Переработка хлоридных и сульфатных солей из рассолов Чульадырских месторождений



жүктеу 147.94 Kb.
Дата09.05.2019
өлшемі147.94 Kb.
түріҚұрамы

УДК 661.63:661.632
Переработка хлоридных и сульфатных солей из рассолов Чульадырских месторождений

к.т.н., Х. Р.Садиева, Э. А. Камбарова, А. В. Пак
Бассейндік әдіспен тұзды көлдерден натрий сульфаты мен хлоридін өңдеуде, оның құрамындағы қанығу шегіне жеткен натрий хлоридінің массалық үлесі 24 % пайыз болғандықтан оны ас тұзын алуға пайдалану мүмкіндігі зор.
Добыча из рассолов сульфата и хлорида натрия бассейновым способом могут быть вполне использованы для получения из них поваренной соли, поскольку содержание хлорида натрия в них достигло предела насыщаемости (24 масс. % NaCl )
Sodium sulphate and sodium chloride qot by pool mothod from brine maq be used for obtaining of cooking salt, because the sodium chloride content reaches saturation level (24 mass % NaCl).

Технологические процессы переработки галлургического сырья в большинстве случаев протекают в водных растворах. Сами природные рассолы служат одним из важных источников химического сырья. В настоящее время химический состав сульфатных источников приобрел еще большую значимость в практическом отношении для добычи из рассолов сульфата натрия бассейновым способом, поскольку содержание сульфата натрия еще больше увеличилось с 2 (1963 г.) до 4-5 % масс. (1996 г.) Хлоридные рассолы Чульадырского месторождения могут быть вполне использованы для получения из них поваренной соли, так как необходимой в данном регионе, поскольку содержание хлорида натрия в них достигло передела насыщаемости (-24 % масс. NaCl).

Тенардит образует гнездообразные скопления, линзы и отличается чистотой химического состава, толщина которых порой достигает 28 м. Основными вмещающими породами, по данным [1] является песчанники, мергели, аргелиты и др. Примеси в галите, тенардите и мирабилите состоят из гипса: сульфата магния мало. Особо следует остановиться на запасах мирабилита, который образует корневую соль и «наледи» (шоры). Корневой миробилит залегает на больших глубинах, а наледи – на сравнительно небольшой глубине и носят эпигенный характер.

Механизм образования наледи таков: из сульфатного рассола источника при выходе на поверхность, за счет разности температур воды и воздуха и частично за счет испарения, кристаллизуется мирабилит, кристаллы которого постепенно слеживаются, пресуются в осенне-зимний период, заносятся сверху глиной и песком, образуя, наконец , пласт соли. Из одного такого пласта в районе ручья Кайнатпа-туз [2] в 1995-1996 гг. были отробраны пробы соли. В 1997 году было взято 3 пробы на разных глубинах в разных местах, химический анализ которых показал максимальное содержание сульфата натрия (42,06 % масс) на глубине 1 м. В других концах изучаемого района (табл.1). Исходя из полученных данных, можно заключить, что по всей исследуемой площади мирабилит имеет одинаковое строение. Содержание сульфата натрия в нем колеблется от 41,62 до 43,24 % масс (94,36-98,03 % масс, соответственно, в пересчете на мирабилит)

Таблица 1

Солевой состав мирабилита Чульадырского месторождения. 1996 г. (% масс)




№ проб

Ca(HCO3)2

Mg(HCO3)2

MgSO4

Na2SO4

NaCl

H2O

4

0,05

0,01

0,04

43,57

24,20

32,13

5

0,06

0,01

0,06

41,62

22,65

35,60

6

0,05

-

0,08

43,24

23,05

33,58

Если сравнивать [2] данные с составом мирабилитовых наледей, приведенных в работе [1] , видно, что спустя 45 лет, состав мирабилита, хотя и находящегося на противоположном берегу лощины, очень мало отличается. Это говорит об одинаковом происхождении ископаемой соли, то есть исследованный пласт относится к погребенным миробилитовым наледям, которых очень много имеется в Чуладыре.

Сравнение с ГОСТом на сульфат натрия, дает основание утверждать, что мирабилит Чульадырской наледи является высококачественным сульфатным сырьем с незначительным содержанием примесей и нерастворимого остатка. По своему химическому составу он вполне пригоден, после предварительного обезвоживания, для использования в промышленности строительных материалов. Для более глубокой очистки и получения медицинской глауберовой соли, его необходимо промыть раствором сульфата натрия.

Известно, что многие минеральные соли получают из озерных рассолов методом бассейнизации и последующей выпаркой на заводе. Как было показано в таблице 1 содержание хлорида натрия в чуладырских рассолах является предельным.Такая концентрация хлорида натрия в рассоле позволяют утверждать, что первой твердой фазой при концентрировании рассола будет поваренная соль. Среди других источников подоьного типа Чульадрский выгодно отличается тем, что содержит небольшое количество примесей солей (гидрокарбоната кальция -0,05 % масс, гидрокарбоната магния - 0,01 % масс, сульфата магния-0,06% масс.) Рапа характеризуется относительно высоким показателем NaCl, равным в среднем 86,9%. Положительно то, что исходная рапа не требует какой –либо сложной подготовки.

С целью обоснования промышленного использования Чуладырского рассола в производстве поваренной соли были проведены лабораторные опыты по испарению рапы из источника №4, в результате которых выяснилось: поскольку рапа пересыщена хлоридами NaCl начинает сразу же кристаллизоваться из рассола. При этом из 1 т рассола можно получать 124 кг соли, содержащей до 96,9 % масс. NaCl и 0,75 % масс. примесей (Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2 , MgSO4). Для составления схемы переработки рапы нами были проведены исследования по выяснению оптимальных условий основных стадий технологического процесса. Итак, основные компоненты исходного рассола – NaCl ( 23,5), Na2SO4 (13,4) % масс., а также Ca(HCO3)2 –(0,12) % масс., СаSO4 (0,02) % масс. и MgSO4 (0,25) % масс. Исходя из этого состава, строится весь процесс очистки.

Упаривание рассола производилось при 323 К с использованием солнечной энергии. Выпарку следует прекратить при концентрации сульфата магния в растворе 0,7 % масс. и сумме солей 49,8% масс., так как после этого начинается садка эпсомита и тенардита. Наличие после этого в соли MgSO4(0,08), Na2SO4 (0,33), NaCl 96,9 % масс. и H2O 2,20 % масс. до указанной концентрации связано с маточным раствором. Полученнач соль отвечает требованиям ГОСТа для 1 сорта. Для получения соли, удовлетворяющей требованиям более высокой кондиции, ее необходимо промыть.

Промывка соли. В качестве промывной жидкости применялся 26 %-ный раствор хлорида натрия, не содержащий солей магния и сульфатов в соотношении Т: Ж =1: 1. Соль после промывки содержала магний ионы 0,045, сульфатов 0,10% масс., NaCl -98,02, что отвечает высшему сорту. Для получения более чистой соли предпринята попытка промыть ее водой, на 100 г поваренной соли расходовалось 15-20 мл воды. После просушивания выделенная соль по основному веществу и примесям дает устойчивые показатели на соль «Экстра». Маточный рассол после кристаллизации основной массы хлорида натрия можно возвращать в производство или получать из него соль для промышленного потребления. Для возвращения маточной рапы в производство ее необходимо очистить от магний-, кальций-, сульфат-ионов. Магний- и сульфат-ионы удаляются осаждением известковым молоком. Извесковое молоко готовится гашением извести рассолом.

Лабораторные исследования модельных систем, опыты, описанные выше, явились основной для разработки данной технологической схемы по очистке природного галита. Аппаратурная схема установки по очистке природного галита включающей поэтапно:



  • стадию отмывки природного галита от механических примесей

  • стадию промывки соли с целью получения товарной продукции

  • стадию центрифугирования (фильтрации) отмытой соли

  • стадии сушки поваренной соли

Настоящая схема предусматривает получение в конечном итоге поваренной соли с содержанием хлорида натрия в пределах 93-96% масс. Разработанная схема проста, экономична и не требует сложного аппаратурного оформления. Она представляет собой замкнутый цикл, в котором техническая вода возвращатся вновь для промывки исходного галита. В качестве исходного сырья для испытания взят природный галит Ащиколя (Жамбылская область), содержащий (масс. %): Ca2+ 0.05: Mg2+ 1.4: SO42-1.7 NaCl -75,5. Первоначальную промывку производили технической водой. Условия проведения испытаний были максимально приближены к лабораторным исследованиям Т: Ж =1: 2 температура отмывки 303-308 К, время отмывки 15 минут, время фильтрации (отфуговки) 2-7 минут, температура сушки 373-423 К.

Процесс осуществляли в фарфоровом реакторе, объемом 10 л, снабженным мешалкой, внешним змеевиком, обогреваемым паром. Первые опыты по отмывке механических примесей провели с использованием технической воды. Далее соль подвергали мокрому помолу на дробилке до крупности частиц 2,0-3,0 мм. Молотую соль вручную погружали в реактор и заливали рапой. Искуственно приготовленная рапа содержала не менее 15% хлорида натрия. После интенсивного перемешивания в течение 15-20 минут солепульпа при соотношении Т: Ж =1: 2 поступала через переливной погруженный в нее патрубок на фрафоровый фильтр. Влажность соли после промывки водой составляет 3-4 %. В дальнейшем соль высушивали сушилке.

Анализ данных первый промывки (таблица 2) показывает, что увеличение количества рассола приводит к уменшению сульфатов и магния в твердой фазе. Однако при этом отмечается меньшей выход соли. После первой промывки соль польностью освовождается от кальций-ионов, содержание NaCl в осадке повышается на 11,7-16,38 %. Исходя из промышленного, целесообразнее промывку проводить при соотношении Т: Ж равном 1: 2, так как при этом соотношении выход соли достаточно высокий 87,8%, содержание SO42- снижается в 1,9, Mg- в 2,6 раза, соответственно повышается их концентрация в промывочном рассоле, содержание хлорида натрия в осадке повышается на 11,7 масс %, достигая 87,16 масс. % NaCl.
Таблица 2

Результаты 1 промывки озерной соли насыщенным раствором NaCl




№ оп

Т: Ж

Выход соли

Ca2+

Mg2+

Na++

SO42-

Cl-

масс. % твердая фаза

6

исх

-

0,05

1,40

27,83

1,74

45,79

6-1

1:1

87,8

следы

0,54

33,87

1,27

53,04

6-2

1:2

87,8

-//-

0,53

33,69

0,90

53,04

6-3

1:3

83,4

-//-

0,28

36,01

1,58

55,59

6-4

1:4

84,8

-//-

0,37

34,41

1,71

53,04

Промывной рассол

6

исх

-

-

-

9,89

0,25

15,44

6-1

1:1

87,8

0,03

0,90

7,82

0,75

14,11

6-2

1:2

87,8

0,03

0,83

8,05

1,12

14,11

6-3

1:3

83,4

0,03

1,14

7,82

0,44

15,17

6-4

1:4

84,8

0,03

1,00

8,05

0,30

15,17

Сравнивая результаты второй промывки (таблица 3) с предыдущими данными, видим, что скорость обогащения соли снижается (1,17-2,34 масс % NaCl на 14-20; SO42—на 0,06-0,59 масс %. Наиболее рациональным расходом насыщенного раствора можно считать Т: Ж =1: 2.

Таблица 3

Результаты 2 промывки озерной соли насыщенным раствором NaCl (навеска 50 г)




№ оп

Т: Ж

Выход соли

Ca2+

Mg2+

Na++

SO42-

Cl-

масс. % твердая фаза

6-4

исх

-

следы

0,37

34,17

1,74

53,04

6-5

1:3

100

-//-

0,23

35,07

1,65

53,68

6-6

1:5

97,3

-//-

0,17

35,24

1,63

53,68

6-7

1:4

97,

-//-

0,37

34,41

1,71

53,04

Промывной рассол

исх

-

100

-

-

9,89

0,25

15,44

6-5

1:2

100

следы

0,07

11,04

0,84

15,71

6-6

1:3

100

-//-

0,04

8,20

0,36

14,37

6-7

1:5

97,3

-//-

0,03

10,12

0,35

15,71

Третья промывки (таблица 4) мало что меняет в составе поваренной соли. Только содержание магний-ионов снижается на небольшую величину. Поэтому на этой стадии промывки целесообразно расходовать также минимальное количество насыщенного раствора хлорида натрия. Выход соли при Т: Ж =1: 2 остается 100%. Можно ограничиться двумя промывками с соотношением Т: Ж =1: 2 в каждой, так как нерастворимые соединения при этом полностью исчезают.


Таблица 4

Результаты 3 промывки соли насыщенным раствором NaCl(навеска 50 г., d 2,5 мм)



№ оп

Т: Ж

Выход соли

Ca2+

Mg2+

Na++

SO42-

Cl-

NaCl

масс. % твердая фаза

6-5

исх

-

следы

0,22

35,30

1,12

54,31

89,50

6-8

1:2

100

-//-

0,19

35,42

1,12

54,31

89,50

6-8

1:3

100

-//-

0,19

35,42

1,12

54,31

89,50

6-7

1:5

100

-//-

0,19

35,42

1,10

53,31

89,50

Промывной рассол

-

исх

-

-//-

-

9,89

0,25

15,44




6-5

1:2

100

следы

0,07

11,04

0,84

15,71




6-9

1:3

100

-//-

0,030

9,20

0,25

14,11




6-10

1:5

100

-//-

0,025

9,89

0,28

15,17




Для более полного освовождения от примесей соль была подвергнута следующей промывке дистиллированной водой.Установлены наилучшие показатели: выход соли 66,34%; сульфаты уменьшались в 3 раза; магний – на 0,05 %. Эти показатели устанавливаются при соотношении Т: Ж =1: 3 без перемешивания солепульпы. После промывки дистиллированной водой, высушивалась, взвешивалась для расчета выхода соли и подвергалась анализу. Запасы мирабилита и хлорида натрия данной месторождении составляют 12600 т. что делает перспективным добычу миробилита и хлорида натрия в данном районе, применяя дешовый открытый способ, учитывая неглубокое залегание. Здесь же соль можно промывать рассолом, отфуговывать и обезвоживать сырье в гуртах.
Литература

  1. Беремжанов Б.А. Солеобразование в некоторых континентальных бассейнах Казахстана. Алма-Ата. Казахстан,1968 -54-63 с.

  2. Валяшко Ж.Г., Нечаева А.А. Поеванова Т.Б. Cоляные озера Джамбулской области. –В.сб.. Труды ВНИИГ.-1952 –В24-с106-161

  3. патент 2088525 Россия. Способ получения поваренной соли. Шатов А.А.,Титов В.М. Воронин А.В. Якимцев В.В. Опубл. 27.08.97. Бюл.№24.

  4. Беремжанов Б.А. Химия природных солей.- Алма-Ата Мектеп,1987 г. -176 с.



Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет