Технология производства и потребительские свойства калийных удобрений

Производимые калийные удобрения принято делить на две группы – хлоридные и бесхлоридные. Ассортимент калийных удобрений включает около десяти наименований. Доля отдельных видов в общей массе калийных удобрений из года в год менялась. В настоящее время основным калийным удобрением является хлорид калия. Его доля за последние пять лет несколько снизилась (в 1995г. – 83,3%) в виду того, что в это время резко увеличилось производство бесхлоридных и комплексных удобрений, содержащих калий.

Сырьём для получения калийных удобрений служат различные природные минералы: сильвин (КСl), сильвинит (КСl +NaCl), карналлит (КСl *MgCl₂*6H₂O), каинит (КСl*MgSO₄*3 H₂O), шенит (K₂SO₄*MgSO₄*6 H₂O), нефелиновый концентрат ((KNa)₂*Al₂O₃*2SiO₂), лангбейнит (K₂SO₄*2 MgSO₄) и другие. Важнейшими месторождениями калийных руд являются Старобинское, Верхнекамское и Прикарпатское. Сильвинит Верхнекамского месторождения содкржит в среднем 25,5 % КСl, 68,3% NaCl и 2.3 % нерастворимых глинистых веществ, сильвинит Старобинского месторождения содержит около 22,2 % КСl, 67,8% NaCl, 6.7 % нерастворимого в воде остатка и 1,4 % MgCl_2.

Менее мощные месторождение Прикарпатья имеют сложный состав и включают главным образом каинитовые и ленгбейнито-каинитовые породы.

Природные сильвинитовые руды, содержащие 22-25% K₂O, не могут использоваться как эффективное удобрение. Для повышения содержания полезного компонента руды обогащают. Основными способами обогащения сильвинитовых руд являются химический (галургический) и механический (флотационный). Оба способа направлены на разделение хлоридов калия и натрия, входящих в состав сильвинита. Химический или галургический способ основан на различном характере изменения растворимости хлоридов калия и натрия в воде с повышением температуры. Если растворимость хлорида натрия в воде при повышении температуры раствора от 0 до 100⁰С практически не меняется, то хлорид калия в этом интервале температур почти в два раза увеличивает свою растворимость. В результате этого, если насыщенный при комнатной температуре раствор сильвинита нагреть до 100⁰С и поместить в него сухой сильвинит, то из сильвинита в раствор перейдет только хлорид калия, тогда как хлорид натрия останется в виде осадка. Отделяя горячий раствор от осадка и охлаждая до комнатной температуры, получают кристаллы хлорида калия, которые можно использовать как удобрение. Технологическая схема переработки сильвинитных руд этим методом включает следующие операции:

1. измельчение сильвинита;

2. обработка измельчённого сильвинита горячим раствором хлоридов калия и натрия с концентрацией, соответствующей насыщенному раствору сильвинита при комнатной температуре (маточный раствор);

3. отделение горячего раствора щёлока от осадка;

4. охлаждение щёлока до комнатной температуры;

5. отделение кристаллов хлорида калия от маточного раствора, направляемого после подогревания на обработку (выщелачивание) новых порций сильвинита;

6. сушка и упаковка хлорида калия.

Блок-схема производства хлористого калия представлена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Блок-схема технологического процесса производства хлористого капия галургическим способом:

1)измельчение сильвинита 2) обработка сельвинита маточным раствором

3) отделение щелока от осадка NaCl

4) охлаждение щелока 5) выделение кристаллов хлорида калия

6) сушка хлорида калия

Поскольку метод выщелачивания связан с расходом большого количества энергии и интенсивной коррозией аппаратуры, находящейся в контакте с горячими солевыми растворами, был разработан и внедрён в практику другой, более совершенный способ разделения сильвинита – механический или флотационный. Флотационный способ основан на различной способности кристаллов хлоридов смачиваться жидкостями. Например, хлорид натрия лучше, чем хлорид калия, смачивается насыщенным при комнатной температуре раствором сильвинита. Если сильвинит измельчить так, чтобы в порошке присутствовали только отдельные кристаллики хлоридов калия и натрия, поместить их в насыщенный раствор сильвинита и через образовавшуюся пульпу пропускать воздух в виде мелких пузырьков, то частички хлорида калия (с несмачиваемой поверхностью) прилипнут к пузырькам воздуха и поднимутся наверх, а кристаллики хлорида натрия (со смачиваемой поверхностью) осядут на дно. Для эффективного проведения процесса разделения сильвинита в пульпу добавляют флотореагенты, в присутствии которых смачиваемость хлорида калия уменьшается, а хлорида натрия увеличивается. Удаляя с поверхности раствора образующуюся пену, удаётся разделить руду на концентрат и пустую породу (флотационные хвосты). Высушивая сгущенный концентрат, получают товарный хлористый калий.

Хлористый калий представляет собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. При 0⁰С в 100 г воды можно растворить 28 г КСl, а при 100⁰С – 56 г. Теоретическое содержание K₂O в химически чистом КСl составляет 63,1%. Товарный хлористый калий, как правило, загрязнён глинистыми веществами, придающими удобрению различные оттенки от серого до красно-бурого.

Технические требования, предъявляемые к хлористому калию в соответствии с ГОСТ 4568-95 приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 – Физико-химический свойства хлористого калия в соответствии с ГОСТ 4568-95

Наименование показателя	Норма для марки
гранулированный	мелкий
	1-й сорт	2-й сорт	1-й сорт	2-й сорт
1. Внешний вид	Спрессованные гранулы неправильной формы серовато-белого или различных оттенков красно-бурого цвета иди крупные кристаллы серовато-белого цвета	мелкие кристаллы серовато-белого цвета или мелкие зерна различных оттенков красно-бурого цвета
2. Массовая доля калия в пересчете на K2O, %, не менее
3. Массовая доля воды, %, не более	0,5	0,5	1,0	1,0
4. Грунометрический состав (массовая доля фракция), % св. 6 мм от 1 до 4 мм, не более менее 1 мм, не более			не нормируется то же
5. Динамическая прочность (массовая доля неразрешенных гранул), % не менее			Не нормируется
Рассыпчатость

Хлористый калий пожаро-и взрывобезопасен, малотоксичен, может быть эффективно использован практически на любых почвах под любые культуры. Поскольку хлористый калий является физиологически кислым удобрением, его внесение на кислых почвах следует сочетать с известкованием и применением физиологически щелочных удобрений.