Калыйна промисловысть

Обсяг промислових стоків калійних підприємств, що не мають сучасних економічно виправданих методів очищення, щорічно складає кілька мільйонів кубічних метрів. В даний час найбільш економічним способом ліквідації промислових стоків калійних підприємств є метод підземного скидання, який вирішує проблему охорони природи. Здійснюють скид мінералізованих стічних вод через свердловини глибиною до 2000 м в поглинаючі горизонти.

Технологічна схема підземного скидання стічних розсолів включає в себе нагнітальні свердловини, підготовку поглинаючого горизонту до закачування стоків, підготовку стоків до транспортування та закачування і нагнітання стоків в оптимальному режимі (з швидкістю, відповідною поглинаючої здатності горизонту).

Для підземного скидання надлишкових розсолів, одержуваних нa калійних підприємствах ВО «Білоруськалій», найбільш перспективний верхньопротерозойський поглинаючий горизонт, що залягає на глибині 1600-2000 м складений переважно пісковиками і алевролітами.

Таким чином, у всіх основних районах розвитку калійної промисловості маються геолого-гідрологічні передумови для підземного поховання надлишкових розсолів[6].

Глинисті шлами. Багатотоннажних відходами калійного виробництва є глинисто-сольові шлами, які утворюються, при збагаченні сильвінітових руд. Питомий вихід глинисто-сольових шламів на 1 т готової продукції становить 0,6 м 3, у тому числі твердої - 0,32 т. Шлами, одержувані при флотаційному методі переробки сильвінітових руд, являють собою 69-82% -ную суспензію нерозчинного залишку в розсолах, мають мінералізацію 200 р/л. Нерозчинна частина шламу представлена алюмосилікатами, карбонатами і сульфатами. Крім того, до складу шламів можуть входити компоненти сольового шламу - тонкодисперсні кристалічні KCl і NaCl. Рідка фаза шламу являє собою матковий розсіл, що містить 10-11% KCl і 20-22% NaCl, інше - вода і деякі домішки. Рідка фаза важко відділяється від твердої, так як глинисті шлами Тонкодисперсні (клас - 20 мкм становить 70%, питома поверхня - більше 15 м 2/г) і утримують вологу капілярними силами.

З згущувача шламову пульпу подають гідротранспортом для складування в шламосховища, під які відведені спеціальні площі, обнесені дамбами. Шламосховища складаються з робочих карт і ставка-відстійника. Освітлений розсіл через перепускні колодязі самопливом надходить з робочих карт шламосховища в ставок-відстійник для додаткового освітлення. Зі ставка-відстійника освітлений розсіл повертається у виробничий процес. Шламосховища - дорогі споруди, будівництво та експлуатація яких пов'язані з великими капітальними витратами. Вони займають значні площі орних земель, вимагають створення солезащитних екранів для запобігання засолення грунтів і проникнення розсолів у підземні води. З метою економії площі вони повинні бути вириті на велику глибину (20-40 м) і оточені насипом (дамбою). Шламосховища вимагають постійного спостереження.

Для запобігання фільтрації розсолів із шламосховищ в грунт по всьому їх ложу і укосам огороджувальних дамб укладають поліетиленові екрани.

Найбільш радикальним вирішенням проблеми захисту навколишнього середовища від шламових відходів була б ліквідація шламосховищ. Закладка глинистого шламу в вироблені простори шахти неможлива через наявність в шламах рідкої фази. В даний час для вирішення проблеми утилізації шламових відходів розглядають три головних напрямки:

- використання шламових відходів у виробництві змішаної калійної солі: замість сирої незбагаченої калійвмісної руди до товарного хлористого калію пропонують додавати шламові відходи. Крім того, встановлено, що глинисті шлами можуть бути використані як удобрення і добавки до торф'яних і піщаних грунтів;

-застосування шламових відходів у промисловості будівельних матеріалів. На жаль, складний хімічний склад шламів і наявність у великій кількості хлоридів не дозволяють безпосередньо використовувати шлам у виробництві будматеріалів. Однак при термічній обробці глинистих шламів можна отримувати будівельні матеріали, зокрема аглопорит і кераміку, в тому числі цегла;

- застосування глинистих шламів для приготування бурових розчинів.

Ліквідувати шламосховища можна також, якщо направляти в солевідвал спільно глинисті і сольові відходи. Необхідною умовою для спільного складування відходів є зневоднення глинисто-сольових шламів (одержання транспортабельних опадів). Глинисто-сольовий шлам можна складувати спільно з галітовими відходоми або подавати разом з Галітом в шахту на закладку відпрацьованих камер[6].

Пилогазові викиди. Пилогазові відходи калійного виробництва складаються з викидів димових газів сушильних відділень, шкідливими компонентами яких є пил концентратів (KCl), хлористий водень, пари флотореагентов і антизлежувачем (головним чином амінів). Винос з сушильних агрегатів концентрату хлористого калію призводить до втрати цінного продукту та засолення навколишньої місцевості. Для вловлювання KCl і НСl на стадії мокрого очищення димових газів застосовують високоефективні апарати - скрубери Вентурі низького тиску. Для їх зрошення використовують виробничі розсоли з високим ступенем мінералізації. Коефіцієнт корисної дії скруберів по пиловловлення пилу близько 97-98%, а по хлористому водню - 97%. Залишковий вміст пилу і НСl в надходять в атмосферу очищених викидах при висоті димових труб 100 м забезпечує надійне дотримання гранично допустимих концентрацій та запобігання засолення грунтів району пиловими викидами сушильних агрегатів.

При кислотних методах переробки хлористого калію на безхлорні калійні добрива, гідротермічної переробці сульфатно-хлоридних калійних руд в якості побічних продуктів утворюються гази, що містять НСl, а при отриманні нітрату калію - Сl 2. Створення раціональних технологічних схем утилізації НCl з відхідних газів має важливе значення для калійної промисловості. Хлористий водень з таких газів поглинається водою для отримання соляної кислоти. З отбросних газів калійної промисловості зазвичай виробляють технічну соляну кислоту, яка містить до 27,5% НСl.

Абсорбцію хлористого водню здійснюють двома способами:

з відведенням тепла;

без відводу тепла, що виділився при гідратації НСl.

З газів, що містять НCl, соляну кислоту нині виробляють абсорбцією хлористого водню з відведенням тепла розчинення.

Хлористоводневий газ, що містить різні домішки, спочатку надходить на очищення в башту, в якій конденсується частина вологи, вловлюється пил, в результаті чого виходить забруднена соляна кислота, яка містить 8-10% НСl. Ця кислота є відходом виробництва. Очищений газ охолоджують до 35-40 ° С і направляють на абсорбцію. Абсорбцію НСl можна здійснювати в керамічних вежах з насадкою або в кварцових абсорберах - інтеграли.

Кварцові холодильники (і абсорбери) являють собою S-подібні трубки довжиною 2 м і внутрішнім діаметром 200 мм, виготовляються з непрозорого кварцу. Завдяки високій термостійкості кварцу охолодження газу перед абсорбцією і відведення тепла від кислоти здійснюють зрошенням холодильників і абсорберів зовні водою. З цією метою кварцові інтеграли компонуються в секції подібно зрошувальним холодильник. Охолоджений газ надходить в абсорбер, який зрошується надходить зверху кислотою. Остаточне уловлювання хлористого водню проводять в керамічній башті з насадкою, після чого вихлопні гази викидають в атмосферу керамічним вентилятором. Отриману в абсорберах кислоту змішують з конденсатом з холодильників і у вигляді готової продукції з вмістом 27,5% НCl відправляють споживачеві.

Однією із стадій життєвого циклу є надходження готової продукції на склад, де вона зберігається деякий час, після чого направляється до споживача. При транспортуванні, а також тривалому зберіганні може відбуватися ущільнення, злипання, схоплювання зерен (кристалів) мінеральних добрив, в результаті чого спочатку дрібнозернистий, розсипчастий продукт перетворюється на тверду монолітну масу. Це явище називають злежуваність. Злежалого мінеральне добриво перед внесенням у грунт необхідно піддати дробленню і розсіву, що пов'язано з додатковими витратами.

Хлористий калій, особливо дрібнозернистий і дрібнокристалічний, маючи високий температурний коефіцієнт розчинності, при транспортуванні і зберіганні злежується. З метою зменшення злежування рекомендується випускати хлористий калій з вмістом 0,1-0,2% Н 2 О. Однак це дає ефект тільки при герметичній упаковці продукту. Не злежується крупнокристалічний хлористий калій з розміром кристалів не менше 0,75 мм. Однак отримати продукт з кристалами таких розмірів важко через зниження продуктивності вакуум-кристалізаторів, тому дрібнозернистий і дрібнокристалічний хлористий калій гранулюють шляхом окатування або пресування. Зниження злежаності хлористого калію досягають також при введенні в готовий порошкоподібний продукт різних гідрофобних добавок. Для зменшення злежування хлористий калій слід зберігати в закритому складі з постійною вологістю і температурою; при зберіганні навалом купи повинні бути невисокими і продукт необхідно періодично перемішувати [7].

Продукція калійного виробництва знаходить широке застосування в різних галузях народного господарства: чорної і кольорової металургії, виробництві будівельних матеріалів, піротехніку, електрохімії, фотографії, текстильній, скляній, фармацевтичної, целюлозно-паперової, хімічної промисловості та ін. Однак лише 5-6% випущеної калійної продукції використовується в промислових цілях, інше кількість з'єднань калію, вироблюваних у вигляді розчинних солей, застосовують у сільському господарстві як мінеральні добрива. Тому розвиток калійної промисловості тісно пов'язане з запитами і рівнем розвитку сільського господарства.

Головними показниками, що характеризують якість одержуваної продукції, є хімічний склад, концентрація поживних речовин і фізико-механічні властивості (гранулометричний склад, міцність гранул, злежується-тість, розсипчастість і гігроскопічність).

У сільському господарстві в якості калійних добрив в даний час застосовують хлористий калій, калійні змішані солі, сульфат калію, калимагнезию, калійно-магнієвий концентрат, сирі розчинні калійні солі (незбагачені руди), деякі промислові відходи, що містять калій (цементний пил, калійвмісних «електроліт» та ін.). У всіх країнах в якості калійного добрива найширше застосовують хлористий калій. Випускають його у вигляді розсипчастого порошку або гранул з вмістом 91-95% KCl (58,1-60% K 2 O). У деяких країнах виробляють продукт, що містить до 62% K 2 O (Канада, США).

Хлористий калій випускається двох марок: технічний і для сільського господарства. Гранульований продукт отримують пресуванням мелкокристаллического KCl. Зміст вологи - не більше 1%. Для сільськогосподарських культур, які потребують натрії (цукровий буряк та ін.), Готують змішані солі, які отримують механічним змішуванням товарного хлористого калію з меленими незбагачену сільвінітовой або кізерітовой (містить солі натрію) рудами. Продукт містить від 30 до 40% K 2 O.

В асортименті випускаються Білорусі калійних добрив переважають висококонцентровані форми - хлористий калій (понад 80% валового виробництва калійних добрив) і 40% -ва калійна сіль (4%). Сульфат калію проводиться в обмежених кількостях. Крім того, випускаються магнийсодержащие калійні добрива - калимагнезия і хлоркалія-електроліт. Частина калію (15%) виробляється у вигляді комплексних туків. Як калійних добрив у сільському господарстві використовуються також в обмежених масштабах сирі калійні солі, цементний пил і нефелінові хвости.

Сирі калійні солі, одержувані помелом природних калійних солей, характеризуються низьким вмістом калію та великою кількістю домішок, що значно збільшує витрати на транспортування і внесення. Тому застосовувати сирі калійні солі доцільно лише поблизу родовищ калійних руд. З сирих калійних солей найбільш поширені сильвініт і каїніт. Вони містять велику кількість хлору (в сильвините більше 4 кг хлору на 1 кг K 2 O). Сильвініт - nKCl + mNaCl - містить не менше 22% KСl і 67-72% NaCl, K 2 О - не менше 14%. Випускається в грубому розмелі (розмір кристалів 1-5 мм і більше). За зовнішнім виглядом представляє суміш великих кристалів білого, рожевого, бурого і синього кольорів. Володіє незначною гігроскопічністю, але при зберіганні у вологому приміщенні відволожується, а при підсушуванні злежується.

Сильвініт вносять до основного добрива з осені під зяблеву оранку. При цьому значна частина хлору вимивається в нижні шари грунту, а калій поглинається грунтом.

Зміст великої кількості натрію в сильвините (2,5 кг Na 2 O на 1 кг K 2 О) корисно для буряка, кормових і столових коренеплодів, деяких овочевих культур.

Хлористий калій - основне калійне добриво. Він містить в 4-5 разів менше хлору, ніж сильвініт, і може застосовуватися під усі культури і на будь-яких грунтах. 40% -ва калійна сіль виходить механічним змішуванням хлористого калію з тонкоразмолотим сильвінітом або Каїніту. За складом і властивостями займає проміжне положення між сильвінітом і хлористим калієм.

Всі калійні добрива добре розчинні у воді. При внесенні в грунт вони швидко розчиняються і вступають у взаємодію з грунтовим поглинаючим комплексом.

Калій та інші катіони (Na +, Mg 2+), що входять до складу калійних добрив, поглинаються колоїдної частиною грунту, а хлор залишається в ґрунтовому розчині і тому легко вимивається. В результаті переходу калію в поглинене стан знижується його рухливість в грунті і запобігається вимивання, за винятком піщаних і супіщаних грунтів з малою ємністю поглинання. Обмінно поглинений грунтом калій добрива добре доступний рослинам. Коефіцієнт використання калію з мінеральних добрив 60-70%.

На грунтах середнього і важкого механічного складу калійні добрива необхідно вносити з осені під зяблеву оранку. При цьому вони розміщуються в більш вологому шарі грунту, де розвивається основна маса діяльних коренів, і тому калій краще засвоюється рослинами.

На легких грунтах, особливо в районах з великою кількістю опадів, де можливо вимивання калію, калійні добрива доцільно вносити навесні під культиватор.

Всі калійні добрива - фізіологічні кислі солі, але фізіологічна кислотність у них менше, ніж у амонійних добрив, і виявляється вона в більш помітних розмірах тільки при тривалому застосуванні їх під культури, які споживають велику кількість калію - соняшник, гречку, коренеплоди, картопля, овочі.

Катіони K +, що містяться в калійних добривах, поглинаючись ґрунтом, витісняють з неї еквівалентну кількість катіонів Са 2+, або Н + і Аl 3+, (на кислих грунтах). Витіснення іонів Н + і Аl 3+, з грунту призводить до підкислення ґрунтового розчину і збільшення вмісту в ньому алюмінію.

У більш різкій формі підкислення спостерігається тільки при систематичному внесенні високих норм калійних добрив, особливо низькопроцентних калійних солей, на грунтах, що не насичених підставами.

Для запобігання негативного впливу калійних добрив на ці ґрунти необхідно проводити вапнування і внесення містять кальцій азотних і фосфорних добрив. На грунтах, насичених підставами (чорноземах і сероземах), негативної дії калійних добрив на фізичні властивості і реакцію грунту не спостерігається[7].