Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Исследование процесса конверсии сульфата калия из хлорида калия Тюбегатанского месторождения и мирабилита Тумрукского месторождения

Химическая технология и промышленность
21.10.2017
473
Поделиться
Библиографическое описание
Рахматов, Х. Б. Исследование процесса конверсии сульфата калия из хлорида калия Тюбегатанского месторождения и мирабилита Тумрукского месторождения / Х. Б. Рахматов, Н. Н. Султонов, Ф. Э. Буронов. — Текст : непосредственный // Техника. Технологии. Инженерия. — 2018. — № 1 (7). — С. 35-39. — URL: https://moluch.ru/th/8/archive/76/2753/.


Для экспериментов использовали хлорид калия ДЗКУ, полученный флотационным методом из Тюбегатанского месторождения, следующего химического состава, масс. %: KCI — 98,23, NaCI — 0,77, Н2О — 1,0 и очищенный мирабилит Темрюкского месторождения следующего химического состава, масс. %: Na2SO4 45,55, Н2О — 54,45.

Опыты по конверсии сульфата калия проводили на лабораторной установке, состоящей из стеклянного кварцевого реактора с мешалкой и электрическим подогревом. Температуру конверсии в реакторе поддерживали с помощью контактного термометра ТК-300 с точностью ±1 °С. Скорость вращения и температура непрерывно регулировались.

Конверсию получения сульфата калия проводили в две стадии: I — превращение мирабилита, хлорида калия в глазерит и маточный раствор глазерита. II — взаимодействие получающегося в стадии I глазерита с KCI и водой с образованием сульфата калия.

Маточный раствор после первой стадии подвергали упариванию с целью извлечение из маточного раствора хлорида натрия [1].

На первой стадии конверсии взаимодействует мирабилит и хлорид калия с маточным раствором с образованием глазерита. Оптимальное время конверсии составляет 1 час. Температура первой стадии 50–60 °С. Результаты исследования показали, что при 50–60 °С входящая в состав мирабилита вода отделится, и мирабилит растворяется в виде ионов Na+ // SO42-– H2O.

Рис.1. Влияние Ж: Т на плотность (г/см3) суспензии глазерита

Рис. 2. Влияние Ж: Т на вязкость (мПа·с) суспензии глазерита

Таблица 1

Влияние Ж: Тна плотность (г/см3) суспензии глазерита

Ж: Т

Температура, °С

20

40

60

80

0,6: 1

1,403

1,364

1,320

1,274

0,8: 1

1,316

1,277

1,238

1,194

1,0: 1

1,233

1,194

1,162

1,124

1,2: 1

1,160

1,122

1,087

1,056

1,4: 1

1,094

1,056

1,024

0,998

Таблица 2

Влияние Ж: Тна вязкость (мПа·с) суспензии глазерита

Ж: Т

Температура, °С

20

40

60

80

0,6: 1

2,924

2,564

2,196

1,828

0,8: 1

2,510

2,168

1,830

1,489

1,0: 1

2,100

1,772

1,460

1,142

1,2: 1

1,686

1,385

1,104

0,811

1,4: 1

1,280

1,020

0,767

0,500

В расчетах вводимой на первой стадии воды нужно учитывать входящую в состав мирабилита H2O. Это нужно для того, чтобы после конверсии получит насыщенный маточный раствор. Излишки воды приводят к ненасыщенности маточника и дополнительной расход тепловой энергии для упаривания.

Рис. 3. Влияние Ж: Т на плотность (г/см3) суспензии сульфата калия

После конверсии 60 минут при температуре 50–60 °С образовывается глазерит с химической формулой Na2SO4·3K2SO4. Глазерит образовался в виде белого порошка. Полученный глазерит извлекали с помощью фильтрации. Фильтрацию проводили в колбе Бунзена с помощью бумажного фильтра. Фильтруемость очень хорошая. Полученный после фильтрации глазерит сушили в сушильном шкафе.

Рис. 4. Влияние Ж: Т на вязкость (мПа·с) суспензии сульфата калия

Таблица 3

Влияние Ж: Тконверсии на плотность суспензии

Ж: Т

Температура, °С

20

40

60

80

0,6: 1

1,444

1,409

1,372

1,340

0,8: 1

1,408

1,374

1,340

1,308

1,0: 1

1,374

1,342

1,308

1,277

1,2: 1

1,340

1,310

1,278

1,246

1,4: 1

1,307

1,276

1,244

1,212

1,5: 1

1,273

1,241

1,208

1,174

Маточный раствор после первой стадии упаривали с целью извлечение из маточника NaCI. В начале первой стадии при добавлении компонентов нужно рассчитать количество маточника, чтобы после фильтрации получали насыщений раствор с хлоридом натрия. Кроме того, трудно установит степень упаривания ненасыщенного маточного раствора. Это нужно, чтобы при упаривании извлечь максимальное количество чистого хлорида натрия и получить насыщенный маточный раствор глазерита. Степень упаривания маточного раствора после извлечения глазерита 29–42 % содержащейся воды.

Таблица 4

Влияние Ж: Тконверсии на вязкость суспензии

Ж: Т

Температура, °С

20

40

60

80

0,6: 1

2,037

1,774

1,510

1,240

0,8: 1

1,922

1,645

1,388

1,118

1,0: 1

1,819

1,547

1,277

1,000

1,2: 1

1,716

1,440

1,162

0,880

1,4: 1

1,620

1,337

1,061

0,758

1,5: 1

1,523

1,250

0,959

0,642

Выбрана оптимальная температура 100 °С, при атмосферном давлении испарение воды в процентах должно составлять чуть ниже 39 %, чтобы получать чистый кристаллизат NaCI. Фильтрация должно проводиться при высокой температуре. Горячий раствор от испарения насыщен только NaCI, однако не KCI и не глазеритом. При охлаждении этого раствора достигается последовательное насыщение глазеритом и хлоридом калия. При охлаждении до температуры ниже 40 °С образуется суспензия из KCI, глазерита и незначительных количеств NaCI. Раствор насыщается глазеритом, KCI и NaCI, таким образом, имеет фактически такое же молярное соотношение, как и маточный раствор глазерита из стадии конверсии. Суспензию таким образом можно подавать в стадию конверсии.

Упаривание проводили при атмосферном давлении. Время упаривания при 100 °С составило 16 минут после кипения воды (35–39 %). Дальнейшее упаривание маточного раствора приводит к осаждению сульфатов, в особенности глазерита.

Во второй стадии взаимодействует полученный в технологической стадии I глазерит с хлоридом калия и водой, с образованием сульфата калия. Результаты исследования показывают, что оптимальная продолжительность конверсии составляет 30 минут. Температура второй стадии 25 °С.

Литература:

  1. Самадий М.; Мирзакулов, Х. Ч.; Кучаров Б.; Джураева С. Технология получения сульфата калия конверсионным методом из мирабилита Темрюкского месторождения и хлорида калия Тюбегатанского месторождения. // Аналитик кимё фанининг долзарб муаммолари — 2010: III Республиканская научно-техническая конференция. ‑31–23 апреля 2010. — Термиз, — 2010. — С. 227–228.
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью

Молодой учёный