Известны различные методы утилизации и переработки галитовых отходов. Галитовые отходы являются побочным продуктом основной стадии производства. Количество хлорида натрия в природном сильвините очень велико (до 90 %). При переработке хлорид натрия уходит в отвал. Состав галитовых отходов, масс. %: NaCl — 80–92; КС1–1,2–5,5; CaSO4–0,3–2; MgCl2–0,05–0,2; нерастворимый осадок — 1–2, влажность — 6–10 %. Некоторое количество галитовых отходов без дополнительной обработки может быть использовано в дорожном и коммунальном хозяйстве, а также горнорудной промышленности. Однако потребность в этих отраслях не превышает 30–35 % от общего количества производимых отходов. Остальная их часть должна быть переработана или утилизирована. Одной из перспективных областей использования галитовых отходов является переработка их на техническую или пищевую поваренную соль. Трудность получения пищевой поваренной соли заключается в том, что при флотационном методе переработки сильвинита в отходах остаются флотореагенты. В качестве их используют органические жирные амины. Поэтому необходимо вводить дополнительные операции для очистки поваренной соли от органических веществ. Помимо утилизации галитовых отходов применяют также и другие методы ликвидации. В Германии, например, складирование в отвалы занимает 36 % от общего числа ликвидируемых отходов, растворение и закачка в поглощающие горизонты — 40 %, подземное захоронение в выработанное шахтное пространство — 24 % [1]. В России в настоящее время галитовые отходы складируют на поверхности земли в виде солеотвалов высотой 25–30 м. По их границам устраивают дренажные канавы. Под солеотвалы отчуждаются большие площади сельскохозяйственных угодий. Только под г. Березники в настоящее время скопилось около 200 млн т отходов, под которыми занято 500 га сельскохозяйственных угодий.
Одним из рациональных путей уменьшения занятых площадей является высотное складирование ярусами высотой 30–40 м каждый. Первый ярус отходов влажностью 10–12 % устраивают до 30 м.
В г. Мозыре (Белоруссия) работает завод по получению поваренной соли из галитовых отходов ПО «Белорускалий». Солевые отходы используются в качестве сырья для получения поваренной соли на заводах в Италии и во Франции (до 10 % общего количества). Использование отходов, полученных флотационным методом, для производства поваренной соли, вызывает сомнения, так как в NaCl переходят органические добавки, применяемые при проведении основного процесса. Некоторые из этих добавок являются высокотоксичными веществами. Один из возможных путей использования таких отходов — приготовление из них рассолов для производства соды. Такой процесс осуществлен на Березниковском химическом комбинате [2].
Разработана технология безреагентной подготовки рассола хлорида натрия с целью очистки рассола до заданной концентрации, в основе которой лежат процессы обработки водных растворов галитовых отходов переменными электромагнитными полями низкой частоты [3].
Суть разработки состоит в том, что при данной обработке недиссоциированные на ионы молекулы солей создают в водных растворах галитовых отходов вихревые электромагнитные поля, которые обеспечивают необходимое качество растворов при подготовке с необходимой концентрацией хлорида натрия в растворе. В результате обработки в растворах создаются условия, приводящие к взаимной коагуляции не растворимых в воде химических соединений и условия для перевода растворимых в воде химических соединений в нерастворимые соединения.
Другой способ заключается в переработке загрязненного примесями сырья — неочищенного рассола подземного растворения каменной соли, включающий выпаривание этого рассола на выпарной установке с получением суспензии, содержащей 30–40 % кристаллической соли, сгущение упаренной суспензии и промывку кристаллов поваренной соли исходным рассолом, возврат осветленного раствора на выпаривание со сбросом части этого раствора для вывода примесей, классификацию сгущенной суспензии в гидроцилиндре с возвратом сливного раствора гидроциклона на выпаривание, вторую промывку кристаллической соли из гидроциклона исходным рассолом, центрифугирование соли с возвратом фугата на выпаривание и сушку соли [4].
Описанным способом поваренную соль получают в результате непосредственной переработки неочищенного рассола, полученного при подземном растворении каменной соли и загрязненного примесями, в том числе и накипеобразующими. При этом исключена химическая очистка рассола от примесей, а также термическая обработка рассола для осаждения из него примесей перед выделением поваренной соли. Неочищенный рассол, содержащий примеси, подается на многокорпусную выпарную установку, состоящую из четырех корпусов. В процессе выпаривания из рассола кристаллизуется поваренная соль, а также накипеобразующие примеси, главным образом сульфат и карбонат кальция. Однако ввиду того, что при выпаривании поддерживается специальный технологический режим, обеспечивается отсутствие отложений накипи на теплопередающих поверхностях и забивки солью теплообменных труб выпарных аппаратов. Это достигается тем, что в упаренной суспензии поддерживают концентрацию твердой кристаллической соли, равную 30–40 %. При этом в ней содержатся кристаллы накипеобразующих примесей, играющие роль затравки, на которых осаждаются выделяющиеся из рассола примеси. Поддержание указанного технологического режима позволяет выпарной установке работать без снижения производительности непрерывно в течение 15–30 суток. Применение для получения поваренной соли многокорпусной выпарной установки дает возможность существенно снизить энергозатраты и уменьшить себестоимость соли.
Упаренную суспензию, содержащую кристаллы поваренной соли и примесей, сгущают в отстойнике. При этом в осветленном растворе находятся кристаллы примесей, имеющие гораздо меньше, чем кристаллы поваренной соли размеры и потому уходящие с осветленным раствором. 0светленный раствор вместе с содержащимися в нем кристаллами примесей смешивается с исходным неочищенным рассолом и подается на выпаривание. В процессе выпаривания находящиеся в исходном рассоле кристаллы примесей играют роль затравки и предотвращают накипеобразование на трубках выпарных аппаратов. Часть осветленного раствора после сгущения упаренной суспензии, содержащая как растворенные, так и кристаллизовавшиеся примеси сбрасываются путем вывода из процесса. Тем самым из процесса выводятся избыточное количество приходящих с исходным неочищенным раствором примесей.
Сгущенная суспензия, в которой содержится около 50 % твердой фазы промывается исходным неочищенным рассолом путем смешения с ним так, чтобы концентрация твердой фазы в полученной суспензии была бы около 25 % Эту суспензию классифицируют на гидроциклоне с возвратом сливного раствора гидроциклона на выпаривание. Поваренную соль, содержащуюся в сгущенной суспензии гидроциклона, вторично промывают исходным неочищенным рассолом, отделяют на центрифуге от раствора и сушат. Отфугованный от соли раствор возвращают на выпаривание.
Полученная изложенным способом пищевая поваренная соль имеет высокое качество, за исключением повышенного содержания кальция, которое для соли Аванскогосолекомбината достигает 0,1 % вместо 0,02 %, допустимых для пищевой поваренной соли «Экстра» по ГОСТ 13830–91.
Недостаток известного способа состоит в том, что для вывода из процесса примесей, поступающих с исходным неочищенным рассолом, приходится сбрасывать часть упаренного раствора в канализацию, загрязняя окружающую среду. При этом сбрасываемый раствор является насыщенным по поваренной соли, что приводит к потере полезного продукта, составляющей 10–15 % от соли, находящейся в исходном рассоле.
Другим недостатком известного способа является недостаточная чистота получаемого готового продукта. Это проявляется в том, что содержание кальция в нем в 5 раз больше, чем требуется по стандарту.
Кроме того, недостатком известного способа является «зависание» соли на стенках отстойника при сгущении упаренной суспензии, содержащей кристаллы поваренной соли и примесей. Отмеченное явление приводит к ненадежной работе отстойника, нарушению режима отстаивания, следствием чего является загрязнение поваренной соли частицами примесей, в частности гипса и мела, вызывающее увеличение кальция в соли. Причина этого состоит в захвате мелких кристаллов примесей сгущенной в отстойнике крупнокристаллической солью, в результате чего такая поваренная соль обладает повышенной способностью к налипанию на стенки отстойника. Поэтому качество товарной соли снижается.
На основании изложенного видно, что применение способа не позволяет избежать сбросов промышленных отходов, загрязняющих окружающую среду и приводящих к потерям целевого продукта, а также не дает возможности получать пищевую поваренную соль высокого качества. Указанные недостатки могут быть устранены при осуществлении следующего изобретения. При этом достигаемым техническим результатом является улучшение качества товарной поваренной соли за счет снижения содержания примесей в ней, а также исключение сбросов промышленных отходов, полная их утилизация и повышение степени использования исходного сырья.
Изобретение представляет собой способ получения поваренной соли из загрязненного примесями сырья, например, из рассола подземного растворения каменной соли, включающий выпаривание этого рассола на выпарной установке с получением суспензии, содержащей 30–40 % кристаллической соли, сгущение упаренной суспензии и промывку кристаллов поваренной соли исходным рассолом с возвратом ответленного раствора на выпаривание, классификацию суспензии в гидроциклоне, вторую промывку кристаллической соли, центрифугирование соли с возвратомфугата на выпаривание и сушку соли.
Способ отличается тем, что классификации в гидроциклоне подвергают упаренную суспензию, которую разбавляют до концентрации кристаллической соли 10–20 %, сливной раствор гидроциклона делят на три части, одну из которых, равную 50–90 % от общего потока раствора направляют на разбавление упаренной суспензии, другую часть, равную 7–25 % от общего потока направляют на выпаривание, из оставшейся третьей части сливного раствора отделяют твердую фазу, а маточным раствором производят вторую промывку кристаллической поваренной соли.
Способ отличается также тем, что 30–90 % маточного раствора выпаривают на отдельной стадии до полного выделения всех солей из раствора с последующим отделением их от раствора и сушкой.
Кроме того, способ отличается тем, что на отдельной стадии выпаривания часть упаренного раствора, составляющую 0,05–0,5 кг на 1 кг выделяемых солей, отделяют от упаренной суспензии и выводят из процесса.
Из приведенного выше краткого обзора следует, что галитовые отходы можно использовать длят получения поваренной соли. Перспективным направлением является также внедрение методов комплексного использования сырья путем извлечения побочных компонентов — магния, брома, использования отходов для получения кормовой и технической соли и других продуктов.
Одной из трудностей переработки галитовых отходов хлорида натрия является переход в NaCl органических добавок, применяемых при проведении основного процесса и являющихся токсичными веществами.
Краткое описание технологии производства технического хлорида натрия из галитовых хвостов
По разработанной технологии получение технического хлорида натрия осуществляются следующим образом.
Галитовый отход со склада поступает в приемный бункер и ленточным дозатором подается в реактор-выщелачиватель, куда одновременно подается насыщенный раствор хлорида натрия в количестве обеспечивающем массовое соотношение в растворе-смесителе Ж:Т = 1:1.
Полученную суспензию разделяют на гидросепараторе от органики, образующихся на поверхности раствора — пленки, мелкой и легковзмучиваемой твердой части, а затем на ленточном вакуум-фильтре. Осадок промывают насыщенным раствором хлорида натрия, приготовленном на основе галитового отхода, которая после промывки возвращается в начальную стадию процесса вышелачивание, т.е в реактор — выщелачиватель.
Промытые кристаллы хлорида натрия сушат, охлаждают и отправляют на склад для погрузки в автотранспорт.
Процесс переработки галитовых отходов на технический хлорид натрия состоит из следующих стадий:
- растворение галитовых отходов в насыщенном растворе хлорида натрия;
- отделение органической части и нерастворимого остатка на гидросепараторе;
- фильтрация пульпы;
- промывка осадка хлорида натрия с насыщенным раствором хлоридом натрия;
- отстаивание суспензии, образующихся после гидросепарирования и ее осветление;
- сушка, охлаждение и погрузка хлорида натрия в автотранспорт.
Преимущества рекомендованной технологии по сравнению с существующими
Основными преимуществами разработанной технологии переработки галитовых отходов по сравнению с существующими являются:
- простота технологической схемы;
- простата изготовления технологического оборудования и его эксплуатации;
- низкие теплоэнергетические затраты;
- высокая степень использования галитового отхода;
- низкая себестоимость готового продукта;
- возврат выщелоченного хлорида калия в основное производство;
- снижение затрат на перевозку галитовых отходов в хвостохранилище;
- экономия горюче-смазочных материалов;
- повышает степень извлечения хлорида калия на 5–7 %;
Осуществление данной технологии позволит кроме получения товарного технического хлорида натрия, ежегодно дополнительно получать из галитовых отходов свыше 3 тыс. т хлорида калия и повысить степень извлечения хлорида калия с 85 до 90–92 %.
Литература:
1. Технология калийных удобрений. Под общей редакцией В. В. Печковского. Издание второе, переработанное. Минск. — Высшая школа. — 1978. –304 с.
2. Фурман А. А. и др. Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности. М.: Химия, 1980. — 272 с.
3. Патент РФ. № 2050322 Давыдов А. В., Забарских Б. Н., Хаустов Н. А. Способ получения хлористого калия. Опубл. 20.12.1995.
4. Патент РФ. № 2157356 Сафрыгин Ю. С., Букша Ю. В.. Осипова Г. В.. Тимофеев В. И., Терентьева Г.И, Поликша А. М., Чистяков А. А.. Коноплев Е. В., Гнип В. А., Махнев В. б., Фролов Н. П., Альжев И. А. Способ получения хлористого калия. Опубл. 10.10.2000.
