Добыча сырья для производства калийных удобрений

Добыча сырья для производства калийных удобрений

Калийные удобрения содержат в качестве основного питательного элемента калий. Важнейшие виды: хлорид калия КСl (58-62% К2О), сульфат калия K2SO4 (45-50% К2О), калимагнезия K2SO4.MgSO4 (26-28% К2О), калийная смешанная соль (30-50% К2О), получаемая механическим смешением тонкоизмельченной сильвинитовой руды с техническим КСl.

Хлористый калий является концентрированным калийным удобрением. Представляет собой белое кристаллическое вещество и легко растворяется в воде. Содержание питательного вещества K2O находится на уровне 52-62%. Основным сырьем для производства хлористого калия являются природные калийные соли (сильвинит и карналлит – соли с содержанием чистого вещества на уровне 12-15% с примесями солей натрия и магния). Хлористый калий применяют на любых почвах как основное удобрение. Особенно эффективно при использовании под корнеплоды, картофель, подсолнечник, плодовые и др. культуры. На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Калийные удобрения, как правило, применяются в комплексе с азотными и фосфорными удобрениями.

Помимо увеличения урожайности, калийные удобрения повышают качественные характеристики выращиваемой продукции: это проявляется в повышении сопротивляемости растений к заболеваниям, повышении стойкости плодов при хранении и транспортировке, а также улучшении их вкусовых и эстетических качеств.

Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физик о-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.

Калийные удобрения подразделяются на три группы:

— Концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд — хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия);

— Сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды — каинит, сильвинит;

— Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием — 30-ти и 40%-ные калийные соли.

Основным калийным удобрением является хлористый калий. Содержание в нем К2О составляет 63,2%. России выпускаются три основных вида хлористого калия: гранулированный (гранулят), розовый и белый хлористый калий. Все три вида продукции являются калийными удобрениями. Калий из мелкокристаллической формы активно поглощается почвой и становится недоступен растениям. Поэтому наиболее востребованы крупнокристаллический и гранулированный виды удобрения, которые также меньше слеживаются.

Гранулят является высококачественным продуктом, который используется, главным образом, в странах, применяющих более передовые методы удобрения почвы. Грануляция замедляет впитывание удобряющих питательных элементов в почву, что, в свою очередь, продлевает действие удобрений. В первую очередь, данный вид продукции используется в сельскохозяйственных целях. Он в используется либо для непосредственного внесения в почву, либо смешивается с азотными и фосфатными удобрениями. Обладает наибольшей добавленной стоимостью по сравнению с другими видами калийных удобрений, как правило поставляется на экспорт на наиболее развитые рынки.

Розовый хлористый калий имеет розовый цвет, производится как отдельный стандартный продукт, уровень содержания калия в котором очень близок к грануляту. Выпускается на флотационных обогатительных фабриках. Может использоваться как для прямого внесения в почву, так и для производства смешанных удобрений. Также используется в качестве сырья для производства гранулированного хлористого калия.

Белый хлористый калий имеет белый цвет. Производится из из сильвинитовой руды. Белый хлористый калий в основном используется для производства смешанных азотно-фосфатно-калийных удобрений.

Калимагнезия – сульфат калия-магния (шенит) – K2SO4 .MgSO4. Двойная соль сернокислого магния и калия. Содержит до 28% К2О. Хорошее удобрение под картофель, особенно на легких почвах.

Сульфат калия — K2SO4. Содержит 45 – 52% К2О. Удобрение характеризуется хорошими физическими свойствами: не гигроскопично, не слеживается. Его рекомендуют использовать под культуры, отрицательно реагирующие на хлор (картофель, табак, гречиху, виноград, цитрусовые).

Технология производства

Из сильвинита хлористый калий получают методами галургии и флотации.

Флотационный способ обогащения сильвинитовых руд ведётся в насыщенных солевых растворах. Он основан на селективной гидрофобизации реагентами собирателями поверхности калийных минералов, создающей условия для закрепления частиц на пузырьках воздуха и извлечения их в пенный продукт. Флотационный метод переработки включает подготовительные операции по крупности минеральных зёрен (измельчение и классификация) и по выделению глинисто-карбонатных шламов (обесшламливание).

Окончательный концентрат с содержанием KCl 95,3-96,2% подвергается обезвоживанию и сушке. «Хвосты» флотации, с содержанием KCL 2,5-3,0% после обезвоживания транспортируются на складирование на солеотвал. Шламовый продукт после сгущения и осветления щелоков транспортируется на шламохранилище. Извлечение полезного компонента при флотационном методе переработки составляет 84-85%.

Галургический метод. Этот процесс переработки калийсодержащего сырья основан на растворении хлористого калия из руды горячим раствором при 120° и раздельной кристаллизации солевых составляющих перерабатываемой руды. Галургия (в переводе с греческого – «соляное дело») включает изучение состава и свойств природного солевого сырья и разработку способов промышленного получения из него минеральных солей.

Галургический метод разделения основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах.Технологический процесс галургического способа складывается из дробление сильвинитовой руды, растворения сильвинита горячим щелоком в растворителях со шнековыми мешалками и ковшовыми элеваторами, охлаждению (с целью кристаллизации хлорида калия из осветленного насыщенного раствора) сгущения в отстойниках. Затем сгущенная суспензия через промежуточную мешалку подается на центрифуги. Сушка отфильтрованного хлорида калия осуществляется на сушильных барабанах или печах кипящего слоя. Содержание хлористого калия в концентрате составляет 95-98%, в галитовых отходах 2,5-3,0%, извлечение 86,5-87,5%. Для выделения хлорида калия этот метод используется шире метода флотации, который базируется на разной смачиваемости веществ.

В России выпускаются различные марки хлористого калия. Рассмотрим особенности производства белого, розового и гранулированного продукта.

WMOP (белый хлористый калий)

•Белый хлористый калий производится на обогатительных фабриках из сильвинитовой руды, являющейся разновидностью калийной руды. ОАО «Уралкалий» является единственным производителем белого (галургического) хлористого калия с содержанием К2О не менее 62% в мелкокристаллической и стандартной (обеспыленной) формах в РФ.

•Сильвинитовая руда доставляется конвейером на химические обогатительные фабрики, где измельчается для дальнейшей переработки. После измельчения до необходимого размера сильвинит смешивается с маточным раствором — раствором хлорида магния и хлоридом калия, — для осуществления процесса выщелачивания

•Маточный раствор растворяет соль в сильвинитовой руде, оставляя более высокой концентрацию хлорида калия в суспензии. Соляные отходы удаляются и перекачиваются в отдельную камеру вместе с маточным раствором, удаляемым из данных отходов. Маточный раствор перекачивается обратно в камеру выщелачивания

•Полезная суспензия, полученная в результате процесса выщелачивания, очищается от примесей в горячем концентраторе, который отделяет и удаляет глинистые отходы и соляные примеси, оставляя горячую концентрированную жидкость. Некоторые из отходов, полученных в процессе очистки, которые еще содержат полезное количество хлорида калия, перекачивается обратно в камеру выщелачивания для извлечения еще большего количества хлорида калия

•Горячий концентрат помещается в систему кристаллизации, где он мгновенно охлаждается и подвергается дальнейшей кристаллизации. В ходе данного процесса образуется очищенная суспензия кристаллов калия, которая высушивается с помощью гидроциклонов и промышленных центрифуг для получения «сгустка» калия

•Сгусток транспортируется в барабанную сушилку, работающую на жидком топливе или природном газе, для окончательного удаления воды. Влажность конечного продукта — сухого белого хлористого калия — составляет менее 0,2% от веса

PMOP (розовый хлористый калий)

•Розовый хлористый калий производится на флотационных обогатительных фабриках

•После добычи основная масса калийной руды транспортируется по конвейерной ленте на ближайшую фабрику, где измельчается для подготовки к последующей переработке

•После измельчения до необходимого размера калийная руда подвергается обесшламливанию — процессу, в ходе которого мелкие материалы, такие как глина и песок отделяются от калийной руды посредством турбуленции в гидроциклонных машинах

•Процесс обесшламливания завершается помещением частично очищенной калийной руды во флотационную машину, в которой определенные химические вещества создают пузырьки, которые приклеиваются к частицам хлорида калия и выталкивают данные частицы на поверхность смеси для их последующего отделения

•Полученная пенистая смесь очищается во флотационной машине трижды с целью увеличения концентрации хлорида калия. Высокая степень влажности калия приводит к образованию комков в ходе хранения и транспортировки, а также к разрушению гранулированной структуры

•Для снижения уровня влажности до 5 % ОАО «Уралкалий» использует сепараторы, вакуумные фильтры и термокамеры. Дальнейшая просушка в вертикальной трубной сушильной установке при высоких температурах позволяет снизить влажность с 5 % до приблизительно 0,1 %

•Затем продукт обрабатывается химикатами с целью предотвращения образования комков из частиц калия, а также с целью предотвращения образования пыли при внесении продукта в почву

GMOP (гранулят)

•Процесс производства Гранулята идентичен тому, который используется при производстве розового хлористого калия вплоть до окончания последнего этапа просушки

•На этой стадии вместо подготовки к отгрузке высушенный калийный порошок спрессовывается в комки с помощью вальцовых прессов под давлением в 250 атмосфер

•Гранулы необходимого размера отделяются через просеиватели, которые предназначены для удаления острых краев и трещин, а также закаляются в термокамерах с целью увеличения прочности. Полученные гранулы обрабатываются химическими веществами с целью предотвращения образования комков из гранул, а также с целью предотвращения образования пыли при внесении в почву

•В настоящее время ОАО «Уралкалий» производит Гранулят в качестве дополнения к производству розового хлористого калия, но в случае дальнейшего роста спроса на Гранулят ОАО «Уралкалий» обладает технологией производства Гранулята из белого хлористого калия

Сульфат калия встречается в природе в месторождениях калийных солей и в водах соленых озер. Его можно получить обменной реакцией между хлоридом калия и серной кислотой или сульфатами других элементов.

Подробнее с текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка калийных удобрений можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок калийных удобрений в России».

Об авторе:

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях — проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.

• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

Источник

Основные месторождения калийного сырья, производство калийных удобрений и их применение

Месторождения. Удобрения, содержащие калий, производят из природных солей. Значительные залежи калийных солей имеются в России, Канаде, Германии, Франции, США, Испании и других странах.

Соликамское месторождение расположено по западному склону северной части Уральского хребта вблизи городов Соликамск и Березники. Калийные соли залегают под толщей наносных пород. Верхняя часть пласта представлена карналлитом. Ниже карналлита залегает мощный пласт сильвинита – этот пестроокрашенный минерал, содержащий 10-25% К₂0, является основным сырьем для получения хлористого калия.

Заволжское месторождение в России отличается содержанием преимущественно более ценных сернокислых солей. Основные минералы: полигалит, каинит, глазерит и др. Главные пункты залегания этих солей находятся в Саратовской и Оренбургской областях, а также в Башкирии.

Производство. Промышленные калийные удобрения подразделяют на кон­центрированные (хлористый калий, сернокислый калий, хлорис­тый калий –электролит, калийная соль, калимагнезия, калийно­магниевый концентрат) и сырые (сильвинит и каинит).

Сырые калийные соли – получают путем дробления и размола природных калийных солей. Обычно для этой цели используют более концентрированные пласты месторождений. Применять сырые калийные соли целесообразно лишь вблизи месторождений калийных руд, так как они имеют низкое содержание К₂0 и боль­шое количество примесей. Они содержат много хлора, что также ограничивает их применение.

Концентрированные калийные удобрения. Хлористый калий KCI –основное калийное удобрение. Его произ­водство составляет 80-90% от общего производства калийных удобрений. Содер­жит 57-60% К₂0. Это мелкокристаллический порошок розо­вого или белого цвета с сероватым оттенком. Хлористый калий производят несколькими способами.

Первый способ — галургический. Отделение KCI от NaCI осно­вано здесь на разной растворимости обеих солей при соответству­ющих температурах. Растворимость КСl при повышении темпера­туры от 20 до 100°С увеличивается почти вдвое, а растворимость NaCI почти не меняется.

Второй способ — флотационный. Разделение минералов сильвинита (KCI) и галита (NaCl) основано на различной способности поверхности частичек этих минералов к смачиванию водой. В водный раствор тонко измельченной руды при взмучивании добавляют реагент-собиратель, который адсорбируется на поверхности кристалликов хлористого калия; при пропускании через пульпу воздуха сильвин вместе с пузырьками воздуха всплывает на поверхность. Концентрат КСl в виде пены обезвоживается, сушится и получается высококонцентрированное калийное удобрение.

Флотационный хлорид калия имеет более крупные естествен­ные кристаллы розового цвета, обладает существенно меньшей гигроскопичностью и слеживаемостью. Этот способ наиболее распространен.

Существуют и другие способы получения KCI, например с по­мощью подземного выщелачивания руды (сальвинита) с последу­ющей переработкой полученного раствора выпариванием и крис­таллизацией.

Применение. Наиболее бедны доступным калием почвы легкого меха­нического состава (песчаные, супесчаные), а также торфянис­тые. Наибольшим выно­сом калия характеризуются картофель, кормовые корнеплоды, капуста кормовая и столовая.

Далее следует учитывать отношение той или иной культуры к хлору. При отсутствии сернокислых солей приходится вно­сить хлористые калийные удобрения, но, чтобы избежать вред­ного действия хлора, их надо вносить с осени во влажную почву в расчете на вымывание хлора, как аниона, не погло­щаемого почвой (ни химически, ни физико-химически). На кислых почвах известкова­ние является приемом повышения эффективности калийных удобрений.

Учитывая, что калий хорошо поглощается почвой (не вымы­вается), возможно внесение калийного удобрения «в запас» — на 2-3 года (вместе с фосфорными удобрениями).

При недостатке азота и фосфора в почве эффективность калийных удобрений не проявляется, а повышается при вне­сении азотных и фосфорных.

Если почва ранее хорошо удобрялась навозом, эффектив­ность калийных удобрений снижается, так как в навозе содер­жится много доступного калия.

Лучший срок внесения калийных удобрений — осенью под зяблевую вспашку (вместе с другими удобрениями), во влаж­ный слой почвы. Припосевное внесение калийных удобрений не рекомендуется, так как они могут понизить всхожесть семян.

На участках высокой запланированной урожайности вне­сение калийных удобрений (вместе с другими) необходимо не только под культуры, потребляющие много калия, но и под зерновые.

Источник