Анотація до роботи:

Хацевич О.М. Технологія перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 – технологія неорганічних речовин. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2007.

Захищаються результати теоретичних та експериментальних досліджень, виконаних для розроблення технології перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт. В лабораторних умовах досліджено процес конверсії лангбейніту з оборотними солями в каїніт. Вивчено кінетику процесу конверсії лангбейніту з карналітом і карналітовим розчином у каїніт. Визначено оптимальну температуру конверсії, розраховано енергію активації, константи швидкості процесу конверсії за різних температур, тепловий ефект реакції конверсії лангбейніту в каїніт. Вивчено вплив концентрації МgCl₂ і рН хлоридмагнієвого розчину, домішок легкорозчинних солей і глини на ступінь конверсії лангбейніту.

Досліджено поведінку інших важкорозчинних мінералів полімінеральної калійної руди (кізериту, полігаліту) в хлоридмагнієвому розчині. Зроблено порівняння способів перероблення руди конверсією лангбейніту з оборотними солями в каїніт і з водою – в шеніт, показано переваги конверсії лангбейніту в каїніт.

Запропоновано дві технологічні схеми перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт. За першою схемою всю руду подають на конверсію, а за другою – на першій стадії розчиняють легкорозчинні мінерали з одержанням ненасиченого за іонами К⁺, Mg²⁺, SO₄^2- розчину, а нерозчинений залишок, що містить важкорозчинні мінералам, піддають конверсії. Розраховано технологічні і техніко-економічні показники для технології перероблення калійної руди з попереднім розчиненням легкорозчинних мінералів, пораховано матеріальні баланси кожної стадії. Витяг у добриво К⁺ становить 84,7 %, Mg²⁺ – 73,6 %. Розраховано собівартість 1 т калімагнезії, отриманої за запропонованою технологією, що становить 557,06 гривень.

Технологія перероблення полімінеральної калійної руди, яка пропонується в дисертаційній роботі, ґрунтується на використанні конверсії важкорозчинних лангбейніту і кізериту з карналітом та карналітовим розчином у легкорозчинний каїніт. Для розроблення нової технології були виконані теоретичні та експериментальні дослідження, на підставі яких встановлено:

1. Найвищі ступені конверсії лангбейніту (фракції 1-3 мм) в каїніт спостерігаються за температури 313 та 323 К і за 20 діб відповідно дорівнюють 89,68 та 93,03 %, що підтверджено також результатами рентгенофазового аналізу, за якими не виявлено лангбейніту в зразках конвертованої в каїніт руди.

2. На підставі експериментальних досліджень і аналізу кінетики процесу конверсії лангбейніту в каїніт розрахована енергія активації для діапазону температур 273…313 К, яка дорівнює 30,28 кДж/моль, що свідчить про перебіг процесу в перехідній області, тобто на швидкість конверсії в цьому температурному діапазоні мають вплив як дифузія, так і хімічна реакція.

3. Розрахований тепловий ефект реакції конверсії лангбейніту в каїніт, який дорівнює 55,08 кДж/моль і підтверджує екзотермічність процесу.

4. Підвищення рН карналітового розчину до 7,5 і концентрації MgCl₂ в хлоридмагнієвому розчині понад 30 % сприяє підвищенню ступеня конверсії лангбейніту в каїніт, а домішки легкорозчинних солей (MgSO₄, KCl) і глини, навпаки, знижують ступінь конверсії лангбейніту.

5. Підвищення ступеня конверсії лангбейніту та швидкості процесу досягається подрібненням руди до розміру частинок, меншого як 0,5 мм.

6. Під час конверсії лангбейнітовмісної руди разом з лангбейнітом частково конвертує в каїніт і кізерит, а полігаліт – практично не піддається конверсії.

7. Спосіб перероблення полімінеральної калійної руди із конверсією лангбейніту в каїніт має суттєві переваги над переведенням лангбейніту в шеніт, тому що відбувається швидше і повніше, а концентрація К⁺ в розчині після розчинення такої руди значно вища.

8. Зразки руди, лангбейніт якої конвертовано в каїніт, мають меншу міцність, порівняно з шенітизованою рудою, тому при переробленні руди, конвертованої в каїніт, витрати на перемішування зменшуються. Збільшення надлишку карналітового розчину до 4–7 % від маси суміші зумовлює зменшення її злежування.

9. Запропоновані технологічні схеми перероблення полімінеральної калійної руди з конверсією важкорозчинних мінералів у каїніт відрізняються тим, що за першою схемою всю руду подають на конверсію, а за другою – на першій стадії розчиняють легкорозчинні мінерали з одержанням ненасиченого за іонами К⁺, Mg²⁺, SO₄^2- розчину, а нерозчинений залишок конвертують. У другій технологічній схемі усувається зниження ступеня конверсії лангбейніту в присутності легкорозчинних мінералів і домішок глини, але вона важча для реалізації в промислових умовах.

10. Розраховано технологічні і техніко-економічні показники для схеми перероблення полімінеральної калійної руди з попереднім розчиненням легкорозчинних мінералів, пораховано матеріальні баланси кожної стадії. Витяг у добриво К⁺ дорівнює 84,7 %, а Mg²⁺ – 73,6 %. Витратні норми сировини і енергоресурсів на 1 т калімагнезії становлять: руда – 3,28 т, природний газ – 32,6 м³, пара – 0,898 Гкал. Cобівартість 1 тонни калімагнезії, отриманої за новою технологією, дорівнює 557,06 гривень.