Основы получения сульфата калия методом конверсии мирабилита хлоридом калия

Физикохимические основы процесса

Теоретические основы процесса получения сульфата калия методом конверсии разработаны А. И. Заславским, А. А. Соколовой и С. С. Синани[1], которые изучили гетерогенные равновесия в системе и рассчитали возможные технологические схемы получения сульфата калия. Было установлено, что конверсионный процесс целесообразно вести в две стадии через промежуточный продукт — глазерит:

Рисунок 1 — Изображение процесса конверсии хлорида калия сульфатом натрия на диаграмме системы.

Осуществление процесса в одну стадию приводит к получению сульфата калия с меньшим технологическим выходом. Из рисунка 1 видно, что образование глазерита происходит при взаимодействии мирабилита, хлорида калия и раствора, состав которого соответствует точке А. Этот раствор получают при последующей переработке глазерита на сульфат калия. Точка О, характеризующая состав смеси мирабилита, хлорида калия и раствора А, должна находиться в поле глазерита на луче, соединяющем полюс глазерита Гз и точку m, в которой раствор насыщен тремя твердыми фазами — тенардитом, галитом и глазеритом. При таком положении точки О обеспечивается максимальный выход глазерита. Получаемый глазерит обрабатывают далее хлоридом калия с получением сульфата калия и раствора А, возвращаемого на первую стадию процесса.

Во ВНИИГе изучались технологические закономерности осуществления обеих стадий процесса конверсии [2]. Было показано, что оптимальной температурой, обеспечивающей наибольший выход сульфата калия, является 25 ?. Время, необходимое для завершения процесса на первой стадии, составляет 1 ч, на второй — 30 мин. Глазерит, получаемый на первой стадии конверсии, представляет собой твердый раствор, обогащенный сульфатом натрия.

Для увеличения содержания калия в глазерите и улучшения техникоэкономических показателей всего процесса разработан способ, позволяющий получать глазерит с индексом по калию, близким к теоретическому. Сущность его сводится к следующему:

• 1) глазерит с пониженным содержанием калия обрабатывают сульфатным раствором, получаемым при последующем разложении его на сульфат калия (обогащение глазерита);
• 2) маточный раствор, получаемый на стадии обогащения, направляют на первую стадию конверсии;
• 3) обогащенный глазерит обрабатывают раствором хлорида калия с получением сульфата калия и сульфатного раствора.

Глазеритовый раствор выводят из процесса конверсии; при этом извлечение калия в продукт не превышает 75%. Для повышения степени использования калия в процессе конверсии теоретически обосновано несколько вариантов переработки глазеритового раствора [3, 4].