Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОКРАШИВАНИЯ ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

Изобретение относится к технике окрашивания белого галургического хлористого калия с получением продукта с окраской, характерной для флотационного хлористого калия.

В галургическом хлористом калии, имеющем белый цвет и получаемом методом растворения-кристаллизации, содержание основного вещества достигает 99%, однако в развивающихся странах привыкли применять менее качественный (~95% КСl) продукт красно-бурого цвета, получаемый методом флотации и содержащий токсичные флотореагенты. Поэтому производители галургического хлористого калия часть продукции, поставляемой на экспорт, подвергают окрашиванию.

Известен способ окрашивания галургического хлористого калия путем обработки его смешиванием с натуральным или синтетическим пигментом - см. заявку Японии №61-141692, База данных WPIL on Questel Неделя 8632 А №86-208837, кл. A 97JP, реферат SU 784753, 30.11.1980. Беленький Е.Ф., Рискин И.В., Химия и технология пигментов - Л., Химия, 1979. По предлагаемому способу пигменты вводят в виде водного раствора, затем смесь гранулируют и сушат. Количество пигмента 0,001-3,000 весовой части на 100 весовых частей удобрения.

Недостатком способа является неоднородность окрашивания целевого продукта и его склонность к слеживаемости, особенно при реализации негранулированного кристаллического хлористого калия.

Известен способ окрашивания флотационного хлористого калия, включающий обработку флотационного хлористого калия суспензией железоокисного пигмента в водном растворе связующей добавки и последующую сушку, при этом обработку продукта проводят во влажном материале до сушки, причем в качестве связующей добавки используют кальцинированную соду в количестве 300-1000 г на 1 т КСl, а расход пигмента составляет 2000-4000 г на 1 т КСl - см. патент РФ №2213695, кл. СO1Д 3/04, G05Д 1/02 публ. 10.10.2003, Бюл. №28.

Недостатком способа является неоднородность окрашивания галургического белого хлористого калия даже при расходе 4000 г пигмента на 1 т КСl.

Известен способ окрашивания хлористого калия в красно-бурый цвет, включающий обработку белого галургического хлористого калия суспензией пигмента, основой которого являются оксиды железа, в водном растворе полиоксигликоля при расходе пигмента 100-3000 г на 1 т хлористого калия и полиоксигликоля 300-5000 г на 1 т хлористого калия, при этом в качестве полиоксигликолей используют диэтиленгликоль, триэтиленгликоль или их смесь, или смесь гликолей, или полипропиленгликоль, или глицерины - см. патент РФ №2145950, кл. С05Д 1/00, С01Д 3/04, от 29.04.1998, публ. Бюл. №6 от 27.02.2000 - прототип.

Недостатком известного способа является неоднородность окрашивания целевого продукта из-за склонности суспензии пигмента к расслоению и неравномерности распределения пигмента на крупных и мелких классах частиц целевого продукта.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение однородности распределения красящего пигмента на частицах галургического хлористого калия с одновременным улучшением его физико-механических свойств.

Поставленная задача решается тем, что в отличие от известного способа по предлагаемому способу в качестве водного раствора используют концентрированный раствор хлористого калия, содержащий в суспензии наряду с пигментом мелкодисперсный хлористый калий, а обработку хлористого калия ведут в процессе его обезвоживания.

Содержание мелкодисперсного хлористого калия в суспензии составляет 10-50% от веса раствора хлористого калия.

Обезвоживание хлористого калия включает сушку влажного концентрата либо охлаждение высушенного продукта, при этом в суспензию могут быть поданы известные кондиционирующие добавки, улучшающие потребительские свойства целевого продукта.

Сущность способа как технического решения заключается в следующем. В отличие от известного способа, включающего обработку галургического белого хлористого калия в красно-бурый цвет суспензией пигмента, основой которого являются оксиды железа, в водном растворе при расходе пигмента 100-3000 г на 1 т хлористого калия по предлагаемому способу в качестве водного раствора используют концентрированный раствор хлористого калия, в который наряду с пигментом подают мелкодисперсный хлористый калий в количестве 10-50% от веса раствора хлористого калия.

Плотность красящего пигмента составляет 5100 кг/м³, плотность насыщенного раствора хлористого калия при 25°С - 1230 кг/м³, плотность хлористого калия - 1990 кг/м³. Таким образом, плотность суспензии хлористого калия в насыщенном растворе КСl при максимальном содержании КСl в твердой фазе 50% составляет 1610 кг/м³, что исключает опасность расслоения суспензии, так как разница в плотности пигмента и суспензии хлористого калия снижена, по сравнению с известным способом, где плотность жидкой фазы близка к 1000 кг/м³. Суспензия мелкодисперсного хлористого калия не расслаивается, так как твердая фаза находится в зоне стесненного осаждения КСl, что не позволяет осаждаться и красящему пигменту.

При увеличении содержания твердого КСl в суспензии более 50% снижается текучесть суспензии, а при снижении менее 10% наблюдается ее расслоение, особенно при добавлении малых расходов пигмента. В качестве раствора хлористого калия могут быть использованы растворы с доочистки сушильного отделения, а в качестве мелкодисперсного хлористого калия - циклонная пыль, которая не является кондиционным целевым продуктом.

Расход суспензии хлористого калия для приготовления суспензии пигмента обычно составляет 1-5 т на 100 т целевого продукта, но при необходимости утилизации циклонной пыли расход суспензии КСl может быть увеличен.

На действующих галургических калийных фабриках концентрат хлористого калия имеет влажность 3-4% и поступает на сушку, как правило, в аппараты «кипящего слоя» (КС). Высушенный продукт с влажностью 0,1-0,3% охлаждается в аналогичных аппаратах без подогрева.

По предлагаемому способу суспензию пигмента и твердого хлористого калия в его насыщенном растворе распыляют через форсунки, например пневматические, в «кипящем слое» сушильного аппарата. Концентрат и суспензия обезвоживаются, и пигмент равномерно распределяется на частицах галургического хлористого калия. При этом устраняются дефекты частиц (трещины, сколы, острые углы) продукта, пигмент покрывает кристаллы ровным слоем, а пленка высушенного раствора хлористого калия, имеющая сродство с обрабатываемым продуктом, прочно закрепляет частицы пигмента и твердого хлористого калия на поверхности хлористого калия.

Если суспензию пигмента подают при охлаждении галургического хлористого калия, то ее расход ограничен возможностью испарения воды за счет охлаждения целевого продукта и нормативными документами на содержание воды в готовом продукте.

По предлагаемому способу в суспензию могут быть поданы известные кондиционирующие добавки, улучшающие потребительские свойства целевого продукта: ферроцианиды щелочных металлов, щелочные реагенты, амины, гликоли и др.

Добавка вводится в соответствии с нормативными документами, например СТО СПЭКС-001-98 «Калий хлористый, марки «Н».

Благодаря окрашиванию галургического хлористого калия белого цвета в красно-бурый цвет по предлагаемому способу улучшаются его физико-механические свойства: окрашиваемость по всему спектру частиц продукта, его рассыпчатость и др. показатели.

В таблице приведены сравнительные данные по окрашиванию белого галургического хлористого калия по предлагаемому способу в сравнении с прототипом, при этом показатели определяли по методикам прототипа.

В качестве антислеживателя подали в суспензию по п. 5 ферроцианид калия в количестве 50 г/т КСl и соду - 160 г/т КСl.

Таким образом, решается задача предлагаемого изобретения - повышение однородности распределения красящего пигмента и улучшение его физико-механических свойств. Предлагаемый способ может быть рекомендован и для доокраски флотационного хлористого калия.

Способ осуществляют следующим образом.

В аппарате с перемешивающим устройством приготавливают суспензию галургического мелкодисперсного хлористого калия (фракции менее 1 мм) в насыщенном растворе хлористого калия с содержанием в суспензии 10-50% твердого хлористого калия. Для приготовления раствора КСl берут воду, нагретый конденсат либо водные растворы КСl со стадии пылегазоочистки отделения сушки хлористого калия, а также влажный концентрат либо циклонную пыль из отделения сушки хлористого калия - некондиционный продукт.

В полученную суспензию подают красный железоокисный пигмент из расчета 10-300 кг на 5 т суспензии КСl, однако расход суспензии может быть сокращен до 1 т, особенно при снижении содержания в ней твердого КСl до 10%, или увеличен - в зависимости от количества циклонной пыли и необходимости ее утилизации.

Полученную суспензию через распылительные, например, пневматические форсунки подают в поток галургического хлористого калия в сушильный аппарат, например в «кипящий слой» аппарата «КС», из расчета 10-300 кг пигмента на 100 т обезвоженного хлористого калия, где происходит обезвоживание концентрата и суспензии хлористого калия с окрашиванием его в красно-бурый цвет.

В суспензию могут быть также поданы кондиционирующие добавки, улучшающие потребительские свойства продукта, а суспензию можно подать не в сушильный аппарат «КС», а в охлаждающий аппарат, где вместо теплоносителя используют воздух. В последнем случае расход суспензии хлористого калия перед подачей в него пигмента сокращают до 1 т, а содержание твердого хлористого калия в суспензии - до 10%.

Примеры осуществления способа

Пример 1

Для приготовления 5 т суспензии хлористого калия с содержанием 25% твердого хлористого калия взяли 2,7 т конденсата и 2,3 т циклонной пыли из сушильного отделения. В полученную суспензию при непрерывном перемешивании добавили 0,30 т красного железоокисного пигмента и красящую суспензию непрерывно через пневматические форсунки подали в «кипящий слой» аппарата «КС», куда одновременно подали 106,4 т влажного концентрата с содержанием Н₂О 4%. Получили ~102 т окрашенного целевого продукта, имеющего по интенсивности окраски 5 баллов и степень рассыпчатости 98%.

Определение показателей проводили в соответствии с прототипом.

Пример 2

Процесс осуществляли в соответствии с примером 1 в охлаждающем аппарате, но для приготовления суспензии хлористого калия взяли 0,54 т конденсата, 0,46 т мелкозернистого хлористого калия фракции -1 мм, а также 5 кг ферроцианида калия и 16 кг соды. Получили ~107 т готового окрашенного продукта, имеющего по интенсивности окраски 5 баллов и степень рассыпчатости 99%.