Лекция 20. План лекции: 1.Характеристика калийных руд и минералов

План лекции: 1.Характеристика калийных руд и минералов

2. Радиметрическая сепарация

3. Декрепитация (термический метод)

4. Гравитация

Калий и его соединения находят широкое применение в сельском хозяйстве и различных отраслях народного хозяйства – текстильной, стекольной, химической, фармацевтической, целлюлозно-бумажной и др.

Калий – распространенный элемент. Содержание его в литосфере составляет 2,5 % по массе.

В магматических процессах калий, как и натрий, накапливается в

Рис. 9.2. Схема комбинированного обогащения руд Каратау

кислых магмах, из которых кристаллизуются граниты и другие породы.

Калий входит в состав полевых шпатов и слюд. При выветривании горных пород калий частично переходит в воды, но оттуда его быстро захватывают организмы и поглощают глины, поэтому воды рек бедны калием и в океан его поступает намного меньше, чем натрия.

В океане калий поглощается организмами и донными илами (например, входит в состав глауконита). В прошлые геологические эпохи, особенно в пермском периоде, на поздних стадиях испарения морской воды в лагунах после осаждения NaCl кристаллизовались соли калия и магния – карналлит и др.

Рис. 9.3. Схема обогащения фосфоритов Слободско–Которецкого

месторождения

По данным геологической службы США, предполагаемые мировые запасы калийных солей достигают примерно 250 млрд т, но залежи калийных солей в России и Таиланде содержат большое количество карналлита, так что пока непонятно, можно ли эти ресурсы эффективно использовать с экономической точки зрения.

Американские геологи оценивают предполагаемый объем ресурсов калийных солей в США примерно в 6 млрд т, большая часть этих запасов залегает на глубине от 1800 до 3100 м в штатах Монтана и Северная Дакота. Самое большое в мире месторождение калийных солей находится в бассейне Williston в провинции Saskatchewan (Канада). В настоящее время эта страна является и крупнейшим продуцентом калийных солей в мире.

Прогнозные ресурсы калийных солей России оценены в 3,18 млрд т К₂О (4 % мировых) [3]. Ресурсный потенциал их, согласно экспертным оценкам, более чем в пять раз выше, чем в других странах (19 % мировых – второе место после Канады) [1–4].

Подавляющая часть прогнозных ресурсов калийных солей сосредоточена в европейской части России, в районах с хорошо развитой инфраструктурой.

Распределение ресурсов категории Р₁ калийных солей России по субъектам федерации, %, следующее: Волгоградская область – 45, Калининградская – 39, Оренбургская – 16.

Распределение ресурсов категории Р₂ калийных солей России по субъектам федерации, %, следующее: Волгоградская область – 37, Калининградская – 52, Оренбургская – 11.

По разведанным запасам калийных солей, составляющим 36 % мировых, или 3,6 млрд т К₂О, Россия занимает также второе место в мире (после Канады). Государственным балансом учтены запасы по трем месторождениям: Верхнекамскому, Гремячинскому и Непскому.

Около 90 % запасов калийных солей России сосредоточено в уникальном Верхнекамском месторождении (Пермская область).

Прирост запасов за счет геологоразведочных работ в последние годы не компенсирует их погашения при добыче. В 2001 г. он составил 0,6 млн т К₂О, или менее 5 % погашенных запасов. За период с 1990 г. по 2001 г. запасы калийных солей уменьшились почти на 3 %.

Обеспеченность разведанными запасами шести действующих на базе Верхнекамского месторождения рудников составляет от 16 до 54 лет, а всеми разведанными запасами месторождения – более 100 лет даже при максимальном уровне добычи.

Таблица 10.1

Производство и запасы калийных солей в основных странах-продуцентах, тыс. т

Страны	Производство	Запасы калийной руды
2004 г.	2005 г.	разведанные	возможные
США
Канада
Беларусь
Бразилия
Чили
Китай
Германия
Израиль
Иордания
Россия
Испания
Украина
Великобритания
Другие	–	–
Всего

Мировым лидером по добыче калийных солей считается Канада. Уникальный по запасам калийного сырья Саскачеванский бассейн, расположенный в этой стране, уже более 30 лет является главным районом добычи калийных солей в мире. Здесь расположены основные мощности двух крупнейших производителей калийного сырья – PotashCorp(Potash Corporation of Saskatchewan Inc., Канада) и Mosaic (Канада, США).

Калийная соль была и остается редким природным ресурсом. Производство ее сосредоточено в нескольких странах Северной Америки, Европы и Ближнего Востока, а 85 % экономически пригодных к разработке запасов принадлежит Канаде, России и Беларуси. На эти страны приходится более 2/3 мировых производственных мощностей хлористого калия.

Вторым крупнейшим экспортером (25,5 % мирового экспорта) является Белорусская Калийная Компания (БКК), которая была создана двумя предприятиями бывшего СССР – ПО «Беларуськалий» (Беларусь) и ОАО «Уралкалий» (Россия, Пермская область).

По прогнозу International Plant Nutrition Institute (IPNI) (Канада), к 2010 г. потребление калия в мире останется примерно на нынешнем уровне (30–31 млн т в год), однако изменится география его потребителей. Основное потребление калийных солей перемещается из Европы и Северной Америки в Азию и Латинскую Америку. При этом главный рост придется на Китай, Индию и Бразилию: совокупный рост потребления в них составит более 10 млн т. А это значит, что если российские и белорусские калийщики сохранят свое присутствие на этих рынках на нынешнем уровне (примерно 40,1 %), то могут дополнительно экспортитровать 3,5–4 млн т своей продукции.

Мировые цены на калий с 1991 по 2006 гг. возрасли с 50 до 170 дол/т [1–4].

Конечным продуктом переработки являются калийные удобрения, в производстве которых используется около 95 % калийных солей (остальное – в химической промышленности). Доля России в их производстве в мире в последние три года составляла от 14 до 18 %. Производство калийных удобрений осуществляется на фабриках, расположенных непосредственно на Верхнекамском месторождении.

В большинстве почв растворимых соединений калия содержится мало, а культурные растения нуждаются в калийных удобрениях. Поэтому 95 % калийных солей применяются главным образом в сельском хозяйстве в качестве удобрения и только 5 % добываемой соли перерабатывается в едкий калий, поташ и другие соединения, которые, в свою очередь, часто являются сырьем для производства других калийных соединений. Так, едкий калий (КОН) используется в производствах бромистого калия, нитрата калия (KNO₃), цианистого калия (KCN) и перманганата калия (KMnO₄).

Поташ (K₂CO₃) применяется в производствах оптического стекла, жидкого мыла, твердой углекислоты и калиевого хромпика (K₂CrO₄). Разработан также способ кладки бетона в зимнее время с применением поташа.

Хлористый калий используется для производства бертолетовой соли, в производстве хромпика (взамен поташа) и сульфата калия. Сульфат калия является сырьем для производства калиевых квасцов.

Хлористый магний применяется для производства магнезиальных цементов, искусственных мельничных жерновов, ксилолита и фибролита. Хлористый магний используется в текстильной и бумажной промышленности и в качестве дезинфицирующего средства. Для пропитки дерева с целью придания ему огнестойкости.

В виде побочных продуктов химической переработки сильвинита и карналлита получают хлор и его производные, металлический магний, калий и натрий, бром, рубидий и церий, а также технический хлористый натрий, который является сырьем для производства соды и может перерабатываться на пищевую соль.