СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ СУЛЬФАТНОГО КАЛІЙНО-КАЛЬЦІЄВОГО ДОБРИВА

Спосіб одержання сульфатного калійно-кальцієвого добрива, який включає змішування розчину калійно-натрієвих солей із натрію сульфатом, калію хлоридом, гіпсом, перемішування суспензії, фільтрування осаду, його сушіння з одержанням продукту, який відрізняється тим, що перемішування суспензії здійснюють за температури 15-35 °С, протягом 120-240 хвилин, після перемішування відстоюють суспензію протягом 10-30 хвилин для осідання кристалів натрію хлориду і декантують дрібнодисперсну суспензію перед її фільтруванням.

Винахід належить до хімічної галузі промисловості, зокрема стосується технології одержання сульфатних калійно-магнієвих добрив, і може знайти застосування у виробництві сульфатних калійних і калійно-кальцієвих добрив на базі природної сировини хлоридно-сульфатного типу, гіпсу і інших матеріалів. Відомий спосіб одержання сульфатних калійно-магнієвих добрив із полімінеральної калійно-магнієвої сировини, який включає її розчинення з одержанням насиченого розчину, його взаємодію з гіпсом, фільтрування осаду і сушіння продукту (див., напр., книгу авторів: Г.П. Алексанлров, В.М. Дудник, В.І. Кітик, Г.Д. Суржок. Калушит - нове калійне добриво. Київ, АН УРСР - 1962, с. 48-82), який за сукупністю ознак є близьким до заявлюваного способу. Спільними ознаками аналога і способу, який заявляється, є взаємодія гіпсу і розчину, що містить калій і сульфати з одержанням подвійної калійно-кальцієвої солі - сингеніту. Недоліком цього способу є низький вихід сульфатного добрива, необхідність виведення із процесу натрію хлориду шляхом випарювання частини розчинів, а також високі затрати енергоносіїв на нагрівання та охолодження розчинів. Найбільш близьким за технічною суттю до способу, який заявляється, є спосіб одержання добрива сульфату калію, який включає обробку калію хлориду і натрію сульфату водою або маточним розчином, добавлення до реагуючої суміші кальцію сульфату, перемішування суспензії і фільтрування утвореного осаду (див., напр., заявку Японії № 57-123880, кл. CO5D 1/00. Опубл. 2.08.1983 - Р.Ж. Хімія, 19 Л. № 20Л132 П - Прототип. Недоліком цього способу є необхідність нагрівання розчинів для проведення реакції за температури 50-80 °C, виведення із процесу і випарювання частини розчину для уникнення нагромадження натрію хлориду, що призводить до втрат калію і сульфатів. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу одержання сульфатного калійно-кальцієвого добрива шляхом змішування розчину калійно-натрієвих солей із натрію сульфатом, калію хлоридом, гіпсом, перемішування суспензії, фільтрування осаду, його сушіння з одержанням продукту, який відрізняється тим, що перемішування суспензії здійснюють за температури 15-35 °C, після перемішування відстоюють суспензію протягом 10-30 хв для осідання кристалів натрію хлориду і декантують дрібнодисперсну суспензію перед її фільтруванням, а перемішування суспензії після добавлення гіпсу здійснюють протягом 120-240 хв. Оцінкою ефективності способу є залишкова концентрація домішок хлору у продукті, яка зумовлена повнотою конверсії калію хлориду у продукт. Суттєвими ознаками винаходу, що забезпечують досягнення технічної задачі, є технологія, яка включає змішування розчину калійно-натрієвих солей із натрію сульфатом, калію хлоридом, гіпсом, перемішування суспензії, фільтрування осаду, його сушіння з одержанням продукту і відрізняється тим, що перемішування суспензії здійснюють за температури 15-35 °C, після перемішування відстоюють суспензію протягом 10-30 хв для осідання кристалів натрію хлориду і декантують дрібнодисперсну суспензію перед її фільтруванням, а перемішування суспензії після добавлення гіпсу здійснюють протягом 120-240 хв. Ознаками цього способу, що співпадають із суттєвими ознаками відомого способу, є добавлення гіпсу у реагуючу суміш, що містить розчин, калію хлорид, натрію сульфат, перемішування суспензії, її фільтрування і сушіння продукту. Відмінними ознаками винаходу, що заявляється, від прототипу є ті, що суспензію після добавлення гіпсу перемішують за температури 15-35 °C, після перемішування її відстоюють протягом 10-30 хвилин для осідання кристалів натрію хлориду, декантують дрібнодисперсну суспензію перед її фільтруванням, а перемішування суспензії після добавлення гіпсу здійснюють протягом 120-240 хв. Ознаками, достатніми у всіх випадках, на які поширюється обсяг правової охорони, є те, що перемішування суспензії здійснюють за температури 15-35 °C, після перемішування відстоюють суспензію протягом 10-30 хв для осідання кристалів натрію хлориду і декантують дрібнодисперсну суспензію перед її фільтруванням. Ознаками, що характеризують винахід у конкретних формах виконання, є ті, що перемішування суспензії після добавлення гіпсу здійснюють протягом 120-240 хв. У результаті реакції конверсії утворюються дрібні кристали малорозчинного калійно-кальцієвого добрива і крупніші кристали натрію хлориду. Відділення кристалів натрію хлориду із реакційної суспензії дозволяє повністю повертати фільтрат після відділення продукту на стадію змішування реагентів і уникнути процесу випарювання частини розчину, що спрощує спосіб і дозволяє збільшити вихід продукту. Зворотний розчин після фільтрування продукту містить калію сульфат і хлорид, які сприяють реакції утворення і кристалізації продукту і збільшенню ступеня використання цінних компонентів сировини. Як гіпс може служити помелений гіпс природний, після хімічних реакцій, у якому частинки утворюються дрібнодисперсні і забезпечують швидке протікання реакції синтезу калійно-кальцієвого добрива. Вплив на процес температури наведений у таблиці 1. Як видно із наведених даних, перемішування суспензії за температури менше за 15 °C призводить до підвищення вмісту хлору у продукті за рахунок неповного реагування калію хлориду, а збільшення її вище 35 °C на вміст хлору у продукті практично не впливає. Вплив на процес тривалості відстоювання суспензії для відділення кристалів натрію хлориду наведений у таблиці 2 Таблиця 1ПоказникиПрототип заявка Японії № 57-123880Спосіб, який заявляєтьсяТемпература, °C50-801015253545Вміст хлору у добриві, %9,712,379,588,026,376,20 Таблиця 2ПоказникиПрототип заявка Японії № 57-123880Спосіб, який заявляєтьсяТривалість відстоювання суспензії, хв510203040Вміст хлору у добриві, %9,711,649,027,336,295,83 Із наведених даних видно, що тривалість відстоювання суспензії менше 10 хв призводить до зростання вмісту хлору у продукті за рахунок недостатнього осідання кристалів натрій хлориду і перехід його у продукт, a збільшення тривалості більше 30 хв на вміст хлору у продукті практично не впливає. Вплив на процес тривалості перемішування суспензії наведений у таблиці 3. Таблиця 3ПоказникиПрототип заявка Японії № 57-123880Спосіб, який заявляєтьсяТемпература, °C60120180240300Вміст хлору у добриві, %9,712,059,756,946,156,06 Із наведених даних видно, що тривалість перемішування суспензії менше 120 хв призводить до зростання вмісту хлору у продукті за рахунок недостатнього реагування кристалів натрію хлориду і перехід його у продукт, а збільшення тривалості більше 240 хвилин на вміст хлору у продукті практично не впливає через повне реагування кристалів калію хлориду. Спосіб здійснюють у такій послідовності. Змішують приготовлений штучно або оборотний розчин калійно-магнієвих солей із натрію сульфатом, калію хлоридом, після їх розчинення добавляють гіпс, перемішують суспензію за температури 15-35 °C, протягом 120-240 хв, відстоюють суспензію протягом 10-30 хв для осідання крупних кристалів натрію хлориду, дрібнодисперсну суспензію декантують, фільтрують, фільтрат повертають на змішування, а осад сушать з одержанням сульфатного калійно-кальцієвого добрива. Приклади здійснення способу Приклад 1. У реактор заливали 500 мл розчину густиною 1284 кг/м3 і складу, мас. %: 2,25 K+; 2,32 Мg2+; 0,14 Са2+; 5,56 Nа2+; 12,10 Сl-; 7,48 SO42-; 70,15 Н2О. За температури 15 °C і постійному перемішуванні добавили 50 г KСl, 107,1 г натрію сульфату 10-водного і 58 г гіпсу природного і помеленого до розміру меншого 0,5 мм. Суспензію перемішували 240 хв, після чого її відстояли протягом 10 хв, декантували дрібнодисперсну суспензію і фільтрували. Отримали 198 г осаду складу, мас. %: K+ 10,68: Мg2+ 0,02: Са2+ 4,87: Nа+ 3,16: Сl -3,35: SO42-26,48: Н2О 51,54 і фільтрат, який повертається на змішування. Осад висушили за температури 150 °C. Отримали 104,2 г продукту із вмістом K+ 20,30 (K2О 24,44 %); Са2+ 9,26 %; Сl- 6,37 %; SO42- 50,17 % (16,72 % S); H2O 8,00 %. Витяжка калію із KCl у продукт становив 80,7 %. Приклад 2. Взяли 500 мл розчину із прикладу/50 г KСl флотаційного, 108 г мірабіліту природного i 87 г фосфогіпсу. Перемішували суспензію 120 хв за температури 15 °C, після чого її відстояли протягом 30 хв, декантували дрібнодисперсну суспензію і фільтрували. Одержали 246,8 г вологого осаду складу, мас. %: K+ 8,73; Mg2+ 1,03; Са2+ 6,00; Nа2+ 1,12; Сl- 5,24; SO42- 24,41; Н2О 53,47. Осад висушили за температури 150 °C. Отримали 121,6 г продукту із вмістом K+ 17,74 (K2О 21,35 %); Са2+ 12,19 %; Сl- 9,22 %; SO42- 49,59 % (16,53 % S); Н2О 7,83 %. Витяжка калію у добриво 81,8 %. Приклад 3. Взяли 500 мл розчину із прикладу 1, 50 г KСl флотаційного, 108 г мірабіліту природного i 58 г розмеленого до розміру меншого 0,5 мм гіпсу природного. Перемішували суспензію 120 хв за температури 15 °C, після чого її відстояли протягом 20 хв, декантували др1бнодисперсну суспензію i фільтрували. Одержали 284 г вологого осаду складу, мас. %: K+ 7,77; Мg2+ 1,18:; Са2+ 6,00; Nа+ 0,81; СI- 4,63; SO42- 24,01; Н2О 55,60. Осад висушили за температури 150 °C. Отримали 137,0 г продукту із вмістом K+ 16,01 (K2О 19,36 %); Са2+ 12,42 %; Сl- 9,58 %; SO42- 49,69 % (16,56 % S); Н2О 8,11 %. Витяжка калію в продукт 84,1 %. Приклад 4. Взяли 500 мл розчину із прикладу 1, 50 г KСl флотаційного, 108 г мірабіліту природного i 58 г розмеленого до розміру меншого 0,5 мм гіпсу природного. Перемішували суспензію 240 хв за температури 25 °C, після чого її відстояли протягом 20 хв, декантували дрібнодисперсну суспензію і фільтрували. Одержали 288 г вологого осаду складу, мас. %: K+ 7,23; Мg2+ 0,39; Са2+ 4,93; Nа+ 1,63; Сl- 3,37; SO42- 21,08; H2O 61,37. Осад висушили за температури 150 °C. Отримали 121,0 г продукту із вмістом K+ 17,21 (K2О 20,72 %); Са2+ 11,73 %; Сl- 8,02 %; SO42- 51,88 95 (17,29 % S); Н2О 8,06 %. Витяжка калію в продукт 79,4 %. Приклад 5. Взяли 500 мл розчину густиною 1242 кг/м3 і складу, мас. %: 2,68 K+; 1,52 Мg2+; 0,03 Са2+; 6,01 Nа+; 11,75 Сl-; 6,00 SO42-; 72,01 Н2О, добавили 50 г KСl флотаційного, 108 г мірабіліту природного i 58 г розмеленого до розміру меншого 0,5 мм гіпсу природного. Перемішували суспензію 180 хв за температури 35 °C, після чого її відстояли протягом 30 хв, декантували дрібнодисперсну суспензію і фільтрували під тиском 3 атм. Одержали 135 г вологого осаду складу, мас. %: K+ 16,04; Мg2+ 0,05; Са2+ 6,20; Nа+ 2,99; Сl- 4,38; SO42- 34,87; H2O 35,47. Осад висушили 3a температури 150 °C. Отримали 94,6 г продукту із вмістом K+ 22,88 (K2O 27,55 %); Са2+ 8,84 %; Сl- 6,25 %; SO42- 49,75 % (16,58 % S); Н2О 7,94 %. Витяжка калію в продукт 82,6 %.