Производство азотных и калийных удобрений

   Если  сильвинит сильно загрязнен карналлитом,  то вследствие циркуляции щелока  в нем постепенно накапливается  МgСl₂. В этом случае щелок нужно обновлять, так как в присутствии МgСl₂ растворимость КСl уменьшается. Степень насыщения щелока и количество нерастворенного хлористого калия в отвале зависят от принятого режима растворения, которое осуществляют противотоком, прямотоком и по комбинированным схемам. В большинстве случаев в качестве оптимальной выбирают комбинированную схему растворения, по которой в первом по ходу руды растворителе движение щелока и породы происходит прямотоком, а в последующих

– противотоком.  

2.4 Получение сульфата калия

   Известны следующие пути получения сульфата калия:

   1) переработка галургическими методами – растворением и кристаллизацией полиминеральных сульфатно-калийных руд;

   2) конверсионный и ионитный способы на основе взаимодействия хлористого калия и различных сульфатных солей;

   3) комбинирование флотационного обогащения сульфатно-калийных руд с переработкой концентрата галургическим способом;

   4) при производстве соляной кислоты из хлористого калия и серной кислоты или сернистого газа;

   5) гидротермический метод переработки полиминеральных руд или сульфатных солей и хлористого калия с получением  в качестве побочного продукта соляной кислоты;

   6) переработка водонерастворимых калийных руд.  

2.5.Нитрат калия

   Нитрат калия (калийная селитра) КNО₃ – кристаллический бесцветный порошок, плавится при 334⁰С. Технический продукт может иметь сероватый оттенок. Выше 338⁰С разлагается на нитрит калия КNО₂ и кислород. В 100 г воды при 20⁰С растворяется 31.5 г, при 114⁰С-312 г КNО₂.

   Нитрат калия используется в производстве дымного (черного) пороха, в пиротехнике, в пищевой и стекольной промышленности. Он является ценным безбалластным удобрением, содержащим два питательных элемента - азот и калий. Другими преимуществами этого удобрения является его малая гигроскопичность и физиологическая щелочность.

   Согласно ГОСТу, выпускают три сорта калийной селитры. В сельском хозяйстве используют продукт 3-его сорта, который должен содержать н/м 98% КNО₃ и н/б 2% влаги. Продукты 1-го и 2-го сортов, применяемые для промышленных целей, содержат соответственно н/м 99.8% и 99.9 % КNО₃ и меньше 0.1 и 0.2% влаги; в них нормировано также присутствие разных примесей.

   Нитрат калия в природе встречается в виде небольших залежей. Искусственным способом, известным с давних времен, калийную селитру получали в так называемых селитряницах из компостов, в которые входили навоз, зола, известь, хворост и др. В результате биохимических процессов с течением времени в таких компостах образовывалась селитра, которую выщелачивали водой и подвергали кристаллизации.

   Получение нитрата калия нейтрализацией щелочей азотной кислотой вследствие необходимости затраты дорого сырья – едкого кали или поташа и азотной кислоты – осуществляется редко. Для нейтрализации берется 30-35% раствор КОН и 50% азотная кислота или сухой поташ, содержащий 85-87% К₂СО₃ и около 5% КНСО₃, и 25-30%-ная азотная кислота. Полученный раствор, содержащий около 30% КNО₃, выпаривают при 110-120⁰С, отфильтровывают от примесей и направляют на кристаллизацию. Кристаллы отфуговывают и высушивают.

   Способ получения нитрата кальция абсорбцией калийными щелочами нитрозных газов также применяется в ограниченных масштабах из-за дефицитности едкого кали и особенно поташа.

   Наибольшее промышленное распространение имеет конверсионный способ получения нитрата калия. Этот способ основан на обменном разложении нитрата натрия и хлористого калия:

NаNО₃ + КСl

   Для производства калийной селитры конверсионным способом используют растворы нитрата натрия, получаемые инвертированием растворов, образующихся при щелочной абсорбции выхлопных нитрозных газов. Средний состав инвертированных растворов натриевой селитры:

450-500г/л NаNО₃; до 4 г/л NаНСО₃ + Nа₂СО₃; до 1 г/л NаNО₂; 1 г/л NаСl +Nа₂SО₄. Хлористый калий, применяемый для обменного разложения, содержит 95-98% КСl.

   Раствор натриевой селитры предварительно фильтруют, выпаривают до содержания NаNО₃

600-700 г/л и  затем направляют на обменное  разложение, которое проводят в стальном реакторе. Сюда же подают постепенно измельченный хлористый калий или раствор хлористого калия в слабых горячих щелоках, содержащих нитрат натрия. Избыток нитрата натрия  сверх стехиометрического количества составляет 90-120 г/л. Для ускорения процесса конверсии и предотвращения забивания реактора осадком хлористого натрия в нижнюю часть аппарата подают сжатый воздух или перемешивают раствор механической мешалкой. Благодаря интенсивному перемешиванию почти весь образующийся хлористый натрий находится в реакторе во взвешенном состоянии. Процесс конверсии продолжается 4 часа. В начале реакции температура раствора в аппарате 80-90⁰С, к концу процесса ее повышают до 119-122⁰С. Для уменьшения пенообразования в реактор добавляют небольшое количество минерального масла. Поваренную соль отделяют от раствора на  тканевых фильтрах. Поваренную соль, содержащую после фильтрации 15-20% КNО₃, промывают на фильтре холодной водой, при этом содержание нитрата калия в шламе снижается до 1-3%. Горячий раствор нитрата калия и промывные воды направляют в кристаллизатор, где при охлаждении раствора до 25-30⁰С выделяются кристаллы КNО₃(первая кристаллизация). Кристаллический продукт после отделения на центрифуге от маточного раствора, возвращаемого в реактор, содержит 94-96% КNО₃ и до 6% NаСl.

   На получение 1 т нитрата калия конверсионным способом расходуют: 0.93 т нитрата натрия,

0.92 т хлорида  калия, 11 т пара, 20 м³ воды, 180 МДж электроэнергии.

   Нитрат калия может быть получен обменным разложением хлористого калия и нитрата аммония. В качестве побочного продукта в этом случае получается хлористый аммоний, т.е. продукт более ценный, чем поваренная соль, образующаяся при обменном разложении хлористого калия и нитрата натрия.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература 

1. Под ред.  И.П. Мухленова. Основы химической  технологии. – М.: Высшая школа, 1991.            

2. Под ред.  И.П. Мухленова. Общая химическая  технология. –  М.: Высшая школа, 1984. Ч. 2

3. Позин М.Е.  Технология минеральных солей.  – Л.: Химия, 1974.          

4. Под ред.  Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия. - М.: Колос, 1984.

5. Интернет