне навантаження і потенційно здійснюватимуть такий вплив у перспективі. На сьогодні внаслідок сукупності багатьох ан- тропогенних впливів район родовища характеризується напруженою екологічною ситуацією. Указом Президента України від 10.02.2010 р. № 145/2010, підтвердженим Законом України від 12.02.2010 р. № 1885-VI, територію міста Калуш та сіл Кропивник і Сівка-Калуська Калуського району Івано- Франківської області оголошено зоною надзвичайної екологічної ситуації. Калуш-Голинське родовище калійних солей розташоване у внутрішній зоні Передкарпатського передового прогину в Калуському районі Івано-Франківської області (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Схема розміщення калійних родовищ Прикарпаття

Це з багатьох точок зору унікальний об’єкт, на якому поклади кам’яної солі екс- плуатувалися протягом багатьох століть спочатку шляхом видобування природних розсолів, а зго- дом за допомогою камер вилуговування. Пізніше основним предметом промислового інтересу стали поклади полімінеральних калійно-магнієвих солей, що залягають серед кам’яної солі. Видобування калійних солей здійснювалося на трьох рудниках та єдиному у світовій практиці відкритому Домбровському кар’єрі, а переробка сировини - на калійному заводі й згодом на хіміко-металургійному комбінаті. Виробничу діяльність здійснював ДП «Калійний завод» ВАТ «Оріана». Проектна потужність за- воду – 499,2 тис. тонн в рік мінеральних добрив (в натуральному вигляді). Він був єдиним виробником калійних добрив в Україні. Завод уведений в експлуатацію в 1966-1968 роках і був зупинений у жов-тні 2001 р. через неспроможність вести оплату за енергоносії та нездатність сільгоспвиробників проодити розрахунки за спожиті мінеральні добрива. Загальна площа території ДП “Калійний завод” становить 1063,5 га. Підприємство має 3 рудники, Домбровський кар’єр, 2 відвали засолених ґрунтів, 2 хвостосховища та шламонакопичувач (рис. 1.2), які є потенційно небезпечними і можуть спричинити просідання земної поверхні, утворення провальних воронок, карстів, зсувів, забруднення водних об’єктів та земель. Особлива небезпека полягає в тому, що на території шахтних полів відпрацьованих рудників розташовані: – 256 житлових будинків і промислових об’єктів міста Калуш; – 109 житлових будинків с. Хотінь, з яких 18 будинків уже знесено і люди переселені, та 7 споруд промислового призначення на вентстволі «Хотінь»; – 285 житлових будинків, 7 промислових споруд с.Кропивник; – 304 житлові будинки, 16 промислових споруд с.Сівка-Калуська. Видобуток калійних солей у рудниках «Калуш», «Голинь» та «Ново-Голинь» проводився на семи шахтних полях камерною системою розробки із залишенням, в основному, стрічкових міжкамерних ціликів (МКЦ). Запаси руди на рудниках повністю відроблені, об’єм вироблених порожнин склав біля 19 млн. м3 . Залишені МКЦ розраховані на тимчасову підтримку покриваючої товщі без закладки в су- хих умовах, а порожнини повинні бути заповнені інертними матеріалами. Рудники ліквідовано. Три шахтні поля заповнені розсолами з пульпою, два затоплюються соляними розчинами в даний час, два знаходяться в «сухій консервації». Видобуток корисних копалин підземним способом викликав порушення рівноваги в товщі гірничих порід, що стало причиною змін природного середовища, а саме: осідання і деформації земної поверхні над відробленими покладами, карстоутворення. Ці процеси призводять до зміни природного режиму і хімічного складу ґрунтових вод, підтоплення земної поверхні, утворення провальних вор нок (карстів) тощо [3]. Досвід ліквідації рудників закачкою розсолів у різних країнах світу підказує, що рано чи пізно міжкамерні цілики розчиняються, і проходять просідання або провали (Росія, Німеччина).

Рисунок 1.2 – Оглядова карта Калуш – Голинського родовища калійних солей

Характеристика способів виробництва калійних добрив. Збагачення калійної руди проводиться двома основними методами: флотаційним і хімічним (галургічним).

Галургічний спосіб виробництва. Галургічний метод використовується з часу зародження калійної промисловості в другій половині XIX століття. Він дозволяє отримати хімічно чистий хлористий калій з вмістом корисного компонента 98%, який використовується в сільському господарстві та хімічній промисловості. Галургічний спосіб виділення хлориду калію з сильвініту або метод виборчого розчинення і роздільної кристалізації заснований на розходженні температурних коефіцієнтів розчинності хлоридів калію і натрію при їх сумісній присутності, тобто в системі «KCl - NaCl - H2O». У розчинах, насичених обома солями, при підвищенні температури від 20-25 ° С до 90-100 ° С вміст хлориду калію зростає приблизно в два рази, а хлориду натрію дещо зменшується.

При охолодженні такого гарячого розчину він стає пересиченим щодо хлориду калію, який буде кристалізуватися, а хлорид натрію залишиться в розчині. При подальшому нагріванні цього розчину він залишиться насиченим щодо хлориду натрію і стає ненасиченим щодо хлориду калію, тому при обробці подібним розчином нової кількості сильвініту з нього буде вилучатись тільки хлорид калію, переходячи в розчин, а хлорид натрію розчинятися не буде. Це властивість системи «KCl - NaCl - H2O» і використовується в галургічному методі вилучення хлориду калію з сильвінітових руд для організації циклічного процесу.Процес галургічного вилучення хлориду калію з сильвініту включає шість основних стадій: подрібнення сильвінітної руди; вилуговування хлориду калію з сильвініту гарячим оборотним розчином (лугом); відділення гарячого щелока від твердої фази (хлориду натрію і порожньої породи) і його освітлення; охолодження розчину і кристалізація з нього хлориду калію;сушка хлориду калію; нагрівання оборотного розчину і повернення його на стадію вилуговування сильвініту. Вилуговування хлориду калію з сильвініту проводиться нагрітим до 105-115 ° С оборотним розчином (лугом) в шнековому розчиннику (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Коротка технологічна схема виділення KCl з сильвініту галургічну способом:

1 - бункер сильвініту; 2 - шнековий розчинник; 3 - план-фільтр для відділення хлориду натрію; 4 - відстійник - згущувач шламу; 5 - вакуум-кристалізатор; 6 - центрифуга; 7 - барабанна сушарка; 8 - підігрівач лугу

Виділений хлорид калію кристалізується в вакуум-кристалізаторі 5, в якому вакуум створюється за допомогою пароструминних ежекторів. На шляху до центрифуги 6 до пульпи додаються солянокислі солі амінів для зменшення злежування хлориду калію. Ступінь вилучення хлориду калію становить 0,90-0,95 часток одиниці. Галургічний метод дозволяє комплексно переробляти поліметалічні руди, витягуючи з них всі корисні компоненти, у тому числі хлориди магнію, броміди та х хлорид натрію[4].

Флотаційний спосіб виробництва. Флотаційний метод збагачення калійних руд впроваджений у промисловість в 1963-1964 роках на першому Солігорськ калійному рудоуправлінні комбінату «Белорускалій», вміст корисного компонента до 95%. Цей метод збагачення калійних руд менш складний, ніж галургічний.

Флотаційний спосіб виділення хлориду калію з сильвініту заснований на флотогравітаціоному поділі водорозчинних мінералів калійної руди в середовищі насиченої ними сольового розчину. Це досягається селективною гідрофобізацією поверхні частинок калійних мінералів за допомогою флотореагентов - збирачів.

Технологічні схеми флотаційного виробництва хлориду калію залежать від мінерального і гранулометричного складу флотаційного сильвініту: вмісту в ньому домішок (глинистих шламів), розмірів зерен компонентів і розрізняються методами обробки глинистих шламів. У загальному випадку флотаційний метод виділення хлориду калію з сильвініту включає наступні операції:

- подрібнення сільвінітової руди до розмірів часток 1-3 мм з подальшим мокрим помелом до розміру 0,5 мм;

- відділення глинистого шламу - тонкодисперсних глинисто-карбонатних домішок методами флотації, гідравлічної класифікації, або гравітації;

- флотаційний поділ водорозчинних мінералів руди (сильвіна і Галіт) у присутності збирачів (основна флотація);

- флотація отриманого концентрату для видалення з нього залишених домішок;

- зневоднення концентрату методами згущення і фільтрування з поверненням в процес оборотного розчину;

- сушка вологого концентрату.

Процеси мокрого розмелювання і флотації проводять в середовищі сольових розчинів, насичених водорозчинними компонентами руди (сильвін і галіт), що виключає їх втрати при виробництві і дозволяє організувати замкнутий циклічний процес. В якості флотореагентів - збирачів на стадії відділення шламу використовують реагент ФР - 2 (продукт окислення уайт-спіриту), на стадії основної флотації - речовини, що сприяють гідрофобізації частинок сильвіна: Солянокислі солі вищих (С 10 -С 22) первинних амінів, а також високомолекулярні вуглеводні. Після флотації потрібно згущувати глинисті шлами і піддавати їх противоточному промиванні, однак труднощі, пов'язані з руйнуванням піни, що утворюється при шламової флотації, ускладнюють проведення цих операцій, що призводить до значних втрат хлористого калію з рідкою фазою[4].

Для підвищення ступеня вилучення калію виробляють термічну обробку галітових хвостів, що містять деяку кількість сильвіна. Для цього галітову пульпу нагрівають до 60-70 ° С, при цьому твердий KСl розчиняється, так як при підвищенні температури розчин стає ненасиченим KСl. Потім хвости зневоднюють і видаляють у відвал, а матковий розчин охолоджують у вакуум-кристалізаторах для виділення з нього хлористого калію.

На рисунку 1.4 представлена технологічна схема виділення хлориду калію з сильвініту з попередньою флотацією глинистого шламу, застосовувана для переробки руд з невисоким (менше 2,5%) вмістом нерозчинного залишку. Для руд з більш високим вмістом залишку використовуються схеми з відділенням шламу шляхом введення депрессора - карбоксиметилцелюлози, сприяє відділенню шламу на стадії основної флотації.

Рисунок 1.4 - Коротка технологічна схема виділення хлориду калію з сильвініту флотаційним способом: 1- бункер сильвініту; 2 - млин мокрого помелу; 3 - змішувач-розчинник; 4 - сито; 5 - флотаційна машина основний флотації; 6 - флотаційна машина перечістной флотації; 8 - центрифуга для відділення оборотного розчину від концентрату; 9 - збірка оборотного розчину; 10 - згущувач шламу; 11 - сито для відведення хвостів (Галіт)

Флотаційний метод ефективний при витяганні хлориду калію з високоякісних сильвінітових руд, що містять незначну кількість шламу. Ступінь вилучення хлориду калію досягає 0,90-0,92 часткою одиниці, а готовий продукт (концентрат) містить 93-95% солі. Ступінь вилучення може бути підвищена, якщо в технологічній схемі передбачена флотація відокремлюваного глинистого шламу для вилучення з нього хлориду калію.

В даний час більше 80% калійних добрив проводиться флотаційним методом [4].

На більшості сучасних калійних фабрик вилуговування сильвінітових руд здійснюють в шнекових розчинниках зі спіральною мішалкою, що обертається на горизонтальному валу; з її допомогою здійснюються перемішування суспензії і транспорт твердої фази. Витрата теплоти, викликаний ендотермічним ефектом розчинення KСl, введенням холодного сильвініту і тепловіддачею в навколишнє середовище, компенсують подачею гострого пара або попередніми перегрівом лугу під тиском.

Значна інтенсифікація розчинення калійних руд очікується при проведенні процесу в умовах турбулентного потоку по трубах. Цим способом здійснюють розчинення відвалів галіта на калійних підприємствах Німеччини. Час повного розчинення галіта становить близько 2 хвилин при швидкості потоку в трубі 1 м/с. Перспективно вилуговування KСl з сильвініту в трубопроводі гарячим лугом при гідротранспорті його з шахти наверх. При цьому дроблення сільвініта і змішування його з лугом повинно здійснюватися в шахті.

На сучасних калійних підприємствах кристалізацію KСl виробляють в багатоступеневих вакуумкрісталлізаційних установках з рекуперацією теплоти сокового пара, конденсацію якого здійснюють в поверхневих теплообмінниках, охолоджуваних маточним лугом. Завдяки цьому утилізується 40-70% теплоти, витраченої на нагрівання щолоков. Часткове або повне повернення конденсату сокового пара в розчин дозволяє уникнути забруднення продукту хлоридом натрію в процесі упарки.

Використання багатоступеневих вакуум-кристалізаційних установок дає можливість здійснювати поступове охолодження щелока від 93-97 до 20-30 ° С при невеликих перепадах температур і відповідно при невеликих пересиченнях в кожному ступені і отримувати більш крупні кристали хлориду калію. При укрупненні кристалів, поряд з поліпшенням товарних якостей продукту, підвищується продуктивність центрифуг і сушарок внаслідок зниження вологості осаду.

Зі збільшенням числа ступенів охолодження підвищується ступінь використання теплоти сокового пара, зростає загальна площа дзеркала випаровування і зменшується перепад температур в кожному ступені. З іншого боку, це призводить до збільшення габаритів вакуум-кристалізаційних установок, питомої витрати металу, зростанню обсягу виробничих приміщень. Збільшення числа ступенів понад 14-15 нераціонально, так як майже не дає подальшого підвищення температури нагрівається лугу[4].

Багатоступінчасті вакуум-кристалізаційні установки можуть включати як горизонтальні, так і вертикальні апарати. У вертикальних вакуум-кристалізаторах забезпечується менший, ніж у горизонтальних, виніс бризок лугу з пароповітряної сумішшю, однак останні більше компактні, мають більшу дзеркало випаровування, в них менше втрати вакууму за рахунок гідростатичного тиску. Найбільшого поширення набули 14-ступенчасті агрегати, що включають один вертикальний і 6-7 горизонтальних (поділених на секції) апаратів. У 14-східчастих вакуум-кристалізаційних установках перепад температури в кожній ступені становить в середньому 4-5 K; при цьому виходять кристали, середній розмір яких не перевищує 0,2 мм при значному вмісті фракції менше 0,15 мм (близько 50%). Присутність цієї фракції підвищує запилювання продукту при складуванні та внесення в грунт, збільшує його злежуваність. (При збільшенні числа ступенів до 24 середній розмір кристалів дещо зростає, проте вміст фракції 0,15 мм все-таки становить 15-30%).

В апаратах з регульованою кристалізацією можна отримати кристали з розмірами зерен до 2-3 мм. Однак для утворення зваженого шару кристалів необхідно підтримувати порівняно невелику (1,5-2 см/с) лінійну швидкість розчину, що вимагає установки кристалізаторів вельми великого діаметру і призводить до значного збільшення обсягу установки в порівнянні зі звичайними вакуум-кристалізаторами.

Розчини й суспензії, що переробляються у виробництві хлориду калію з калійних руд, діють руйнівно на апаратуру. Значний корозійний і ерозійний знос спостерігається в трубопроводах, розчинниках, відстійниках для гарячих щолоков, насосах, ковшах елеваторів та ін. Для захисту апаратури застосовують різного роду покриття. Розчинники, покривають діабазовий обмазкою. Металеві трубопроводи захищають порцеляновими вкладишами на спеціальних цементах або гумою[5].

Технологічна процес виробництва калійних добрив галургічним способом. Технологічний процес включає наступні основні стадії:

- дроблення сирої сільвінітовой руди;

- вилуговування KCl з сильвініту гарячим оборотним маточним розчином;

- відділення гарячого щелока від відвалу, його освітлення і відділення від сольового і глинистого шламу;

- кристалізація KCl при охолодженні гарячого осветленного лугу;

- відділення кристалів KCl від маточного розчину і їх сушка;

- нагрівання маточного розчину і повернення його на розчинення сильвініту;

- видалення або утилізація відходів виробництва.

Перед вилуговуванням сиру руду піддають дробленню. У калійної промисловості в останні роки застосовують дробарки, що працюють за принципом ударної дії. Ударні дробарки володіють високою продуктивністю; за ступенем подрібнення вони перевершують щокові, валкові і звичайні молоткові.

На вилуговування надходить сильвінітна руда з розмірами частинок 1-4 мм. Хлорид калію витягують з сильвініту гарячим (105-115 ° С) лугом у двох шнекових розчинниках. У першому з них руда і розчин рухаються прямотоком, у другому - протитечією. Відвал, що виходить з розчинника, додатково обробляють в шнекової мішалці лугом при температурі 70 ° С для більш повного вилучення з нього KCl і рекуперації тепла відвалу. Матковий розчин, що міститься у відвалі після шнекової мішалки, видаляють. Для цього відвал промивають гарячою водою на вакуум-план-фільтрі. Промитий відвал з вмістом 5-6% вологи і 2,5% KCl видаляють.

Насичений гарячий (97-107 ° С) щелок, отриманий у відділенні розчинення, містить 245-265 р/л KCl, 270 р/л NaCl і зважені сольові і глинисті частинки. Освітлення лугу проводять в шестиконусному відстійнику-згущувачу. При цьому в перших двох конусах згущувача осідають переважно сольові частинки, а в наступних - глинисті. З метою прискорення осадження тонких мулистих часток до Щолоков додають лужний розчин крохмалю або водний розчин поліакриламіду. Сольовий шлам безперервно повертають у другій розчинник, а глинистий шлам періодично спускають в мішалку. Тут його обробляють гарячою водою у співвідношенні ж: т=4: 1 і передають далі на противоточну промивку, здійснювану в 2 - 4 згущувачах Дорра. Промитий глинистий шлам викидають у відвал, а промивні води повертають на розчинення в шнекову мішалку. Застосування противоточної промивки знижує втрати хлориду калію з глинистим шламом в 4-5 разів.

Кристали KCl виділяються при охолодженні гарячого насиченого розчину в багатоступінчастій вакуум-кристалізаційній установці.

Для отримання великих кристалів KCl температуру охолоджуваного розчину знижують поступово. На вітчизняних підприємствах застосовують зазвичай 14-ступінчасті вакуум-кристалізаційні установки (ВКУ) з поступовим збільшенням вакууму від щабля до щабля. Перепад температур в кожному ступені становить 4-5 ° С, швидкість охолодження близько 2 ° С в 1 хв. Гарячий насичений розчин послідовно перетікає з однієї ступені в іншу.

У першому вакуум-кристалізаторі розрідження становить близько 64 кПа, а в останньому - приблизно 100 кПа. Вакуум в системі створюється за допомогою пароструминних ежекторів, відсмоктувальних з кристалізаторів і паровоздушную суміш. Ця суміш утворюється при випаровуванні розчину. Ежектори встановлені на поверхневих конденсаторах. У них подають пар тиском 600-700 кПа. Пара з пароповітряної суміші конденсується в поверхневих конденсаторах 20 в результаті теплообміну з оборотним маточним розчином. Розчин при цьому нагрівається до 65-72 ° С. Його направляють на розчинення сильвініту після попереднього підігріву до 113-115 ° С в трубчастому підігрівачі, обігрівається парою. У результаті теплообміну між розчином і соковим паром рекуперується від 40 до 70% тепла витрачається на нагрівання розчину.

Соковий пар з останніх п'яти ступенів ВКУ не використовується для нагрівання маточного розчину, а конденсується в п'яти конденсаторах змішання, зрошуваних водою. Обидві лінії конденсаторів об'єднані додатковими конденсаторами змішання з пароструйним ежекторами, з'єднаними з вакуум-насосом [5].

Конденсат, що утворюється в конденсаторах змішування і додаткових конденсаторах, використовують для промивання відвалу з розчинників і глинистого шламу. З останнього вакуум-кристалізатора пульпу безперервно видаляють по барометричної трубі в бак, а звідси її подають на згущення в шестиконусний відстійник. Освітлений маточний розчин повертають у цикл розчинення.

Згущену пульпу хлориду калію із співвідношенням ж: т=1: 2 з конусів згущувача перекачують насосом в бак з мішалкою, звідки вона самопливом перетікає для фільтрації в центрифуги. У калійної промисловості працюють автоматичні центрифуги неперервної дії. Для фільтрування пульпи хлориду калію відчувають пульсуючі центрифуги безперервної дії, в порівнянні з центрифугами полунепреривного дії вони відрізняються більшою ефективністю. З метою зниження KCl перед фільтруванням в пульпу вводять 1% -ний водний розчин гідрохлоридів первинних жирних амінів C 16 - З 20.

Вологість кристалів після центрифугування становить 5-7%. Кристали KCl сушать у прямоточних барабанних сушарках 33 до вмісту вологи 0,5-1%. Температура топкових газів на вході в сушарку 650-800 ° С, на виході - 140-160 ° С. Температура висушеного продукту приблизно 100 ° С. Найбільше застосування для сушіння хлориду калію в останні роки отримали сушарки киплячого шару.На 1 т 95% -ного KCl утворюється 2,5-3 т відвалу.