RU2105727C1

RU2105727C1 - Method of clarifying salt solutions emerging under silvinite ore processing

Info

Publication number: RU2105727C1
Application number: RU93057799A
Authority: RU
Inventors: Ю.Н. Савватин; Ю.И. Гержберг; Н.К. Андреева
Original assignee: Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт галургии"
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1998-02-27

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: when processing silvinite ores into potassium chloride, in order to reduce flocculant (polyacrylamide) consumption, solution to be clarified is preliminarily supplemented with one of the following reagents: sodium or potassium hydroxide, carbonate and sulfate, or with substances containing calcium oxide in amount 30 to 1000 g per 1 cu.m of solution. The latter substances are added in dry state or as aqueous suspension and other reagents as saturated solutions. EFFECT: reduced process cost. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии переработки сильвинитов на хлористый калий флотационным и методом растворения кристаллизации. Может быть использовано на калийных предприятиях в процессе осветления солевых растворов от взвешенных частиц нерастворимого глинистого вещества. The invention relates to a technology for processing sylvinites to potassium chloride by flotation and crystallization dissolution method. It can be used in potash enterprises in the process of clarification of saline solutions from suspended particles of insoluble clay material.

Известен способ, позволяющий усилить активность и снизить расход полиакриламида, который предусматривает перед вводом полиакриламида добавление в осветляемую среду электролитов (Запольский А. К. Баран А.А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды, Л.Химия, 1987, с.136). Этот способ применяется для осветления слабоминерализованных сред воды, стоков. Использование этого способа для осветления солевых растворов не позволит снизить расход полиакриламида, так как растворы уже на 100% насыщены наиболее сильными электролитами (NaCl, KCl) и все возможности усиления активности полиакриламида уже исчерпаны. There is a method that allows you to increase activity and reduce the consumption of polyacrylamide, which involves adding electrolytes to the clarified medium before introducing polyacrylamide (Zapolsky A.K. Baran A.A. Coagulants and flocculants in water purification processes, L. Chemistry, 1987, p.136) . This method is used to clarify weakly saline environments of water, effluents. Using this method to clarify saline solutions will not allow to reduce the consumption of polyacrylamide, since the solutions are already 100% saturated with the strongest electrolytes (NaCl, KCl) and all the possibilities for enhancing the activity of polyacrylamide have already been exhausted.

Известен способ, предусматривающий добавки в осветляемую среду вначале неорганического коакулянта, а затем флокулянта полиакриламида (Запольский А. К. Баран А. А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.Химия, 1987, с. 150). Этот способ применяется для осветления от взвешенных частиц также слабоминерализованных сред воды и стоков. В способе используется известные коагулянты: сульфаты и хлориды алюминия и железа, а также алюминиевые квасцы. There is a method involving additives in the clarified medium, first an inorganic coaculant, and then a polyacrylamide flocculant (A. Zapolsky, A. A. Baran. Coagulants and flocculants in water purification processes. L. Chemistry, 1987, p. 150). This method is used for clarification from suspended particles of also low mineralized water and effluent media. The method uses known coagulants: sulfates and chlorides of aluminum and iron, as well as aluminum alum.

Внесенный в осветляемую среду коагулянт гидролизуется с образованием гидроксидов Al(OH)₃ и Fe(OH)₃. Последние сорбируются на частицах взвешенного вещества, диспергированного в осветляемой среде, в результате чего частицы соединяются между собой посредством цепочек гидроксида с образованием агрегатов. Последующая добавка полиакриламида приводит к объединению и уплотнению агрегатов, т.е. к образованию тяжелых флокул. Последние осаждаются, и в результате происходит осветление среды.The coagulant introduced into the clarified medium is hydrolyzed to form Al (OH) ₃ and Fe (OH) ₃ hydroxides. The latter are sorbed on particles of a suspended substance dispersed in a clarified medium, as a result of which the particles are interconnected by chains of hydroxide with the formation of aggregates. Subsequent addition of polyacrylamide leads to the aggregation and compaction of the aggregates, i.e. to the formation of severe flocs. The latter precipitate, and as a result, the medium is clarified.

Как уже отмечалось, этот способ осветления применим к слабоминерализованным средам, например природным водам. При осветлении солевых растворов, насыщенных хлоридами калия и натрия, внесенный коагулянт или не растворяется высаливается, или не гидролизуется. При отсутствии продуктов гидролиза гидроксидов алюминия или железа вышеизложенный механизм не работает. По этой причине для осветления солевых растворов, образующихся при переработке сильвинтов и содержащих глинистые шламы, используется один полиакриламид. As already noted, this clarification method is applicable to slightly mineralized environments, such as natural waters. When clarifying saline solutions saturated with potassium and sodium chlorides, the introduced coagulant either does not dissolve, salted out, or does not hydrolyze. In the absence of products of hydrolysis of aluminum or iron hydroxides, the above mechanism does not work. For this reason, one polyacrylamide is used to clarify the saline solutions formed during the processing of sylvintes and containing clay sludges.

Наиболее близким к предлагаемому является способ осветления солевых растворов, образующихся в процессе переработки сильвинитовой руды, включающий добавку в растворы, содержащие глинистые шламы, флокулянта полиакриламида прототип (Позин М.Е. Технология минеральных солей. Т. 1. М. Химия 1970, с. 156). При воздействии полиакриламида частицы глинистого шлама агрегируются во флокулы, которые быстро осаждаются и сгущаются. Полученный осадок в виде шламовой пульпы сбрасывается, а осветленный раствор направляется в процесс переработки сильвинита. Однако этот способ требует большого расхода дорогостоящего реагента полиакриламида и соответственно удорожает производство. Closest to the proposed method is the clarification of salt solutions formed during the processing of sylvinite ore, including the addition of polyacrylamide flocculant prototype to solutions containing clay sludge (M. Pozin. Mineral salt technology. T. 1. M. Chemistry 1970, p. 156). When exposed to polyacrylamide, clay mud particles aggregate into flocs, which rapidly precipitate and thicken. The resulting precipitate in the form of slurry pulp is discharged, and the clarified solution is sent to the processing of sylvinite. However, this method requires a large consumption of expensive reagent polyacrylamide and, accordingly, increases the cost of production.

Задача предлагаемого изобретения снижение расхода полиакриламида без снижения скорости осветления растворов. The objective of the invention is to reduce the consumption of polyacrylamide without reducing the speed of clarification of solutions.

Указанная задача решается тем, что в способе осветления солевых растворов, образующихся в процессе переработки сильвинитовой руды, включающем добавку в растворы, содержащие взвешенные глинистые шламы, флокулянта полиакриламида, перед введением полиакриламида в осветляемый раствор вводят в качестве коагулянта один из реагентов: гидроксид, карбонат, сульфат натрия или калия, или вещество, содержащее оксид кальция, в количестве 30-1000 г реагента на 1 м³ осветляемого раствора. При этом вещества, содержащие оксид кальция, вводят в виде сухого вещества или водной суспензии, остальные реагенты в виде насыщенных растворов.This problem is solved by the fact that in the method of clarification of salt solutions formed during the processing of sylvinite ore, including the addition of polyacrylamide flocculant to solutions containing suspended clay sludge, one of the reagents is introduced as a coagulant before polyacrylamide is introduced into the clarified solution: hydroxide, carbonate, sodium or potassium sulfate, or a substance containing calcium oxide, in an amount of 30-1000 g of reagent per 1 m ^{3 of} clarified solution. In this case, substances containing calcium oxide are introduced in the form of a dry substance or an aqueous suspension, the remaining reagents in the form of saturated solutions.

Сущность способа заключается в том, что сильвинит, помимо основных компонентов KCl и NaCl, содержит по 0,2-0,4% MgCl₂ и CaCl₂. Поэтому при переработке сильвинита с использованием оборотных растворов и воды в равновесных солевых растворах всегда содержится по 0,2-0,6% MgCl₂ и CaCl₂. Добавление в осветляемые солевые растворы указанных реагентов приводит к реакции взаимодействия реагентов с находящимся в растворе MgCl₂ или CaCl₂ с образованием труднорастворимых соединений. Гидроксиды натрия, калия и кальция реагируют с MgCl₂ с образованием труднорастворимого Mg(OH)₂, карбонаты натрия и калия реагируют с CaCl₂ с образованием труднорастворимого CaCO₃ и сульфаты натрия и калия реагируют с CaCl₂ с образованием труднорастворимого CaSO₄. Аналогично Al(OH)₃ и Fe(OH)₃, получаемые при добавках известных коагулянтов, труднорастворимые соединения Mg(OH)₂, CaCO₃ и CaSO₄ сорбируются на взвешенных глинистых частицах, что приводит к их коагуляции. Последующая добавка полиакриламида дополнительно агрегирует скоагулированные частицы с образованием крупных и плотных флокул, которые быстро осаждаются и тем самым раствор осветляется. Следует особо подчеркнуть, что предварительная добавка указанных новых реагентов-коагулянтов позволяет снизить расход полиакриламида до 3-4 раз по сравнению с известным способом, когда используется один полиакриламид. При этом достигается повышение эффективности процесса осветления: ускоряется осаждение флокул, получается более прозрачный раствор.The essence of the method lies in the fact that sylvinite, in addition to the main components of KCl and NaCl, contains 0.2-0.4% MgCl ₂ and CaCl ₂ . Therefore, in the processing of sylvinite using circulating solutions and water in equilibrium salt solutions always contains 0.2-0.6% MgCl ₂ and CaCl ₂ . The addition of the indicated reagents to the clarified salt solutions leads to a reaction of the interaction of the reagents with MgCl ₂ or CaCl ₂ in the solution to form sparingly soluble compounds. Sodium, potassium, and calcium hydroxides react with MgCl ₂ to form insoluble Mg (OH) ₂ , sodium and potassium carbonates react with CaCl ₂ to form insoluble CaCO _3, and sodium and potassium sulfates react with CaCl ₂ to form insoluble CaSO ₄ . Similarly, Al (OH) ₃ and Fe (OH) ₃ , obtained with additives of known coagulants, sparingly soluble compounds Mg (OH) ₂ , CaCO ₃ and CaSO ₄ are sorbed on suspended clay particles, which leads to their coagulation. Subsequent addition of polyacrylamide further aggregates coagulated particles with the formation of large and dense flocs, which quickly precipitate and thereby the solution clarifies. It should be emphasized that the preliminary addition of these new coagulant reagents can reduce the consumption of polyacrylamide up to 3-4 times in comparison with the known method when using one polyacrylamide. At the same time, an increase in the efficiency of the clarification process is achieved: the deposition of flocs is accelerated, and a more transparent solution is obtained.

Предлагаемые реагенты используются преимущественно в виде насыщенных растворов за исключением гидроксида кальция, который используется в виде сухого вещества или его водной суспензии. The proposed reagents are used mainly in the form of saturated solutions with the exception of calcium hydroxide, which is used in the form of a dry substance or its aqueous suspension.

Применение указанных реагентов в качестве коагулянтов нам не известно. Общеизвестно использование из названных реагентов гидроксидов натрия и кальция для умягчения жесткой воды. В данном случае присутствующие в воде в растворенном виде соли жесткости CaHCO₃ и MgHCO₃ вступают в реакцию с гидроксидами с образованием труднорастворимых соединений CaCO₃ и Mg(OH)₂, которые затем из воды удаляются в виде осадка. В заявляемом способе известные реагенты добавляются не для умягчения солевого раствора, а для коагуляции частиц глинистого вещества, т.е. по другому назначению. После добавки реагентов солевой раствор по-прежнему остается очень жестким, т.к. в нем практически не изменяется высокое содержание солей до 30%
Выбранные пределы расхода реагентов-коагулянтов объясняются следующим.The use of these reagents as coagulants is not known to us. It is well known to use sodium and calcium hydroxides from these reagents to soften hard water. In this case, the stiffness salts CaHCO ₃ and MgHCO ₃ present in dissolved water in water react with hydroxides to form sparingly soluble compounds CaCO ₃ and Mg (OH) ₂ , which are then removed from the water as a precipitate. In the inventive method, known reagents are added not to soften the saline solution, but to coagulate the clay particles, i.e. for another purpose. After the addition of reagents, the saline solution is still very hard, because it does not change a high salt content up to 30%
The selected limits for the consumption of coagulant reagents are explained as follows.

Нижний предел в расходе реагентов 30 г на 1 м³ раствора обусловлен тем, что при расходе реагентов меньше этого значения образуется недостаточное для коагуляции частиц количество труднорастворимых соединений, которые должны сорбироваться на частицах и агрегировать их.The lower limit in the reagent consumption of 30 g per 1 m ^{3 of the} solution is due to the fact that when the reagent consumption is less than this value, an insufficient amount of sparingly soluble compounds is formed for coagulation of particles, which must be sorbed on the particles and aggregate them.

При этом для флокуляции малоскоагулированных частиц и ускорения их осаждения требуется резкое увеличение расхода полиакриламида. При расходе реагента 30 г/м³ необходимо 4 г/м³ полиакриламида (верхний предел), тогда как при расходе реагента менее 30 г/м³ потребуется 5,5 г/м³ полиакриламида, но скорость осаждения частиц глинистого вещества при этом становится низкой. В конечном итоге, при расходе реагентов меньше нижнего предела заявляемый способ становится нерациональным и приближается по эффективности к действующему аналогу, когда добавляется один полиакриламид.Moreover, for flocculation of small-coagulated particles and acceleration of their deposition, a sharp increase in the consumption of polyacrylamide is required. At a reagent consumption of 30 g / m ³ , 4 g / m ^{3 of} polyacrylamide is necessary (upper limit), while at a reagent consumption of less than 30 g / m ^3, 5.5 g / m ^{3 of} polyacrylamide will be required, but the rate of sedimentation of clay particles will low. Ultimately, when the consumption of reagents is less than the lower limit, the claimed method becomes irrational and approaches in effectiveness to the existing analogue when one polyacrylamide is added.

С увеличением расхода реагентов коагулирующая способность их возрастает и поэтому расход полиакриламида можно снижать. При верхнем пределе расхода реагентов 1000 г/м³ раствора расход полиакриламида можно снизить до 0,2 г/м³ раствора. Но с увеличением расхода реагентов снижается скорость осаждения агрегированных частиц и при расходе более 1000 г/м³ скорость осаждения резко снижается из-за образования избыточной массы хлопьевидного осадка труднорастворимого соединения (масса смеси осадка с агрегированными частицами зависает).With an increase in the consumption of reagents, their coagulating ability increases, and therefore, the consumption of polyacrylamide can be reduced. With an upper limit of the reagent consumption of 1000 g / m ^{3 of the} solution, the consumption of polyacrylamide can be reduced to 0.2 g / m ^{3 of the} solution. But with an increase in the consumption of reagents, the deposition rate of aggregated particles decreases, and with a flow rate of more than 1000 g / m ^3, the deposition rate decreases sharply due to the formation of an excess mass of flocculent precipitate of an insoluble compound (the mass of the mixture of sediment with aggregated particles freezes).

Пример осуществления способа в лабораторных условиях. An example implementation of the method in the laboratory.

250 мл осветляемого солевого раствора (суспензии глинистого вещества) помещают в мерный цилиндр. В цилиндр вначале добавляют реагенты в виде насыщенных растворов, а гидроксид кальция в виде водной суспензии с содержанием Ca(OH)₂ 20% содержимое цилиндра перемешивают плунжерной мешалкой по вертикали в течение 1-2 мин, а затем добавляют водный раствор полиакриламида с концентрацией 0,25% и снова перемешивают мешалкой в течение 4 с.250 ml of clarified saline solution (clay suspension) is placed in a graduated cylinder. First, reagents in the form of saturated solutions are added to the cylinder, and calcium hydroxide in the form of an aqueous suspension with a content of Ca (OH) _{2 of} 20% is mixed vertically with a plunger mixer for 1-2 minutes, and then an aqueous solution of polyacrylamide with a concentration of 0 is added. 25% and again stirred with a stirrer for 4 s.

Суспензию с образовавшимися флокулами отстаивают в том же цилиндре и определяют скорость осаждения флокул, т.е. осветления раствора путем замера времени прохождения границы осветления между двумя специально нанесенными на цилиндре метками. В табл. 1 приведены результате примеров осуществления способа. The suspension with the resulting flocs is defended in the same cylinder and the sedimentation rate of the flocs is determined, i.e. clarification of the solution by measuring the passage time of the clarification boundary between two marks specially applied on the cylinder. In the table. 1 shows the result of examples of the method.

Как видно из приведенных результатов, введение в осветляемый раствор предложенных коагулянтов в заявляемых пределах перед введением полиакриламида позволяет снизить его расход с 5 г/м³ (по прототипу) до 4,0-0,2 г/м³. При этом происходит увеличение скорости осаждения скоагулированных частиц.As can be seen from the above results, the introduction of the proposed coagulants into the clarified solution within the claimed limits before the introduction of polyacrylamide can reduce its consumption from 5 g / m ³ (according to the prototype) to 4.0-0.2 g / m ³ . In this case, an increase in the deposition rate of coagulated particles occurs.

Claims

1. The method of clarification of salt solutions resulting from the processing of sylvinite ore by introducing polyacrylamide followed by separation of clay sludge, characterized in that before the introduction of polyacrylamide, hydroxide or carbonate or sodium or potassium sulfate or a substance containing 30 1000 g of calcium oxide per 1 m ³ clarified solution.

2. The method according to claim 1, characterized in that the substance containing calcium oxide is administered in dry form or in the form of an aqueous suspension, and the hydroxide or carbonate or sodium or potassium sulfate in the form of saturated solutions.